倪萍
中石化天津分公司，天津市 300000
摘要：随着工业生产的不断增加，大气污染情况日益严峻，尤其是我国的京津冀、东北等地区，化学工业废气的污染尤为严重，已经对人们的正常生活造成了较大影响，因此做好大气环境污染物监测，为大气污染防治提供有效依据极为必要与重要。基于此，文章对气体传感器进行性能与分类等方面的分析，进而对其在化工空气污染监测中的有效应用进行了深入探讨，希望能够为空气污染问题的治理提供有益参考。
关键词：气体传感器；分类；性能；空气污染
前言
气体传感器，指的是探测某一特定区域范围内特定其气体的存在情况，或者是能够实现对气体成分、浓度等进行连续测量的仪表。气体传感器对于易燃、有毒气体的探测有着较好的应用效果，通过采用定量的方式对烟气中各种成分与浓度进行检测，以此对有害气体的性质及其排放情况进行有效判断，并且这种传感器在大气污染监测方面有着较为广泛的应用。
一、气体传感器检测系统构成分析
传感器检测系统是传感器与测量仪表等装置的有机组合，是传感技术不断应用发展的重要产物，借助传感器与多种测量仪表的配合，方可实现对信号的有效检测。气体传感器在空气污染监测系统中的应用也是运用了这一原理，在进行现场数据采集的基础上获得相应数据通过串口进行通信，最终传送到单片机系统中对数据进行处理，得到数据分析结果。在气体传感检测系统中，通常主要包括了显示板、模与数的转换系统、通信模块、报警模块等组成部分，其中模与数的转换模块是整个检测系统的主要功能模块，发挥着极为重要的作用。
二、气体传感器的主要特性
（一）选择特性
选择特性指的是气体传感器具备较高的交叉灵敏度，能够对某种浓度的干扰气体形成一定的传感反应，响应的程度与目标气体的浓度成正比，在对多种气体追踪方面有着较好的应用效果。正是因为气体传感器的选择特性，大大降低了检测的重复性，高效的气体传感器应具备较高的交叉灵敏度。
（二）稳定特性
稳定性是指气体传感器的工作过程中在区间飘移与零点飘移之间都能进行运作相应。其中，区间漂移指的是气体传感器在进行连续检测过程中对于目标气体的检测输出方式变化通常表现为气体传感器输出信号的降低；而零点飘移则是指在监测气体成分中不存在目标气体的情况时，气体传感器表现出输出信号无变化。在理想条件下，传感器连续工作的零点漂移会在10%以下。
（三）抗腐蚀特性
这一特性是指气体传感器具备的处于高体积分数目标气体当中的能力，在大量检测气体环境下，检测探头应能够承受住期望体积分数10至20倍的腐蚀压力，以及在正常工作环境下，传感器零点与飘移校正值最小。装置中复合金属、单一抗氧化性材料等应用，都使得传感器的抗腐蚀性大大增强。
（四）灵敏特性
灵敏特性是指，气体传感器输出的变化量和被测输入的变化量的比值。通常来说，大部分气体传感器采用的是电化学、生物化学、光学、物理学等设计原理。尤其是在敏感技术选择方面有着较高要求，必须确保对检测气体最低阈值也有着较高的灵敏性。
三、气体传感器在监测化工空气污染中的应用
（一）半导体传感器的应用
半导体传感器的制作材料主要是金属半导体氧化物，在与目标气体发生接触而互相作用在其表面形成吸附或者反应，引起传感器内部导体表面出现电位变化或者是电导率变化。这种气体传感器不但能够实现对可燃性气体的有效检测，而且在有毒有害气体检测方面也有着较好的应用效果。比如，由SnO2组成的半导体传感器，其在正常空气中的电导极低，若是空气中的一氧化碳、可燃性其他等还原性气体含量大幅提高，该半导体传感器的电导性就会出现明显提高。半导体传感器在应用过程中存在解释读数较为困难的缺陷，主要是由于湿度会对半导体传感器产生较大影响。在湿度增加的情况下，传感器的输出电导会出现增加现象：反之增电导降低，若是遇到极端的低湿度，半导体传感器甚至不会对目标气体作出响应。
（二）电化学传感器
一般来水，电化学传感器通常包括隔膜（可以渗透气体但不能渗透液体）、工作电极、点解液槽（酸性）、对电极、参比电极等组成部分，这是经典电化学传感器的组成，也存在一些电化学传感器包括有可以有效过滤干扰成分的隔膜。一般来说，有害气体都具备有电化学性，可以在电化学反应中被还原或者被氧化，以此来对气体成分进行分辨，以及检测出气体浓度，是当期环境监测过程中应用较为广泛的气体传感器类型。
（三）催化燃烧传感器
催化式燃烧时催化燃烧传感器的主要应用原理，其主要用于对空气中的可燃气体进行检测。这一类型的传感器中最为关键的部件就是涂有催化物的惠斯通电桥。检测的目标气体在催化物上进行无焰燃烧，目标气体的浓度越高，燃烧产生的温度也就越高。在温度的影响下，惠斯通电桥的温感电阻阻值会发生改变，通过对惠斯通电桥的测量桥与参比桥的测量与计算便可得到目标气体浓度值。
四、气体传感器的实际应用
大气中的含硫氧化物、氮氧化物等，以及室内空气质量等，都可以采用气体传感器进行检测。汽车尾气是大气污染中氮氧化合物的主要来源，并且含量呈逐年提高的趋势，是我国环境保护的重点治理对象。二氧化硫、氨氧化物也是我国环境容量减排的重点项目。二氧化硫主要来源于工业生产用煤的废气排放。近年来，国家对于生产用煤的要求越来越严格，要求所有锅炉必须安装脱硫装置，旧锅炉也要改用生物质、清洁能源，以此来大幅降低二氧化硫排放浓度。电化学传感器是当前对锅炉排气筒烟气进行分析的主要气体传感器，最高检测极限能够达到15mg/m3，能够很好地将工业生产废气中的二氧化硫含量控制在排放标准以内。含硫氧化物是导致酸雨主要污染物，其在大气中占比较低但影响较为明显，在检测过程中对于气体传感器有着较高灵敏度的要求，如使用表面的声波设备提高检测灵敏程度等，但无疑会大幅增加检测成本与检测的技术难度。而在传感器中使用纳米颗粒技术来提高反应接触面积，也能够获得较高的检测反应速度，并且工作温度也得到了有效控制，降低了能源消耗。
五、结束语
在科技水平不断提升的推动作用下，气体传感器中的薄膜纳米技、新型材料等的不断应用发展，大大推动了气体传感器实现智能化与集成化发展，为化工空气污染监测提供了更为高效的检测支持。面对越加严峻的大气污染问题，为了保障人民群众的生命健康安全，加强对各种传感器的应用研究极为必要，尤其是要在当前的基础上加大对智能化、全自动数字式气体传感器的应用研究力度，对于监测环境质量，保护环境有着极为重要的现实意义。
参考文献：
[1]冯玉福.气体传感器在监测空气污染中的应用[J].中国金属通报，2018(08)：208-209.
[2]高英华.气体传感器在监测化工空气污染中的应用评价[J].资源节约与环保，2016(05)：84-85.
[3]周正，李野.气体传感器在监测室内体育场馆空气污染中的应用[J].湖北体育科技，2015，34(12)：1041-1043.
[4]张宇.气体传感器在监测化工空气污染中的应用[J].内蒙古石油化工，2006(07)：18-20.