红外气体传感器是气体检测系统的中心，通常装置在探测头内。从实质上讲，红外气体传感器是一种将某种气体体积分数转化成对应电信号的转换器。探测头经过红外气体传感器对气体样品进行调理，以便化学传感器停止更快速的丈量。
气体品种繁多，性质各异，因而，红外气体传感器品种也很多。按待检气体性质可分为：用于检测易燃易爆气体的红外气体传感器；用于检测有毒气体的红外气体传感器；用于检测工业过程气体的红外气体传感器；用于检测大气污染的红外气体传感器。按红外气体传感器的构造还可分为干式和湿式两类；按红外气体传感器的输出可分为电阻式和费电阻式两类。

半导体红外气体传感器

半导体红外气体传感器可分为电阻型和非电阻型。

电阻型半导体气体传感器

作用原理

人们曾经发现SnO2、ZnO、Fe2O3、Cr2O3、MgO、NiO2等资料都存在气敏效应。作为红外气体传感器还请求这种反响必需是可逆的，即为了消弭气体分子还必需发作一次氧化反响。红外气体传感器内的加热器有助于氧化反响进程。除了传统的SnO、SnO2和Fe2O3三大类外，又开发了一批新型资料。这些新型资料的研讨和开发，大大进步了红外气体传感器的特性和应用范围。

选择性是红外气体传感器的关键性能。。主要措施有：在基体资料中参加不同的贵金属或金属氧化物催化剂，设置适宜的工作温度，应用过滤设备或透气膜外过滤敏感气体。在SnO2资料内掺杂是改善红外气体传感器选择性的主要办法，添加Pt、Pd、Ir等贵金属不只能有效地进步元件的灵活度和响应时间，而且，催化剂不同，结果也会不同。例如在SnO2气敏资料中掺杂贵金属Pt、Pd、Au能够进步对CH4的灵活度。

工作温度对红外气体传感器的灵活度有影响。

制备工艺对SnO2的气敏特性也有很大的影响。如在SnO2中添加ThO2，改动烧结温度和加热温度就能够产生不同的气敏效应。可看出，工作温度在170～200℃范围内，对H2的灵活度曲线呈抛物线，而对CO改动工作温度则影响不大，但对CO的灵活度要高得多，能够制成对CO敏感的红外气体传感器。

构造及参数

SnO2电阻型气敏器件通常采用烧结工艺。以多孔SnO2陶瓷为基底资料，再添加不同的其他物质，这类器件具有集成度高，组装容易，运用便当，便于批量消费的优点。

这种红外气体传感器构造简单，运用便当，能够检测复原性气体、可燃性气体、蒸气等。

电阻型红外气体传感器的主要特性参数有：

1、灵活度S

通常用S=Rs／R0表示，有时也用两种不同浓度C1、C2)检测气体中元件阻值之比来表示：S=Rs(C2)／R0(C1)。

2、响应时间T1 

反映红外气体传感器的动态特性所需时间。也常用到达该浓度下电阻值变化率的63％时的时问来表示。

3、加热电阻RH和加热功率PH 

电阻型气体传感用具有本钱低廉、制造简单、灵活度高、响应速度快、寿命长、对湿度敏感低和电路简单等优点。缺乏之处是必需工作于高温下，对气体的选择性较差，元件参数分散，稳定性不够理想，功率请求高，当探测气体中混有硫化物时，容易中毒。

非电阻型半导体红外气体传感器

非电阻型是一类常见的半导体气敏器件，易于集成化，得到了普遍应用。主要有结型和MOSFET型两种。

固体电解质红外气体传感器

由于这种红外气体传感器电导率高，灵活度和选择性好，简直在石化、环保、矿业、食品等各个范畴都得到了普遍的应用，其重要性仅次子金属—氧化物一半导体红外气体传感器。

红外气体传感器

作用原理

由不同原子构成的分子会有共同的振动、转动频率，当其遭到相同频率的红外线映照时,就会发作红外吸收，从而惹起红外光强的变化，经过丈量红外线强度的变化就能够测得气体浓度；需求阐明的是振动、转动是两种不同的运动形态，这两种运动形态会对应不同的红外吸收峰，振动和转动自身也有多样性；因而普通状况下一种气体分子会有多个红外吸收峰；依据单一的红外吸收峰位置只能断定气体分子中有什么基团，准确断定气体品种需求看气体在中红外区一切的吸收峰位置即气体的红外吸收指纹。但在已知环境条件下，依据单一红外吸收峰的位置能够大致断定气体的品种。由于在零下273摄氏度即绝对零度以上的一切物质都会产生红外幅射，红外幅射与温度正相关，因而，同催化元件一样，为消弭环境温度变化惹起的红外幅射的变化，红外气体传感器中会由一对红外探测器构成。

一个完好的红外气体传感器由红外光源、光学腔体、红外探测器和信号调理电路构成。

非色散红外吸收红外气体传感器

非色散：白光经过三棱镜会被分为七色光即赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫。这个三棱镜就是一个分光系统，能把7色光分开。有分光系统的光学系统即色散型光学系统,无分光系统的光学系统即非色散性。非色散系统简易、牢靠、小巧、低价。平常我们感遭到的白光、紫外、紅外光都是不同频率、波长混合成的光；而单频率、单波长的光即单色光。前面讲到只要红外线的频率和气体分子振动、转动频率相同时才会产生红外吸收。

非色散红外气体传感器通常由光源、光学腔体、滤光片(光栅)、探测器和信号调理电路构成，在红外气体传感器中滤光片和探测器是一体的。

红外气体传感器优点:

1、除了相同原子組成的气体，一切气体都能够测。

2、全量程。

3、传感过程自身不会干扰传感。

缺陷:

1、昂贵。红外气体传感器实质上是红外幅射招致探测器温度变化进而是电性能变化的温度红外气体传感器，传感过程复杂。请求系统有如下特征：光源必需有稳定的红外幅射；光学腔体物理化学性质稳定；滤光片及红外探测器稳定。这些问题，合理的工艺技术自身能较好的处理，但是制形成本高，招致价钱昂贵。

2、选择性的问题深层缘由在于很多不同的气体分子会有相同的化学键，即有相近以至堆叠的红外吸收。

3、粉尘、背景幅射、强吸附及气、液、固易发作转换的检测对象都会对检测结果形成影响。

催化熄灭式红外气体传感器

作用原理

普通由线径15um或20um或30um的高纯度铂线圈并在其外包裹载体催化剂方式球体，在一定的温度条件下，当可燃性气体与上述球体接触时会与其外表的吸附氧发作猛烈的无焰熄灭反响，反响释放的热量招致铂线圈温度变化，温度变化又招致铂线圈电阻发作变化，丈量电阻变化就能够测到气体浓度。

催化元件会成对构成一支完好的元件，这一对中一个对气体有反响，另一个对气体无反响，而只对环境温度有反响，这样两支元件互相对冲就能够消弭环境温度变化带来的干扰。

存在的问题

传感过程复杂，招致问题产生的几率就大一些。

1、对长分子链的有机物以及不饱和烃，对半导体来说，不完整反响招致的积炭只会对反响过程产生影响，而不会对电子传输产生大的影响，而对催化来讲，炭的存在不只影响反响过程，更会对热传送产生猛烈影响，结果是反响产生的热量向红外气体传感器内部传送效率变低了，热量大都流失掉了，最终是，同样的气体浓度，释放同样的热，由于炭的存在，招致红外气体传感器:温度只要很小的变化，即灵活度变得很低。

2、由于需求热传送，为了保证热效率，反响必需在霎时完成，即请求有极高的反响效率，就需求有大量的纳米级的催化剂以及纳米级的孔，这样的特征有利于传感也有利于中毒。

3、催化元件的线性是由两个要素决议的a、温度传感资料pt线圈的电阻~温度特性是线性的。b、爆炸下限以内反响放热和气体浓度是线性的。因而，两个要素任一发作变化，就会招致红外气体传感器线性变化。实践上，铂线圈会持续升华变细即导阻变大；反响释放的热量与浓度的线性关系只在气体浓度为爆炸下限以内时才成立。

电化学传感器

电化学就是研讨电学和化学行为之间关系的学科。这个学科最重要的应用是电能与化学能之间的高效转换和大功率密度存储技术。我们晓得实质上红外气体传感器是一种能量转换安装，如压力红外气体传感器就是把机械能转换为电能的安装。因而，很容易了解，电化学红外气体传感器就是一个电池，叫气体燃料电池。

最常见的电池，把一堆能够导电的化学物质装起来，插入两个不同资料的电极，用导线衔接就会有电产生。以铅酸蓄电池为例，硫酸水溶液就是导电的化学物质，把铅放进其中，在铅和硫酸接触的中央(界面)会产生电，把氧化铅放进去，界面也会有电，两个界面电量有差别，即有电压，用导线连起来电子就会从铅流到氧化铅，铅就变成了氧化铅，氧化铅变成了氧化亚铅。电量和化学量及反响过程相关联。

这里最重要的概念：一是把一个导体插入导电的化学物质中界面会产生电位，同一种物质中插入不同的导体产生不同的电位。二是不同的电位相衔接，在界面会发作反响。三是导电回路由电池和外接导线两局部构成。电池外部在衔接导线内是电子，电池内是离子。即导电过程由电子挪动和离子挪动共同完成。

电化学CO红外气体传感器是一个化学电池即CO燃料电池。其中: CO是提供电子的一极(工作电极)，氧气是取得电子的一极，硫酸水溶液是电解质。和铅酸蓄电池最大的不同是电极资料不同，电化学红外气体传感器(co)电极资料是气体，铅酸蓄电池是固体。电化学红外气体传感器的电极叫气体电极。电化学CO红外气体传感器中，工作电极CO作为供电子的一极，只要CO和硫酸水溶液触是无法停止的电子释放、搜集和传导的。其一CO完成提供电子的过程需求条件，即在电催化条件降落低CO提供电子的难度。

同理，作为对电极的氧气电极亦需求有多孔铂电极辅佐取得电子。铂电极实践上是反响平台。电化学红外气体传感器传感原理固然简单，但是完成牢靠准确的传感却很难：其一需求铂电极有稳定的多孔构造，孔的数量足够多，硫酸水溶液进到孔里，CO (或氧气)也能进到孔里，在气(CO)-固(pt)-液(硫酸水溶液中的水)共同接触的位置即三相界面完成电子提供。因而,三相界面如何在硫酸长期浸泡、电化学反响冲击、电泳驱动下坚持稳定，是牢靠准确传感的中心。其二，硫酸水溶液要稳定，不挥发，不吸水、不走漏。任何硫酸水溶液的质质变化都会招致红外气体传感器内部压力的变化,进而惹起三相界面的变化。其三、由封装、资料物理特性决议的电极和硫酸水溶液接触应力要稳定不变。

目前电化学红外气体传感器的主要问题根本源于上述要素。电化学红外气体传感器最中心的技术及工艺之一是如何构建孔的物理构造合理稳定牢靠的电极，它和灵活度、响应恢复、寿命、温度特性亲密相关。其二是封装。电化学红外气体传感器存在的问题如枯燥条件下的失水失活、高湿条件下的吸水漏液，长期接触被测气体招致的中毒失活，电极孔构造崩溃招致的失活。表现在性能上是漏液、寿命短(相比其它原理)、体积大。表现在制造上表现为设计、工艺复杂、制形成本昂贵。

电化学红外气体传感器的将来：明白的方向是电解液室温固态化并以此为根底完成MEMS化。完成固态化和MEMS化的电化学红外气体传感器不只可以克制包括制造在内的大局部问题，而且能够激起新的应用，为企业带来新的增长。此时的电化学红外气体传感器将是高度一体化的，易集成的、小巧的电子系统。但是，这样的结果依然不能克制高浓度或被测气体长期与红外气体传感器接触招致的红外气体传感器性能变化。

PID——光离子化检测器

特殊气体:物理形态多变、化学过程及反响生成物复杂多样。包括无机气体如氨气。有机气体如甲苯等。

前面引见的各种红外气体传感器，对复杂气体的检测面临宏大应战。如:对有机蒸气的检测，红外吸收原理面临着很难克制的艰难：a、有机蒸气由于分子量大的缘故，特征吸收波长较长，红外吸收后能质变化小，通常灵活度会很低。b、长分子链的有机蒸气易吸附，会粘附在探测器上，毁坏光传输。c、不能完成对voc总量的检测。红外系统若完成总量评价，则需求全光谱响应的滤光片、探测器和全光谱紅外光源，这样的请求不只难完成，即便完成，在全光谱范围内，无机气体、水的干扰将顺理成章。而化学传感器中半导体易被无机气体、温、湿度干扰，漂移，浓度分辩率低，固然其检测范围宽、掩盖气体品种多。

相对其它红外气体传感器plD最大的特性是只对很少的无机气体，如氨气、磷化氢等敏感。缘由在于大局部的无机气体有很高的电离能(大于11.7ev)。目前plD灯最高紫外幅射能量仅为11.7ev。因而，在石油化工园区，PiD的响应能够以为是voc的响应。

红外气体传感器的开展方向

红外气体传感器的研讨触及面广、难度大，属于多学科穿插的研讨内容。要实在进步传感器各方面的性能指标需求多学科、多范畴研讨工作者的协同协作。气敏资料的开发和依据不同原理停止传感器构造的合理设计不断遭到研讨人员的关注。将来红外气体传感器的开展也将盘绕这两方面展开工作。详细表现如下:

气敏资料的进一步开发一方面寻觅新的添加剂对已开发的气敏资料性能停止进一步进步；另一方面充沛应用纳米、薄膜等新资料制备技术寻觅性能愈加优越的气敏资料。

新型红外气体传感器的开发和设计依据气体与气敏资料可能产生的不同效应设计出新型红外气体传感器。近年来外表声波气体传感器、光学式气体传感器、石英振子式气体传感器等新型传感器的开发胜利进一步开阔了设计者的视野。目前仿生红外气体传感器也在研讨中。

红外气体传感器传只要机理明白了，下一步的工作才会少走弯路。

红外气体传感器的智能化消费和生活一日千里的开展对红外气体传感器提出了更高的请求，红外气体传感器智能化是其开展的殊途同归。智能气体传感器将在充沛应用微机械与微电子技术、计算机技术、信号处置技术、电路与系统、传感技术、神经网络技术、含糊理论等多学科综合技术的根底上得到开展。

仿生气体传感器的疾速开展　警犬的鼻子就是一种灵活度和选择性都十分好的理想气敏传感器，分离仿生学和传感器技术研讨相似狗鼻子的＂电子鼻＂将是气体传感器开展的重要方向之一。