Theo tiêu chuẩn quốc gia GB7665-87, cảm biến là một thiết bị hoặc bộ máy có thể cảm nhận một đại lượng đo được chỉ định và chuyển đổi nó thành tín hiệu đầu ra có sẵn. Cảm biến khí, là một nhánh quan trọng, đặc biệt đề cập đến các thiết bị phát hiện thành phần và nồng độ khí. Việc phân loại dựa trên mục tiêu phát hiện và độc lập với phương pháp phát hiện. Cần lưu ý rằng cảm biến lưu lượng khí không thuộc loại này, nhưng máy phân tích khí dẫn nhiệt, do chức năng cốt lõi là phát hiện khí, vẫn thuộc về cảm biến khí.
Từ những năm 1970, cảm biến khí đã phát triển thành một hệ thống lớn trong lĩnh vực cảm biến, thuộc về cảm biến hóa học. Hiện tại, các cảm biến khí chủ đạo trên thị trường được chia thành 7 loại, với các đặc điểm cốt lõi sau:
Nguyên lý cốt lõi là sử dụng đặc tính thay đổi độ dẫn điện của vật liệu bán dẫn oxit kim loại theo thành phần khí môi trường ở một nhiệt độ nhất định. Một ví dụ điển hình là cảm biến rượu, được chế tạo bằng cách sử dụng đặc tính điện trở của thiếc đioxit giảm mạnh khi gặp rượu.
Chúng có phạm vi ứng dụng rộng rãi, có thể phát hiện nhiều loại khí như metan, rượu và carbon monoxit, và phù hợp cho cả phát hiện dân dụng và công nghiệp. Ưu điểm là chi phí thấp. Nhược điểm là độ ổn định kém, độ chọn lọc yếu và các thông số đầu ra không chính xác, không phù hợp với các tình huống đo lường có độ chính xác cao.
Cảm biến này được phát minh tại Nhật Bản và các nhà cung cấp chính là Nhật Bản, Trung Quốc và Hàn Quốc. Hoa Kỳ chưa phải là thị trường chính. Các sản phẩm trong nước, do các yếu tố chính sách và thông tin ban đầu, có hiệu suất kém hơn so với Nhật Bản. Chúng được kỳ vọng sẽ đạt được những đột phá thông qua thị trường và vốn tư nhân trong tương lai.
Cấu trúc cốt lõi là chế tạo một lớp xúc tác trên bề mặt điện trở bạch kim, và các khí dễ cháy trên bề mặt của nó thông qua quá trình đốt cháy xúc tác, làm cho điện trở thay đổi theo nồng độ, từ đó phát hiện nồng độ khí.
Ưu điểm là đo lường chính xác, phản ứng nhanh, tuổi thọ cao và liên quan trực tiếp đến nguy cơ cháy nổ môi trường. Chúng chiếm ưu thế trong lĩnh vực phát hiện an toàn và chủ yếu phát hiện các loại khí dễ cháy.
Nhược điểm là không có tính chọn lọc trong phạm vi khí dễ cháy, và có nguy cơ cháy nổ khi làm việc với tia lửa điện, và chúng dễ bị nhiễm độc bởi các nguyên tố hơi hữu cơ.
Nó được phát minh bởi Vương quốc Anh, và các nhà cung cấp chính là Trung Quốc, Nhật Bản và Vương quốc Anh. Trung Quốc là người dùng lớn nhất và đã nắm vững công nghệ sản xuất, và đây là cơ sở sản xuất chủ đạo cho loại cảm biến này.
Dựa trên đặc tính dẫn nhiệt của khí, chúng có thể phân biệt các thành phần khí có sự khác biệt đáng kể về dẫn nhiệt, và thuộc về các sản phẩm cũ. Chúng chủ yếu được sử dụng để phát hiện hydro, carbon dioxide và metan nồng độ cao, và có phạm vi ứng dụng hẹp.
Có các nhà sản xuất trên toàn thế giới, và chất lượng sản phẩm ít khác biệt, không có rào cản kỹ thuật đáng kể.
Chúng phát hiện thông qua hoạt động điện hóa của các loại khí dễ cháy và độc hại. Chúng được chia thành 4 loại:
Chúng xác định loại và nồng độ khí bằng cách phát hiện các đỉnh hấp thụ đặc trưng của tia hồng ngoại trong khí, và được thu nhỏ thông qua công nghệ MEMS, không có bộ phận cơ khí và không cần bảo trì.
Chúng chủ yếu được sử dụng để phát hiện carbon dioxide và metan, và các nhà cung cấp tập trung ở Châu Âu. Vẫn còn một khoảng cách trong lĩnh vực này ở Trung Quốc.
Chúng được chế tạo bằng cách sử dụng đặc tính oxy bị hút bởi từ trường mạnh, chỉ phát hiện oxy, với tính chọn lọc mạnh và nhiễu tối thiểu.
Đây là một sản phẩm công nghiệp cũ, và có các nhà sản xuất trên toàn thế giới. Trong những năm gần đây, nó đã dần phát triển thành một dạng cảm biến thuần túy.
Máy dò PID phù hợp hơn để phân loại là thiết bị phát hiện vì chúng không thể bảo trì mà không cần bảo trì; cảm biến sợi quang đã phát triển nhanh chóng và có tiềm năng lớn. Cần lưu ý rằng một số thương gia phóng đại hiệu suất và làm lẫn lộn phân loại, điều này không có lợi cho việc lựa chọn của người dùng.
