ガスセンサーとは
基本的に、ガスセンサーは、ガスとセンサー表面の材料間の物理的または化学的相互作用に基づいて機能します。工業生産における有害なガス漏れの検出、家庭環境でのガスの安全性の監視、さらには医療分野での呼吸ガスの分析でさえ、ガスセンサーが不可欠な役割を果たします。モノのインターネットとスマートホームテクノロジーの開発により、ガスセンサーのアプリケーションシナリオは絶えず拡大しており、その感度、選択性、および安定性の要件はますます高くなっています。
ガスセンサーのしくみ？
半導体ガスセンサーの作業原理
赤外線ガスセンサーの動作原理
別のタイプです物理的な原理ベースのセンサー、赤外線ガスセンサーなど。完全な赤外線ガスセンサーは、赤外線光源、光学チャンバー、赤外線検出器、および信号コンディショニング回路で構成されています。このタイプのセンサーは、ガスによる特定の周波数赤外線スペクトルの吸収を使用して作成されます。赤外線は放出端から放出され、受信端に向かって向けられ、ガスが存在すると、赤外線が吸収され、受信した光の量が減少し、それによってガス含有量が検出されます。現在、より高度な赤外線センサーがデュアル波長、デュアルレシーバーを使用して、検出をより正確かつ信頼できるようにしています。
電気化学ガスセンサーの動作原理
電気化学ガスセンサーもあります。その動作の原則は次のとおりです。第一に、関心のある物質は電極電極で反応し、電極の化学変化を電気信号に変換する電気化学反応を生成します。この信号は、電流、電位差、または抵抗値などになる可能性があります。第二に、電気化学センサーの出力信号をより正確で安定させるための参照電位を提供する参照電極がセンサーにあります。最後に、センサーの出力信号は信号増幅回路を介して増幅され、コンピューターによる処理のためにデジタル信号に変換されます。
ガスセンサー構造
ガスセンサー内部構造のラベル付き図
敏感な要素はセンサーのコアであり、ガスとの相互作用を担当します。半導体ガスセンサーの場合、敏感な元素は、セラミックチューブまたはシリコン基板にコーティングされた金属酸化フィルムです。通常、隣に加熱線があります。これは、敏感な材料を特定の動作温度（一般的に200-400およびdeg; c）に加熱するために使用され、ガスとの反応活性を高めます。
変換回路の機能は、敏感な要素によって生成された物理的または化学的変化（抵抗、電流、光の変化など）を、その後の処理と分析のために標準の電気信号（電圧や電流信号など）に変換することです。この部分には、通常、抵抗器、コンデンサ、運用アンプなどの電子コンポーネントが含まれます。
ハウジングは、内部構造を保護するだけでなく、特定のエアホールで設計されており、ターゲットガスが敏感な要素にスムーズに侵入して接触し、ほこりや水蒸気などの干渉因子の影響を防ぎます。ハウジング材料は通常プラスチックまたは金属であり、その保護レベルはアプリケーションシナリオに従って異なります。
補助コンポーネントには、温度補償要素が含まれる場合があります。多くの敏感な材料の特性は温度の影響を受けるため、温度補償はセンサーの測定精度を改善できます。センサーを外部回路に接続するためのリード端子もあります。
センシング原理に基づくガスセンサーの種類
半導体（金属酸化物）ガスセンサー
これらのセンサー特定のガスに反応する金属酸化物材料（たとえば、二酸化スズ、タングステン酸化物、酸化亜鉛）に依存しています。きれいな空気では、酸素分子は材料の表面に接着し、電子を閉じ込め、抵抗を高く保ちます（そして電流低い）。標的ガスが存在すると、酸素と反応し、電子を放出し、耐性を減らします。この耐性の変化は、ガス濃度を決定するために測定されます。
利点：メタン、プロパン、一酸化炭素などを検出するための小さなサイズ、低コスト、速い応答、および適合性。
アプリケーション：ガス漏れアラーム、空気清浄機、キッチン安全システム、および家庭用検出器。制限：他のタイプと比較して精度が低いため、毎日の使用に最適ですが、高精度のシナリオではありません。
電気化学ガスセンサー
これらのセンサーには、特定のガスと反応する液体またはゲルが含まれており、ガス濃度に比例した弱い電流を生成します。濃度が高いほど電流が強くなります。彼らは、高精度でガスを検出および定量化する両方で優れています。利点：一酸化炭素、塩素、または硫化水素などの有毒ガスに対して、コンパクト、エネルギー効率の高い、安定した結果、および信頼性があります。
アプリケーション：ハンドヘルド検出器、安全ヘルメット、屋内航空モニター、医療診断、および産業安全ツール。
制限：コンポーネントの老化による限られた寿命（1＆ndash; 3年）、時間の経過とともに交換が必要です。
赤外線（IR/NDIR）ガスセンサー
非分散性赤外線（NDIR）センサーは赤外線を発し、ガスによって吸収される量を測定します。各ガスには、特定の波長に対して独自の吸収「指紋」があります。検出器での光強度の低下は、ガスの存在と濃度を示します。利点：可動部品や化学反応はなく、長寿命、高精度、および低メンテナンスにつながります。
アプリケーション：暖房システム、温室、食品貯蔵、換気制御における二酸化炭素、メタン、または冷媒の検出。
制限：サイズが大きく、コストが高く、ほこり/湿度の干渉に対する感受性。
触媒ビードガスセンサー
これらのセンサーは、特別な混合物でコーティングされた小さな加熱要素を使用します。可燃性ガスが元素に接触すると、表面反応により温度が上がります。この熱変化は、ガス濃度を推定するために測定されます。利点：頑丈で、爆発性ガスに対して信頼性が高く、重工業で広く使用されています。
アプリケーション：製油所、化学プラント、燃料処理施設。
制限：機能する酸素に依存し、特定のガスタイプを逃す可能性があります。
光イオン化検出器（PID）
PIDは、強い紫外線を使用して、気体分子を荷電粒子にイオン化し、ガスの存在を示す電流を生成します。彼らは、ベンゼンやホルムアルデヒドのような微量揮発性有機化合物（VOC）の検出に優れています。利点：速い応答、低濃度に対する高感度。
アプリケーション：実験室、危険な廃棄物サイト、および携帯用畑検出器。
制限：普遍的ではなく（いくつかのガスを見逃します）、比較的高価です。
光音響ガスセンサー
NDIRと音響技術を組み合わせて、これらのセンサーはパルス光を使用してガス分子を加熱し、マイクで検出された圧力波（音）を作成します。信号強度はガス濃度と相関しています。利点：高感度、非接触測定、長期の安定性、および低ガスレベルの適合性。
アプリケーション：環境監視、医療診断、および継続的な産業安全システム。
制限：振動/ノイズ、複雑なキャリブレーション、およびより高いコストに敏感です。
MEMSガスセンサー
マイクロエレクトロメカニカルシステム（MEMS）センサーは、容量性、熱、または圧電センシングを使用して、シリコンチップに小さな機械/電子コンポーネントを統合します。彼らは非常に小さい、軽量です。利点：低消費電力、コンパクトなデバイスへの容易な統合、およびポータブル/ウェアラブル技術の正確さ。
アプリケーション：スマートエレクトロニクス、自動車システム、ドローン、産業自動化。
制限：環境要因、測定範囲が限られており、過酷な条件での寿命が短い。
熱伝導性ガスセンサー
これらは、加熱されたワイヤとMDASH;ガスの存在を使用して空気を介して簡単に熱を移動するかを測定します。これは、ガスタイプを識別するために測定される熱伝導を変化させます。利点：ヘリウムやアルゴンなどの不活性ガスに適した安定した化学反応なし。
アプリケーション：研究所、クリーンルーム、ガス充填ステーション。
制限：主にガス組成分析に焦点を当てている毒性または可燃性ガスではあまり一般的ではありません。
各タイプは、精度、コスト、サイズ、寿命のバランスを取り、家庭の安全性から産業精度の監視に至るまで、特定のシナリオとmdash;に適しています。
ガスセンサー対一酸化炭素センサー
| 側面 | ガスセンサー | 一酸化炭素センサー |
|---|---|---|
| 目的 | 広範囲のガスを検出します（タイプに依存します）。 | 独占的に一酸化炭素（CO）を検出します。 |
| 特異性 | 非特異的（複数のガスをターゲット）。 | coに非常に特異的。 |
| テクノロジー | さまざまな（半導体、赤外線、触媒など）。 | ほとんど電気化学（CO向けに最適化）。 |
| ユースケースフォーカス | 多様な（産業、環境など）。 | 有毒なCO曝露のための安全性。 |
結論
ガスセンサーは、有害なガスを検出することにより、さまざまな環境での安全性を高めます。それらがどのように機能するかを理解し、適切なセンサーを選択することで、自宅、職場、またはどこでも清潔な空気で効果的に使用することが優先事項です。
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製品情報はからですSIC Electronics Limited。製品に興味がある場合、または製品パラメーターが必要な場合は、いつでもオンラインでお問い合わせいただくか、sales@sic-chip.comを送信してください。
ガスセンサー よくある質問[FAQ]
1.ガスセンサーは多くの電力を消費しますか？
タイプに依存します。電気化学センサーと触媒センサーは通常、非常に少ない電力（Milliamps）を使用しているため、ポータブル検出器などのバッテリー駆動のデバイスに適しています。ただし、赤外線センサーは、光源と複雑な電子機器のために、より多くの電力（時にはワット）が必要であることが多いため、有線のセットアップに適しています。
2。ガスセンサーは誤報を誤ってアラームできますか？
はい、それはあなたが思っているよりも一般的です。干渉ガスは大きな犯人です。たとえば、COセンサーはエタノールの煙に反応する可能性があります。高い湿度または突然の温度スパイクも読みを捨てることができます。組み込みの干渉フィルタリングを備えたセンサーを選択するのに役立ちますが、100％免疫があるセンサーはありません。
3.ガスセンサーは、低濃度のガスをどのように処理しますか？
感度は異なります：一部の人は10億（PPB）範囲（環境監視に役立つ）あたりの部品のガスを検出できますが、他のものは100万（ppm）以上（安全アラームに適している）しか拾いません。たとえば、ホルムアルデヒドセンサーはPPBレベルの感度が必要になることがよくありますが、プロパン検出器は点火リスク前にアラートをトリガーするためにPPMに焦点を合わせます。
4.爆発的な環境で機能するガスセンサーはありますか？
絶対に、「本質的に安全な」センサーは、爆発的な雰囲気（石油精製所や鉱山など）用に設計されています。センサー自体からの火花が可燃性ガスに火をつけるのを防ぐために密閉されており、厳格な安全基準を満たしています（ATEXまたはULクラスI DIV 1など）。
5。自宅でガスセンサーを較正できますか？
おそらく簡単ではありません。専門的なキャリブレーションには、ターゲットガスの正確で既知の濃度にアクセスする必要がありますが、これはほとんどのユーザーにとって実行不可能です。一部のメーカーは、産業用センサー向けのキャリブレーションキットを提供していますが、通常、ホームユーザーはデバイスをメーカーまたはサービスセンターに送信する必要があります。
6.ガスセンサーは掃除する必要がありますか？
時々、はい。ほこり、油、または破片は、センサーのガス入口をブロックし、応答性を低下させる可能性があります。特に、触媒センサーは、センシング要素をコーティングするシリコーンまたは鉛煙によって「毒」を取得できます。圧縮空気（液体を避ける）で穏やかな洗浄が役立つかもしれませんが、重度の汚染はしばしばセンサーを置き換えることを意味します。
7.ガスセンサーはガス漏れにどのくらい速く反応しますか？
応答時間はミリ秒から秒の範囲です。触媒センサーは、可燃性ガスに対して迅速に（1秒未満）反応します。これは安全に重要です。電気化学センサーは安定するのに2〜10秒かかる場合がありますが、赤外線センサーは少し遅く（5〜20秒）、より一貫性があります。
8。ワイヤレスガスセンサーはありますか？
はい、多くの最新のセンサーは、リモート監視のためにBluetooth、Wi-Fi、またはLoraを介して接続します。スマートホーム（アラート用のアプリにリンクする）や、大きな倉庫のように配線が難しい産業セットアップで人気があります。ただし、バッテリーの寿命はトレードオフになる可能性があります。しばしば、wireのない機能が速く排出されることがよくあります。
9.ガスセンサーは、壁や障壁を介してガスを検出できますか？
いいえ、ガスはセンサーのセンシング要素に直接到達する必要があります。壁、密閉容器、または厚いプラスチックケーシングでさえ、ガスの流れをブロックすると、検出が遅れたり見逃したりする可能性があります。配置が重要です。センサーは、空気中のガス（メタン）の天井の近くまたは重いもの（プロパン）の床の近くのように、ガスが蓄積する可能性が高いオープンエリアにある必要があります。
10.ガスセンサーがその範囲をはるかに上回るガスレベルにさらされるとどうなりますか？
それは「飽和」するかもしれません - センサーは非常に高い濃度を区別できないため、測定値は最大になります。極端な場合、高レベルはセンシング要素を損傷する可能性があります。たとえば、触媒センサーをその限界をはるかに超えるガス濃度にさらすと、触媒を燃やすことができ、役に立たなくなります。そのため、多くの検出器には、一時的にシャットダウンするための過負荷保護が含まれています。
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