臭氧传感器的原理

臭氧和其他气体通过扩散膜扩散到感应电极上。控制电路在感应电极和对电极之间维持一个足以开始化学反应的电压，在臭氧的作用下产生的电化学反应在两极之间形成电流。这一电流的强度与臭氧的浓度成比例，并且是可逆的。控制电路还在感应极和对电极之间形成偏置电平，这种电平在两极之间不形成电流，传感器的快速反应使它能够对周围空气进行实时连续的检测。

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臭氧传感器的主要特性

1 稳定性

稳定性是指传感器在整个工作时间内基本响应的稳定性，取决于零点漂移和区间漂移。零点漂移是指在没有臭氧时，整个工作时间内传感器输出响应的变化。区间漂移是指传感器连续置于臭氧中的输出响应变化，表现为传感器输出信号在工作时间内的降低。理想情况下，一个传感器在连续工作条件下，每年零点漂移小于10[[%]]。

2 灵敏度

灵敏度是指传感器输出变化量与被测输入变化量之比，主要依赖于传感器结构所使用的技术。大多数气体传感器的设计原理都采用生物化学、电化学、物理和光学。首先要考虑的是选择一种敏感技术，它对目标气体的阀限制(TLV-thresh-old limit value)或最低爆炸限(LEL-lower explosive limit)的百分比的检测要有足够的灵敏性。

3选择性

选择性也被称为交叉灵敏度。可以通过测量由某一种浓度的干扰气体所产生的传感器响应来确定。这个响应等价于一定浓度的臭氧所产生的传感器响应。这种特性在追踪多种气体的应用中是非常重要的，因为交叉灵敏度会降低测量的重复性和可靠性，理想传感器应具有高灵敏度和高选择性。

4抗腐蚀性

抗腐蚀性是指传感器暴露于高体积分数目标气体中的能力。在气体大量泄漏时，探头应能够承受期望气体体积分数10~20倍。在返回正常工作条件下，传感器漂移和零点校正值应尽可能小。

气体传感器的基本特征，即灵敏度、选择性以及稳定性等，主要通过材料的选择来确定。选择适当的材料和开发新材料，使气体传感器的敏感特性达到最优。

臭氧传感器的类型

1 半导体臭氧传感器：具有成本低廉、制造简单、灵敏度高、响应速度快、寿命长、对湿度敏感低和电路简单等优点。不足之处是必须工作于高温下、对气味或气体的选择性差、元件参数分散、稳定性不够理想、功率要求高。

2 电化学型臭氧传感器：需要由外界施加特定电压，优点是检测气体的灵敏度高、选择性好。

3 固体电解质臭氧传感器：是一种以离子导体为电解质的化学电池，电导率高、灵敏度和选择性好。

4 光学式臭氧传感器：具有自动校正、自动运行的功能。其主要优点是灵敏度高、可靠性好。

6 高分子臭氧传感器：具有易操作性、工艺简单、常温选择性好、价格低廉、易与微结构传感器和声表面波器件相结合等特点。

臭氧传感器的主要参数

测量范围：0～5ppm

最大负载：50ppm

工作寿命：空气中2年

输出信号：-1500±500nA/ppm

分辨率：0.02 ppm

温度范围：-20°C to 45°C

响应时间(T90)：﹤60sec

湿度范围：15[%]to90[%]

基准线：

典型信号漂移：﹤2[%] signal loss/months

推荐加载电阻：10 Ohm

偏置电压：不需要 C-5

臭氧传感器的发展方向

近年来，由于在工业生产、家庭安全、环境监测和医疗等领域对气体传感器的精度、性能、稳定性方面的要求越来越高，因此对气体传感器的研究和开发也越来越重要。随着先进科学技术的应用，气体传感器发展的趋势是微型化、智能化和多功能化。深入研究和掌握有机、无机、生物和各种材料的特性及相互作用，理解各类气体传感器的工作原理和作用机理，正确选择各类传感器的敏感材料，灵活运用微机械加工技术、敏感薄膜形成技术、微电子技术、光纤技术等，使传感器性能最优化是气体传感器的发展方向。

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