氨气检测器的工作原理？

氨气检测器的工作原理
氨气检测器主要通过传感器技术实现气体浓度的实时监测，其核心原理可分为电化学、光学及半导体传感三大类，具体工作原理如下：

1. 电化学传感器原理
   电化学传感器是氨气检测中最常用的技术。其工作流程如下：

   • 气体扩散：环境中的氨气通过检测器的扩散膜进入传感器内部，与电解液接触。
   • 电化学反应：氨气在感应电极表面发生氧化或还原反应（例如：NH₃ + H₂O → NH₄⁺ + OH⁻），反应产生的电子转移形成电流。
   • 电流与浓度关系：电流强度与氨气浓度成正比，传感器通过测量电流大小换算为浓度值。
   • 可逆性与稳定性：电化学反应是可逆的，传感器通过参考电极维持稳定的偏置电压，确保长期检测的准确性。

2. 光学传感器原理
   光学传感器基于氨气对特定波长光的吸收或散射特性实现检测，具体分为两类：

   • 红外吸收光谱法：氨气分子对红外光（如1.53 μm或10.4 μm波段）具有特征吸收峰。检测器发射红外光穿过气室，通过光电探测器测量光强衰减程度，利用朗伯-比尔定律计算浓度。
   • 激光光谱法：采用可调谐二极管激光（TDLAS），通过分析氨气对激光的窄带吸收特性，实现高灵敏度和抗干扰检测。

3. 半导体传感器原理
   部分便携式检测仪采用金属氧化物半导体（MOS）传感器：

   • 电阻变化机制：氨气吸附在半导体材料（如SnO₂）表面，与氧气发生反应，导致材料电阻变化。
   • 浓度换算：电阻变化量与氨气浓度相关，通过电路测量电阻值并转换为浓度信号。
   • 适用场景：此类传感器成本低、体积小，但易受温湿度干扰，多用于便携式设备。

4. 辅助系统与功能

   • 采样方式：分为扩散式（依赖气体自然扩散）和泵吸式（主动抽气），后者适用于低浓度或远距离检测。
   • 信号处理：传感器输出的微弱电信号需经放大、滤波和温度补偿处理，再通过算法校准（如非线性校正）以提高精度。
   • 显示与报警：处理后的信号由显示屏实时显示浓度值，并触发声光报警（如超过预设阈值）。

5. 性能影响因素

   • 交叉干扰：电化学传感器可能受其他气体（如硫化氢）干扰，需通过选择性滤膜或算法优化。
   • 环境适应性：光学传感器受粉尘、水汽影响较大，需定期清洁光路；电化学传感器寿命通常为1-3年，需定期校准。