一、專注于新型氣敏材料及制造工藝的研發(fā)

對(duì)氣體傳感器材料的研究表明，金屬氧化物半導(dǎo)體材料Zn0、SIlo2、Fe2O3等已經(jīng)成熟，特別是在C比、C2H5OH、CO等氣體檢測(cè)方面。這項(xiàng)工作主要有兩個(gè)方向：
1、采用化學(xué)改性方法對(duì)現(xiàn)有的氣敏膜材料進(jìn)行摻雜、改性和表面改性，改進(jìn)和優(yōu)化成膜工藝，提高氣敏元件的穩(wěn)定性和選擇性；
2、開發(fā)新型氣敏膜材料，如復(fù)合和雜化半導(dǎo)體氣敏材料和聚合物氣敏材料，使這些新材料對(duì)不同氣體具有高靈敏度、高選擇性和高穩(wěn)定性。有機(jī)高分子敏感材料以其材料豐富、成本低廉、制膜工藝簡(jiǎn)單、易于與其他技術(shù)兼容、可在室溫下工作等優(yōu)點(diǎn)成為研究熱點(diǎn)。
二、新型氣體傳感器的研制
利用傳統(tǒng)的作用原理和一些新的作用，優(yōu)先選用晶體材料（硅、石英、陶瓷等），采用先進(jìn)的加工技術(shù)和微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，開發(fā)新型傳感器和傳感系統(tǒng)，如光波導(dǎo) 氣體傳感器、聚合物聲傳感器 表面波和石英共振氣體傳感器的開發(fā)和使用，微生物氣體傳感器和仿生氣體傳感器的研究。隨著新材料、新工藝、新技術(shù)的應(yīng)用，氣體傳感器的性能越來越完善，使傳感器的小型化、化、多功能化具有長(zhǎng)期穩(wěn)定性好、使用方便等特點(diǎn)。

三、智能氣體傳感器

隨著人們生活水平的不斷提高和對(duì)環(huán)境保護(hù)的日益重視，各種有毒有害氣體的檢測(cè)、大氣污染、工業(yè)廢氣的監(jiān)測(cè)、食品和生活環(huán)境質(zhì)量的檢測(cè)等都對(duì)環(huán)保提出了更高的要求。納米、薄膜技術(shù)等新材料開發(fā)技術(shù)的成功應(yīng)用，為氣體傳感器的集成化、智能化提供了良好的前提。

氣體傳感器將在充分利用微機(jī)械與微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、傳感技術(shù)、故障診斷技術(shù)、智能技術(shù)等多學(xué)科綜合技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展。開發(fā)可同時(shí)監(jiān)測(cè)多種氣體的全自動(dòng)數(shù)字智能氣體傳感器將是該領(lǐng)域的一個(gè)重要研究方向。
四、氣體傳感器的種類很多。 下面我們來看看氣體傳感器的分類。

半導(dǎo)體氣體傳感器，這類傳感器約占?xì)怏w傳感器的60%，按其機(jī)理分為導(dǎo)電型和非導(dǎo)電型，導(dǎo)電型又分為表面型和體積控制型。

(1) SnO2半導(dǎo)體是典型的表面型氣體傳感器，其傳感原理是SnO2是n型半導(dǎo)體材料。 當(dāng)施加電壓時(shí)，半導(dǎo)體材料的溫度升高，吸附的氧在半導(dǎo)體中接收電子，形成O2或O2原始?xì)怏w。當(dāng)H2、CO、CH4存在時(shí)，半導(dǎo)體表面電阻降低，電導(dǎo)增加，電導(dǎo)變化與氣體濃度成反比。NiO是p型半導(dǎo)體，氧化性氣體降低電導(dǎo)，對(duì)O2敏感。ZnO半導(dǎo)體傳感器也屬于這種類型。

半導(dǎo)體氣體傳感器

電導(dǎo)率傳感器元件分為表面敏感型和音量控制型，表面敏感傳感器材料是SnO2 Pd、ZnO+Pt、AgO、V 205 、金屬酞菁、Pt-SnO2。表面敏感氣體傳感器可檢測(cè)CO、NO2、氟利昂等多種可燃?xì)怏w。傳感材料Pt-SnO2的氣體傳感器可以檢測(cè)氣體為可燃?xì)怏wCO、H2、CH4。體積控制型半導(dǎo)體氣體傳感器可檢測(cè)液化石油氣、酒精、空燃比控制、燃燒爐煤氣廢氣等氣體。

(2)體積控制型是晶格缺陷的變化導(dǎo)致電導(dǎo)率的變化，電導(dǎo)率的變化與氣體濃度成正比。

(3)熱線性傳感器是利用熱導(dǎo)率變化的半導(dǎo)體傳感器，又稱熱線性半導(dǎo)體傳感器。它在Pt線圈上涂有SnO2層。除了加熱之外，鉑絲還具有檢測(cè)溫度變化的功能，當(dāng)施加電壓時(shí)，半導(dǎo)體變熱，表面吸收氧氣，從而降低了自由電子的濃度。 當(dāng)可燃?xì)怏w存在時(shí)，由于燃燒消耗氧氣，自由電子濃度增加，熱導(dǎo)率隨著自由電子濃度的增加而增加，散熱率也相應(yīng)增加，所以當(dāng)溫度升高時(shí)Pt線減小，電阻值減小，Pt線電阻值的變化與氣體濃度呈線性關(guān)系。

固體電解質(zhì)氣體傳感器

該傳感器元件將離子傳導(dǎo)至稱為電化學(xué)電池的固體電解質(zhì)隔膜。它分為陽(yáng)離子傳導(dǎo)和陰離子傳導(dǎo)。它是一種選擇性強(qiáng)的傳感器。 研究最多、實(shí)用性最強(qiáng)的是氧化鋯固體電解質(zhì)傳感器。其機(jī)理是隔板兩側(cè)的兩個(gè)電池之間的電位差等于濃差電池的電位。穩(wěn)定的氧化鉻固體電解質(zhì)傳感器已成功應(yīng)用于鋼水中氧的測(cè)定和發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比成分的測(cè)量。

為了彌補(bǔ)固體電解質(zhì)導(dǎo)電性的不足，近年來在固體電解質(zhì)上鍍上一層氣敏薄膜，將周圍環(huán)境中的氣體分子數(shù)量與介質(zhì)中可移動(dòng)粒子的數(shù)量聯(lián)系起來。

電化學(xué)氣體傳感器，常用的電化學(xué)氣體傳感器有兩種

(1) 恒電位電解傳感器，它在特定電場(chǎng)下使待測(cè)氣體電離，并通過流過的電解電流檢測(cè)氣體濃度。 該傳感器靈敏度高，可以通過改變電位來選擇檢測(cè)氣體，對(duì)有毒氣體的檢測(cè)具有重要作用。

(2) 原電池氣體傳感器，在KOH電解液中，Pt-Pb或Ag-Pb電極構(gòu)成電池，已成功用于檢測(cè)O2，靈敏度高。

光學(xué)氣體傳感器

(1) 直接吸收式氣體傳感器，紅外氣體傳感器是一種典型的吸收式光學(xué)氣體傳感器。 它根據(jù)氣體本身固有的光譜吸收光譜檢測(cè)氣體成分。非色散紅外吸收光譜對(duì)SO2、CO、CO2、NO等氣體具有高靈敏度。此外，紫外吸收法、非色散紫外吸收法、相關(guān)光譜法、二階導(dǎo)數(shù)法和自調(diào)制光吸收法對(duì)NO、NO2、SO2、碳?xì)浠衔铮–H4）等氣體具有很高的靈敏度。

(2) 光反應(yīng)式氣體傳感器光反應(yīng)式氣體傳感器利用氣體反應(yīng)產(chǎn)生的顏色變化，引起光強(qiáng)吸收等光學(xué)性質(zhì)的變化。傳感元件比較理想，但氣體的光感變化有限，傳感器自由度小。

(3) 氣體光學(xué)特性的新型傳感器光纖溫度傳感器屬于這種類型，在光纖的尖端涂有催化劑，與氣體發(fā)生反應(yīng)并產(chǎn)生熱量。溫度變化，導(dǎo)致光纖溫度發(fā)生變化。使用光纖測(cè)溫已達(dá)到實(shí)用水平，對(duì)氣體的檢測(cè)也取得了成功。