气体传感器有哪些种类

气体传感器作为现代工业、环境监测、智能家居等领域不可或缺的检测工具，其种类繁多且应用场景各异。根据检测原理、目标气体及技术特点的不同，气体传感器可分为以下几大类，每种类型在灵敏度、选择性、成本及适用环境上均有显著差异。

一、半导体气体传感器

原理：利用金属氧化物(如SnO₂、ZnO)半导体材料在接触目标气体时电阻变化的特性。当气体吸附于材料表面，会与氧发生反应，改变材料的导电性。

特点：成本低、寿命长、响应快，但选择性较差，易受温湿度干扰。

应用：家用燃气报警器(如甲烷、液化气检测)、工业VOCs监测。例如，百度百科提到的“MQ系列”传感器即属此类，广泛用于烟雾报警。

二、电化学气体传感器

原理：通过电化学反应将气体浓度转化为电流信号。传感器内部包含电解液和工作电极，目标气体在电极表面发生氧化还原反应。

特点：高选择性、低功耗，适合ppm级检测，但寿命受电解液干涸限制(通常2-3年)。

应用：有毒气体检测(如CO、H₂S)、车载空气质量监测。据Elecfans报道，电化学传感器在工业安全领域占比超40%。

三、催化燃烧式传感器

原理：基于可燃气体在催化剂表面燃烧导致温度变化，通过惠斯通电桥测量电阻变化。

特点：仅适用于爆炸下限(LEL)范围内的可燃气体，输出线性好，但需氧气参与。

应用：石油化工、矿井中的甲烷、丙烷监测。百度文章提到，此类传感器是矿用瓦斯检测的核心部件。

四、红外光学传感器(NDIR)

原理：利用气体对特定红外波段的吸收特性，通过测量透射光强衰减计算浓度。

特点：高精度、抗中毒、寿命长，但成本较高且对非极性气体(如H₂)无效。

应用：温室气体监测(CO₂、CH₄)、汽车尾气分析。例如，智能家居中的CO₂传感器多采用NDIR技术。

五、光离子化传感器(PID)

原理：使用紫外线灯电离气体分子，通过检测离子电流确定浓度。

特点：可检测ppb级VOCs，响应快，但无法区分化合物种类。

应用：环保部门的有机污染物监测、化工泄漏应急响应。

六、超声波气体传感器

原理：通过测量气体中超声波传播速度的变化来检测成分或流速。

特点：非接触式、耐腐蚀，但精度受环境噪声影响。

应用：天然气管道流量监测、医疗呼吸分析。

七、MEMS气体传感器

技术革新：微机电系统(MEMS)技术将传感器微型化，集成加热、传感单元于芯片。

优势：体积小、功耗低，适合物联网设备。例如，百度2024年报道指出，MEMS传感器在智能穿戴设备中增长迅猛。

八、其他新兴技术

1. 石墨烯传感器：利用石墨烯的高导电性和大比表面积，提升灵敏度和响应速度，目前处于实验室阶段。

2. 仿生嗅觉传感器：模拟生物嗅觉机制，如基于荧光染料的“电子鼻”，可识别复杂气味混合物。

选型与应用场景建议

- 工业安全：催化燃烧式(可燃气体)+电化学(有毒气体)组合。

- 环境监测：NDIR(CO₂)+ PID(VOCs)多参数联动。

- 消费电子：MEMS半导体传感器(成本与体积优先)。

通过上述分类可见，气体传感器的技术路线与其应用需求深度绑定。用户需根据检测目标、环境条件及预算综合权衡，而技术进步正持续拓宽其应用边界，从工业安全到个人健康管理，扮演着愈发关键的角色。