CO傳感器工作原理
基本原理
一氧化碳氣體傳感器與報警器配套使用，是報警器中的核心檢測元件，它是以定電位電解為基本原理。當一氧化碳擴散到氣體傳感器時，其輸出端產生電流輸出，提供給報警器中的采樣電路，起著將化學能轉化為電能的作用。當氣體濃度發生變化時，氣體傳感器的輸出電流也隨之成正比變化，經報警器的中間電路轉換放大輸出，以驅動不同的執行裝置，完成聲、光和電等檢測與報警功能，與相應的控制裝置一同構成了環境檢測或監測報警系統。
工作原理
當一氧化碳氣體通過外殼上的氣孔經透氣膜擴散到工作電極表面上時，在工作電極的催化作用下，一氧化碳氣體在工作電極上發生氧化。其化學反應式為： CO+H2O→CO2+2H++2e-
在工作電極上發生氧化反應產生的H+離子和電子，通過電解液轉移到與工作電極保持一定間隔的對電極上，與水中的氧發生還原反應。其化學反應式為：
1/2O2+2H++2e-→H2O
因此，傳感器內部就發生了氧化-還原的可逆反應。其化學反應式為：
2CO+O2 →2CO2
這個氧化-還原的可逆反應在工作電極與對電極之間始終發生著，并在電極間產生電位差。
但是由于在兩個電極上發生的反應都會使電極極化，這使得極間電位難以維持恒定，因而也限制了對一氧化碳濃度可檢測的范圍。
為了維持極間電位的恒定，我們加入了一個參比電極。在三電極電化學氣體傳感器中，其輸出端所反應出的是參比電極和工作電極之間的電位變化,由于參比電極不參與氧化或還原反應，因此它可以使極間的電位維持恒定（即恒電位），此時電位的變化就同一氧化碳濃度的變化直接有關。當氣體傳感器產生輸出電流時，其大小與氣體的濃度成正比。通過電極引出線用外部電路測量傳感器輸出電流的大小，便可檢測出一氧化碳的濃度，并且有很寬的線性測量范圍。這樣，在氣體傳感器上外接信號采集電路和相應的轉換和輸出電路，就能夠對一氧化碳氣體實現檢測和監控。
相關應用
一氧化碳傳感器廣泛使用在礦山，汽車，家庭等空氣質量安全檢測的地方。
一氧化碳傳感器產品
推薦幾款國外CO傳感器產品品牌：美國SPEC Sensors，日本FIGARO，英國alphasense
1.美國SPEC Sensors 一氧化碳傳感器 - 3SP-CO-1000
產品介紹
一、一氧化碳傳感器3SP-CO-1000描述:
SPEC Sensors的絲網印刷電化學傳感器技術(SPEC Sensor?)徹底變革現有技術，能夠為用戶和工業安全
監測提供新的應用。
SPEC的印刷電化學傳感器質量佳，價格低。超薄型印刷傳感器易于集成到無線，手持及其他網絡方案中。
由于其高性能，低成本和小體積，這些傳感器是健康，環境，工業和住宅監測的理想之選。
二、一氧化碳傳感器3SP-CO-1000特點:
? 小尺寸，低剖面 (20x20x3.8 mm)
? 長壽命(10年預期壽命)
? 快速響應 (< 15秒)
? 長期穩定性 (通過5000 ppm過載)
? 低功率 (0 mW@0mV偏置)
? 單獨標定 (NIST可追蹤)
? 通過ROHS認證
三、一氧化碳傳感器3SP-CO-1000應用:
? 住宅和商業一氧化碳監測
? 工業用一氧化碳監測器
? 通風控制
? 娛樂車和海上船只中的一氧化碳監測
? 室內空氣質量
? 室外空氣質量
四、一氧化碳傳感器3SP-CO-1000規格:
| 量程 | 0-1000?ppm |
| 可檢測下限 | 0.5ppm |
| 重復性 | < 讀數± 2 % |
| 響應時間 | < 30 秒 (一般 15 秒) |
| 靈敏度@3mV偏置 | 4.75 ± 2.75 nA/ppm |
| 超載 | 通過 EN20291-1 Sec. 5.3.6 5,000 ppm 超載 |
| 預期使用期限 | > 5 年 (10 年 @ 23 ± 3 °C; 40 ± 10% RH) |
| 工作溫度范圍 | -30 到 55 °C (推薦-20 到 40 °C) |
| 工作濕度范圍–非冷凝 | 推薦 15 到 95% 0 到 >95% RH - 間斷性 |
| 功耗 | 10 到 50 uW ( 取決于電路以及環境 CO 濃度） |
2、日本FIGARO 紐扣式一氧化碳（CO）氣體傳感器 - TGS5141
一、一氧化碳/CO傳感器TGS5141描述：
TGS5141 CO傳感器是費加羅研發的可電池驅動的電化學式傳感器，使用一個特殊的電極取代了儲水器，由于去除了TGS5042中使用的儲水器，TGS5141與TGS5042相比，其外形尺寸縮減到只有后者的10%大小。超小型的體積使其可以成為諸如便攜式一氧化碳檢測儀、微型住宅一氧化碳檢測儀、多用途火災檢測儀的理想選擇 。OEM客戶會發現，通過每個傳感器的條形碼，可以單獨打印每個傳感器的數據，使用戶可以避免昂貴的氣體校準程序，還允許對個別傳感器進行追蹤。
二、一氧化碳/CO傳感器TGS5141特點：
* 超小型
* 可電池驅動
* 對一氧化碳選擇性/重復性高
* 對一氧化碳具有很高的線性輸出特性
* 校準簡便易行
* 使用壽命長
* 取得UL認證
* 滿足 UL2034, EN50291和EN54-31的要求
三、一氧化碳/CO傳感器應用：
* 住宅與商用一氧化碳檢測儀
* 火災報警
四、一氧化碳/CO傳感器靈敏度特性:
下圖所示在標準試驗條件下（參見背面）測出具有代表性的靈敏度特性曲線?？v坐標表示傳感器在各種不同氣體中的輸出電流（IOUT/μA），輸出電流與一氧化碳濃度之間在0～500ppm范圍內顯示了± 5%以內偏差的較高直線性。
五、一氧化碳/CO傳感器規格參數：
| 項目 | 規格 |
| 型號 | TGS5141 |
| 檢測氣體 | 一氧化碳 |
| 典型檢測范圍 | 0 ~ 10,000ppm |
| 一氧化碳中輸出電流 | 1.4~3.2nA/ppm |
| 基線偏移(*1) | <±10ppm 相當 |
| 工作溫度范圍 | ?-10?C ~ +50?C (常用) |
| 工作濕度范圍 | 0 ~ 95%RH (不結露) |
| 響應時間(T90) | 60s |
| 保存條件 | ?-10?C ~ +50?C (常用)???-20?C ~ +60?C (偶爾) |
| 凈重 | 約2.5g |
| 標準試驗條件 | 20±2?C, 40±10%RH |
3、英國alphasense 一氧化碳傳感器 - CO-AE
產品介紹
一氧化碳傳感器 - CO-AE 參數
| 性能 | 靈敏度 | 2000ppmCO，nA/ppm |
10-25 |
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| 反應時間 | t90 從零點到2000ppmCO (s) |
< 50 |
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| 零點電流 | 在零點空氣中ppm含量 |
< ±20 |
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| 分辨率 | 平均噪聲（ppm） |
< 5 |
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| 范圍 | CO質保檢測范圍（ppm） |
10000 |
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| 線性度 | 全量程ppm誤差，0-2000ppm時線性 |
<0~500 |
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| 過載 | 對氣體脈沖穩定反應大的ppm |
100000 |
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| 壽命 | 零點漂移 | 實驗室空氣中每年變化的ppm |
<2 |
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| 靈敏度漂移 | 實驗室空氣中每年變化的百分比 |
<1 |
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| 工作壽命 | 輸出下降至80%原始信號時間（月）（質保24個月） |
> 24 |
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| 環境 | -20°C時靈敏度 |
20ppm時，（-20°C時的輸出/20°C時的輸出）%65-93 |
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| 50°C時靈敏度 | 20ppm時，（50°C時的輸出/20°C時的輸出）% |
98-115 |
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| -20°C時零點 | 參考20℃時ppm變化量 |
< ±2 |
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| 50°C時零點 | 參考20℃時ppm變化量 |
< ±5 |
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| 交叉 | 過濾能力 | ppm-hours H2S |
3,000,000 |
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| 靈敏度 ?過濾能力 | ppm-hours NO2 |
8,000,000 |
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| 過濾能力 | ppm-hours NO |
200,000 |
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| 過濾能力 | ppm-hours SO2 |
4,000,000 |
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| H2S | 20ppm H2S測得的靈敏度百分比 |
<0.1 |
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| NO2 | 10ppmNO2測量氣體的百分比靈敏度 |
< 0.1 |
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| Cl2 | 10ppmCl2測量氣體的百分比靈敏度 |
< 0.2 |
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| NO | 50ppmNO測量氣體的百分比靈敏度 |
<0.1 |
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| SO2 | 20ppmSO2測量氣體的百分比靈敏度 |
< 0.1 |
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| H2 | 400ppmH2測量氣體的百分比靈敏度 |
< 75 |
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| C2H4 | 400ppmC2H4測量氣體的百分比靈敏度 |
< 60 |
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| NH3 | 20ppmNH3測量氣體的百分比靈敏度 |
< 0.1 |
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| 關鍵參數 | ||||||||
| 溫度范圍 | ℃ |
-30 ~ 50 |
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| 壓力范圍 | Kpa |
80-120 |
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| 濕度范圍 | %rh |
15-90 |
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| 存儲期限 | 3-20℃密封保存期限（月） |
6 |
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| 負載電阻 | Ω （推薦） |
10-47 |
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| 重量 | 克 |
< 6 |
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4. 英國alphasense一氧化碳傳感器 - CO-AM
產品介紹
一氧化碳傳感器 CO-AM主要特性：
測量范圍：5000ppm
靈敏度：55～90nA/ppm
響應時間：<25s
滿量程線性誤差：15-25ppm
過載：10000ppm
分辨率：0.5ppm
尺寸：Φ20.2*16.5
使用壽命：2年
存儲周期：6個月
工作溫度：-30～50℃
工作濕度：15～90％RH
負載電阻：10～47Ω
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