隨著物聯網（IoT）技術的普及，電氣產品日益朝著高性能化與小型集成化的方向發展，電路板的設計也趨向于高密度化。這種高密度電路板在長期的使用過程中，由于熱蓄積和元件老化，很容易產生品質劣化，甚至可能引發火災。傳統的熔斷式保險裝置雖然在一定程度上能夠防止電路短路導致的火災，但在對安全性要求極高的領域，如數據庫中心和汽車制造中，僅憑單一的保險措施顯然不足。因此，本研究旨在通過先進的半導體式氣體傳感器技術，對電路板在過熱時產生的異味氣體進行早期檢測，從而提前發現潛在的火災風險。

對象產品

本研究選用的氣體傳感器型號為TGS2600、TGS2602和TGS2603，這些傳感器以其高靈敏度和廣泛的檢測范圍，在氣體檢測領域有著廣泛的應用。

研究內容

1.對電路板產生的揮發性氣體進行分析

為了了解電路板在過熱時會產生哪些揮發性氣體，我們選取了五種不同類型的電路板，將它們加熱至250℃，并使用氣相色譜法與質量分析法對產生的氣體進行了分析。結果顯示，各電路板均產生了多種揮發性氣體，主要包括酒精、酰胺、酸類、酮類和芳香族化合物。這些氣體種類和濃度的差異，為我們后續選擇傳感器提供了重要的參考依據。

2.傳感器選型與工作電壓優化討論

為了找出與上述五種氣體相對應的傳感器靈敏度特性，以及最適宜的工作電壓，我們進行了詳細的實驗。實驗結果顯示，

TGS2600對各種氣體的靈敏度都較為低下，但靈敏度均衡性較好；

TGS2602則表現出與TGS2603相近的靈敏度，且隨著工作電壓的提高，對芳香族氣體的靈敏度顯著提高，對所有氣體的靈敏度均衡性也非常好；

而TGS2603對芳香族氣體幾乎無靈敏度，但對酒精和酮類氣體的靈敏度較高。考慮到實際應用中需要傳感器對各種氣體都具有良好的均衡性，我們選擇了工作電壓為5V的TGS2602作為最優傳感器。

各型號傳感器的靈敏度特性

3.揮發性氣體產生機制與傳感器響應確認

為了驗證傳感器的實際響應效果，我們在密閉容器內對PCB電路板上的配線模板施加了12A的過電流，并同時觀察TGS2602傳感器電阻的變化與配線模板的狀態變化。實驗結果顯示，施加過電流后，傳感器的電阻值立即下降，表明傳感器已經檢測到了揮發性氣體的存在。同時，我們也觀察到配線模板產生了某些氣體，7分鐘后可以聞到強烈的異味，且配線模板中部已經變成了黑色。這進一步證實了傳感器在檢測電路板過熱產生的異味氣體方面的有效性。

施加過電流后電路板上產生的揮發性氣體導致的TGS2602傳感器電阻變化與配線模板的狀態變化

研究成果

本研究通過一系列實驗，成功驗證了半導體式氣體傳感器在檢測電路板過熱產生的異味氣體方面的可行性。通過在密閉空間或異味氣體產生源頭附近設置氣體傳感器，我們可以在冒煙與起火出現之前的事故征兆初期階段，把電路板的異常發熱感知出來。與目前普及的廣域（室內）監測式起火檢出系統相比，我們的方法能夠大幅度提前感知異常狀況的時間點，從而有效預防火災的發生或將事故損害控制在最小范圍內。

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