Датчики газовых примесей - датчики для определения наличия или измерения концентрации газовых примесей определенного типа или групп газов.
Основные типы:
-
металлооксидные
-
электрохимические
-
каталитические
Металлооксидные датчики. Принцип действия основан на изменении электропроводности полупроводниковой пленки вследствие адсорбции газа на ее поверхности. На трубчатую подложку из оксида алюминия нанесен тонкий слой оксида олова (SnO2), легированного элементами, обладающими каталитическими свойствами (Pt, Cu, Ni, Pd), чтобы обеспечить более высокую чувствительность полупроводника к конкретному типу газа примеси. При нагреве сенсора до рабочей температуры (ок. 400°С) при помощи нагревательного элемента, выполненного в конструктиве с датчиком, происходит адсорбция содержащегося в воздухе кислорода на поверхность сенсора, имеющую мелкозернистую структуру. Протекание адсорбции зависит от концентрации газа примеси. В результате поверхностных эффектов изменяется электрическая проводимость сенсора. Отклик датчика выражается через изменение его сопротивления в зависимости от концентрации газа, изменяющего адсорбцию кислорода на материале сенсора. Быстрота отклика зависит от модели датчика и конкретного газа примеси.
Электрохимические датчики могут быть с твердым или жидким электродом. Они представляют собой токоизмерительные ячейки с двумя электродами. Базовыми компонентами двухэлектродных датчиков являются измеряющий электрод, противоэлектрод и проводник ионов между ними. При возникновении контакта токсичного газа (например, угарного газа) с измеряющим электродом начинается реакция окисления. В ионном проводнике возникает движение электронов и на противоположном электроде возникает химическая реакция. В результате электрохимической реакции элемент создает разность потенциалов (ЭДС), являющуюся откликом датчика. Посредством измерения тока между двумя электродами датчик определяет наличие газа.
Каталитические датчики. Сгорание газа на нагретом катализаторе выделяет тепло, которое измеряется датчиком для детектирования газа. Т.о. принцип действия основан на линейной зависимости выделяемого тепла от концентрации газа. Такие датчики практически не зависят от температуры и влажности окружающей среды. Каталитические датчики состоят из двух элементов: детектора и инертного компенсатора. Взрывчатые газы сгорают только на чувствительном детекторе, что приводит к увеличению температуры и, соответственно, сопротивления. Газы не сгорают на компенсаторе, его сопротивление и температура остаются неизменными.