物联网传感器–化学传感器

November 22, 2022

概述

在工业物联网传感器的队伍中，我们需要监测气体和液体的污染，大部分使用的是化学传感器，例如广泛应用于各种气体火灾、烟气等的监测，还有酒驾的监测，空气环境的甲醛和二氧化碳浓度，污染的排放情况都存在各类化学传感器的身影。

在医学方面也有很多化学传感器使用的场景，您可能知道的一些最便携的生物分子传感器与生育力测量有关：妊娠试验和排卵试验。这两种化学传感器都可以检测尿液中某些激素的存在。在妊娠试验的情况下，传感器会在尿液中寻找激素人绒毛膜促性腺激素 (hCG)。通常这些化学传感器具有比色成分，因此当分析物（在这种情况下为 hCG）结合时，它会触发传感器中的颜色变化，从而使结果的读数非常简单。

化学传感器是一种将化学信息（成分、特定元素或离子的存在、浓度、化学活性、分压……）转换为分析有用信号的设备

化学传感器由识别部分和换能器部分组成。识别部分与样品中的目标分子或离子相互作用，换能器将化学相互作用转换为可测量的信号.

关于分压：
在气体混合物中，每一种成分气体都有一个分压，即该成分气体的名义压力，就好像它单独占据了相同温度下原始混合物的整个体积一样。理想气体混合物的总压力是混合物中气体分压的总和（道尔顿定律）。气体的分压是气体分子热力学活动的量度。

传感器分类

呼气测醉器呼气测醉器或呼气测醉器是一种用于从呼气样本中估计血液酒精含量 (BAC) 的设备。
二氧化碳传感器二氧化碳传感器或CO2传感器是用于测量二氧化碳气体的仪器。CO2 传感器最常见的原理是红外气体传感器 (NDIR) 和化学气体传感器。测量二氧化碳对于监测室内空气质量、二氧化碳图装置形式的肺功能以及许多工业过程非常重要。
一氧化碳探测器一氧化碳检测器或一氧化碳检测器是一种检测一氧化碳 (CO) 气体的存在以防止一氧化碳中毒的设备。在 1990 年代后期，美国保险商实验室将其对带有声音装置的单站 CO 检测器的定义更改为一氧化碳 (CO) 警报器。这适用于所有符合 UL 2034 标准的 CO 安全警报[1]；但是对于符合 UL 2075 的无源指示器和系统设备，UL 将它们称为一氧化碳探测器。
催化珠传感器催化珠传感器是一种用于检测可燃气体的传感器，属于称为 pellistors 的气体传感器系列。
化学场效应晶体管 ChemFET 是一种化学敏感的场效应晶体管，它是一种场效应晶体管，用作测量溶液中化学浓度的传感器。当目标分析物浓度发生变化时，通过晶体管的电流也会相应变化。化学电阻化学电阻器是一种根据附近化学环境的变化而改变其电阻的材料。
化学电阻器是一类化学传感器，依赖于传感材料和分析物之间的直接化学相互作用。几种不同的材料具有化学电阻特性：金属氧化物半导体、一些导电聚合物和纳米材料，如石墨烯、碳纳米管和纳米颗粒。通常，这些材料用作电子舌或电子鼻等设备中的部分选择性传感器。
电化学气体传感器电化学气体传感器是一种气体检测器，通过在电极上氧化或还原目标气体并测量产生的电流来测量目标气体的浓度。
电子鼻电子鼻是一种旨在检测气味或味道的设备。“电子传感”一词是指使用传感器阵列和模式识别系统再现人类感官的能力。识别过程的各个阶段类似于人类的嗅觉，用于识别、比较、量化和其他应用，包括数据存储和检索。识别过程的各个阶段类似于人类的嗅觉，用于识别、比较、量化和其他应用，包括数据存储和检索。
电解质-绝缘体-半导体传感器电解质 – 绝缘体 – 半导体 (EIS) 传感器是由以下三个组件组成的传感器：具有应测量的化学物质的电解质、允许场效应相互作用且在其他两个组件之间没有泄漏电流的绝缘体、半导体记录化学变化
能量色散 X 射线光谱它是一种用于样品元素分析或化学表征的分析技术。它依赖于某些 X 射线激发源和样品的相互作用。其表征能力在很大程度上归因于基本原理，即每种元素都具有独特的原子结构，允许在其电磁发射光谱上出现一组独特的峰。它以许多首字母缩略词而闻名，例如 EDS、EDX、EDXS 或 XEDS，有时称为能量色散 X 射线分析 (EDXA) 或能量色散 X 射线微量分析 (EDXMA)
荧光氯化物传感器荧光氯化物传感器用于化学分析。氯化物 (Cl-) 参与生理过程的发现刺激了活细胞中细胞内 Cl- 的测量和荧光工具的发展全息传感器
全息传感器是一种包含嵌入智能材料中的全息图的设备，可检测某些分子或代谢物。这种检测通常是一种化学相互作用，它被转换为全息反射（如在布拉格反射器中）的一种特性的变化，即折射率或全息条纹之间的间距。传感器的特异性可以通过在聚合物膜中添加分子来控制，该分子选择性地与感兴趣的分子相互作用。
烃露点分析仪露点分析仪测量气体中的水分含量以确定气体中水分凝结的理论温度（饱和点）
氢传感器氢气传感器是一种检测氢气存在的气体检测器。它们包含微型制造的点接触式氢气传感器，用于定位氢气泄漏。与传统的气体检测仪器相比，它们被认为是低成本、紧凑、耐用且易于维护的硫化氢传感器
硫化氢传感器或 H2S 传感器是用于测量硫化氢的气体传感器。它用于检测燃料电池氢气进料流中的硫化氢，以防止催化剂中毒，并测量用于从烃类燃料中去除硫的保护床的质量。硫化氢传感器用于个人防护设备，以警告硫化氢气体的存在，例如在酸性气体生产场所。
红外线点传感器红外点式传感器是基于非分散红外传感器技术的点式气体检测器。有毒气体的测量范围为百万分之低 (ppm)。可燃气体在 0 – 100% 易燃下限 (LFL) 或爆炸下限 (LEL) 范围内测量。
离子选择电极离子选择电极 (ISE)，也称为特定离子电极 (SIE)，是将溶解在溶液中的特定离子的活性转换为电势的传感器。根据能斯特方程，理论上电压取决于离子活度的对数。离子选择性电极用于分析化学和生化/生物物理研究，其中需要测量水溶液中的离子浓度。
非色散红外传感器非色散红外传感器（或 NDIR 传感器）是一种简单的光谱传感器，通常用作气体检测器。它在光学色散的意义上是非色散的，因为允许红外能量通过大气采样室而不变形。
微波化学传感器微波化学传感器或表面声波 (SAW) 传感器由输入传感器、化学吸附聚合物膜和压电基板（通常为石英）上的输出传感器组成。SAWS 已经能够区分有机磷酸盐、氯化烃、酮、醇、芳烃、饱和烃和水。
氮氧化物传感器氮氧化物传感器或 NOx 传感器通常是一种高温设备，用于检测汽车或卡车排气管或烟囱等燃烧环境中的氮氧化物。
嗅觉计嗅觉计是一种用于检测和测量气味稀释度的仪器。嗅觉计与实验室环境中的人类受试者一起使用，最常用于市场研究，以量化和鉴定人类嗅觉。嗅觉计用于测量物质的气味检测阈值。为了测量强度，嗅觉计引入了一种有气味的气体作为比较其他气味的基线。嗅觉仪也是一种用于以精确和受控的方式产生香气的设备
光极光极或光极是一种光学传感器设备，通常借助化学传感器对特定物质进行光学测量。由于低成本、低功率要求和长期稳定性，光学传感器越来越受欢迎。它们为基于电极的传感器或更复杂的分析仪器提供了可行的替代方案，特别是在环境监测领域
氧传感器氧传感器（或 lambda 传感器，其中 lambda 是指空气燃料当量比，通常用 λ 表示）是一种电子设备，用于测量被分析气体或液体中氧气 (O2) 的比例。
臭氧监测仪臭氧监测仪是监测空气中臭氧浓度的电子设备。该仪器可用于监测工业应用中的臭氧值或确定地面环境臭氧的量，并确定这些值是否违反国家环境空气质量标准 (NAAQS)。
佩利斯托 pellistor 是一种固态设备，用于检测可燃或热导率与空气有显着差异的气体。“pellistor”一词是颗粒和电阻器的组合。
pH玻璃电极玻璃电极是一种离子选择性电极，由对特定离子敏感的掺杂玻璃膜制成。离子选择性玻璃电极最常见的应用是测量 pH 值。pH电极是对氢离子敏感的玻璃电极的一个例子。玻璃电极在化学分析和物理化学研究仪器中发挥着重要作用。相对于某个参考值，玻璃电极的电压对某种离子活性的变化很敏感。
电位传感器电位传感器是一种化学传感器，可用于确定分析物气体或溶液中某些成分的分析浓度。这些传感器在不存在电压时测量电极的电势。
烟雾探测器烟雾探测器是一种感应烟雾的设备，通常作为火灾指示器。商业安全设备向火灾报警控制面板发出信号，作为火灾报警系统的一部分，而家用烟雾探测器，也称为烟雾报警器，通常从探测器本身发出本地声音或视觉警报。
氧化锌纳米棒传感器氧化锌纳米棒传感器或 ZnO 纳米棒传感器是一种电子或光学设备，用于检测环境大气中某些气体或液体分子的存在。该传感器利用所有纳米尺寸材料（包括 ZnO 纳米棒）固有的增强表面积（以及因此的表面活性）。分子在纳米棒上的吸附可以通过纳米棒特性的变化来检测，例如光致发光、电导率、振动频率、质量等。最简单也是最流行的方法是将电流通过纳米棒并观察其变化在接触气体时。