CO傳感器工作原理
基本原理
一氧化碳?xì)怏w傳感器與報(bào)警器配套使用，是報(bào)警器中的核心檢測元件，它是以定電位電解為基本原理。當(dāng)一氧化碳擴(kuò)散到氣體傳感器時(shí)，其輸出端產(chǎn)生電流輸出，提供給報(bào)警器中的采樣電路，起著將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的作用。當(dāng)氣體濃度發(fā)生變化時(shí)，氣體傳感器的輸出電流也隨之成正比變化，經(jīng)報(bào)警器的中間電路轉(zhuǎn)換放大輸出，以驅(qū)動不同的執(zhí)行裝置，完成聲、光和電等檢測與報(bào)警功能，與相應(yīng)的控制裝置一同構(gòu)成了環(huán)境檢測或監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)。
工作原理
當(dāng)一氧化碳?xì)怏w通過外殼上的氣孔經(jīng)透氣膜擴(kuò)散到工作電極表面上時(shí)，在工作電極的催化作用下，一氧化碳?xì)怏w在工作電極上發(fā)生氧化。其化學(xué)反應(yīng)式為： CO+H2O→CO2+2H++2e-
在工作電極上發(fā)生氧化反應(yīng)產(chǎn)生的H+離子和電子，通過電解液轉(zhuǎn)移到與工作電極保持一定間隔的對電極上，與水中的氧發(fā)生還原反應(yīng)。其化學(xué)反應(yīng)式為：
1/2O2+2H++2e-→H2O
因此，傳感器內(nèi)部就發(fā)生了氧化-還原的可逆反應(yīng)。其化學(xué)反應(yīng)式為：
2CO+O2 →2CO2
這個(gè)氧化-還原的可逆反應(yīng)在工作電極與對電極之間始終發(fā)生著，并在電極間產(chǎn)生電位差。
但是由于在兩個(gè)電極上發(fā)生的反應(yīng)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(gè)參比電極。在三電極電化學(xué)氣體傳感器中，其輸出端所反應(yīng)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(yīng)，因此它可以使極間的電位維持恒定（即恒電位），此時(shí)電位的變化就同一氧化碳濃度的變化直接有關(guān)。當(dāng)氣體傳感器產(chǎn)生輸出電流時(shí)，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(yīng)的轉(zhuǎn)換和輸出電路，就能夠?qū)σ谎趸細(xì)怏w實(shí)現(xiàn)檢測和監(jiān)控。
相關(guān)應(yīng)用
一氧化碳傳感器廣泛使用在礦山，汽車，家庭等空氣質(zhì)量安全檢測的地方。
一氧化碳傳感器產(chǎn)品
推薦幾款國外CO傳感器產(chǎn)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(chǎn)品介紹
一、一氧化碳傳感器3SP-CO-1000描述:
SPEC Sensors的絲網(wǎng)印刷電化學(xué)傳感器技術(shù)(SPEC Sensor?)徹底變革現(xiàn)有技術(shù)，能夠?yàn)橛脩艉凸I(yè)安全
監(jiān)測提供新的應(yīng)用。
SPEC的印刷電化學(xué)傳感器質(zhì)量佳，價(jià)格低。超薄型印刷傳感器易于集成到無線，手持及其他網(wǎng)絡(luò)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(huán)境，工業(yè)和住宅監(jiān)測的理想之選。
二、一氧化碳傳感器3SP-CO-1000特點(diǎn):
? 小尺寸，低剖面 (20x20x3.8 mm)
? 長壽命(10年預(yù)期壽命)
? 快速響應(yīng) (< 15秒)
? 長期穩(wěn)定性 (通過5000 ppm過載)
? 低功率 (0 mW@0mV偏置)
? 單獨(dú)標(biāo)定 (NIST可追蹤)
? 通過ROHS認(rèn)證
三、一氧化碳傳感器3SP-CO-1000應(yīng)用:
? 住宅和商業(yè)一氧化碳監(jiān)測
? 工業(yè)用一氧化碳監(jiān)測器
? 通風(fēng)控制
? 娛樂車和海上船只中的一氧化碳監(jiān)測
? 室內(nèi)空氣質(zhì)量
? 室外空氣質(zhì)量
四、一氧化碳傳感器3SP-CO-1000規(guī)格:
| 量程 | 0-1000?ppm |
| 可檢測下限 | 0.5ppm |
| 重復(fù)性 | < 讀數(shù)± 2 % |
| 響應(yīng)時(shí)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(yù)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(huán)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(fèi)加羅研發(fā)的可電池驅(qū)動的電化學(xué)式傳感器，使用一個(gè)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(zāi)檢測儀的理想選擇 。OEM客戶會發(fā)現(xiàn)，通過每個(gè)傳感器的條形碼，可以單獨(dú)打印每個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)，使用戶可以避免昂貴的氣體校準(zhǔn)程序，還允許對個(gè)別傳感器進(jìn)行追蹤。
二、一氧化碳/CO傳感器TGS5141特點(diǎn)：
* 超小型
* 可電池驅(qū)動
* 對一氧化碳選擇性/重復(fù)性高
* 對一氧化碳具有很高的線性輸出特性
* 校準(zhǔn)簡便易行
* 使用壽命長
* 取得UL認(rèn)證
* 滿足 UL2034, EN50291和EN54-31的要求
三、一氧化碳/CO傳感器應(yīng)用：
* 住宅與商用一氧化碳檢測儀
* 火災(zāi)報(bào)警
四、一氧化碳/CO傳感器靈敏度特性:
下圖所示在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下（參見背面）測出具有代表性的靈敏度特性曲線。縱坐標(biāo)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(nèi)顯示了± 5%以內(nèi)偏差的較高直線性。
五、一氧化碳/CO傳感器規(guī)格參數(shù)：
| 項(xiàng)目 | 規(guī)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(dāng) |
| 工作溫度范圍 | ?-10?C ~ +50?C (常用) |
| 工作濕度范圍 | 0 ~ 95%RH (不結(jié)露) |
| 響應(yīng)時(shí)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(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件 | 20±2?C, 40±10%RH |
3、英國alphasense 一氧化碳傳感器 - CO-AE
產(chǎn)品介紹
一氧化碳傳感器 - CO-AE 參數(shù)
| 性能 | 靈敏度 | 2000ppmCO，nA/ppm |
10-25 |
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| 反應(yīng)時(shí)間 | t90 從零點(diǎn)到2000ppmCO (s) |
< 50 |
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| 零點(diǎn)電流 | 在零點(diǎn)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(zhì)保檢測范圍（ppm） |
10000 |
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| 線性度 | 全量程ppm誤差，0-2000ppm時(shí)線性 |
<0~500 |
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| 過載 | 對氣體脈沖穩(wěn)定反應(yīng)大的ppm |
100000 |
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| 壽命 | 零點(diǎn)漂移 | 實(shí)驗(yàn)室空氣中每年變化的ppm |
<2 |
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| 靈敏度漂移 | 實(shí)驗(yàn)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(shí)間（月）（質(zhì)保24個(gè)月） |
> 24 |
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| 環(huán)境 | -20°C時(shí)靈敏度 |
20ppm時(shí)，（-20°C時(shí)的輸出/20°C時(shí)的輸出）%65-93 |
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| 50°C時(shí)靈敏度 | 20ppm時(shí)，（50°C時(shí)的輸出/20°C時(shí)的輸出）% |
98-115 |
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| -20°C時(shí)零點(diǎn) | 參考20℃時(shí)ppm變化量 |
< ±2 |
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| 50°C時(shí)零點(diǎn) | 參考20℃時(shí)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(guān)鍵參數(shù) | ||||||||
| 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(fù)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(chǎn)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(yīng)時(shí)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(gè)月
工作溫度：-30～50℃
工作濕度：15～90％RH
負(fù)載電阻：10～47Ω
轉(zhuǎn)載請注明出處：傳感器應(yīng)用_儀表儀器應(yīng)用_電子元器件產(chǎn)品 – 工采資訊 http://www.iohhome.com/3336.html
