環境溫度：影響氣體傳感器與氣體檢測儀數值的主要因素之一

環境溫度

絕大多數氣體傳感器對環境溫度是敏感的。其原因是無論化學反應、電子元器件，還是無機和有機材料，性能參數都會隨溫度而變化。最終造成傳感器輸出的電流和電壓的變化。

不同傳感器的使用溫度范圍是怎樣的？

（東日瀛能 SK-500-GAS-Y 可燃有毒有害氣體濃度傳感器模組）

催化燃燒傳感器（LEL）：

LEL的使用溫度范圍很寬，從-40℃到70℃都可以使用。中國的消防認證所要求的溫度范圍就是從-40℃到70℃。

電化學傳感器（EC）：

電化學傳感器溫度范圍稍微窄一點，一般是-20℃到55℃。型號比較新的EC傳感器可以做到在-40℃工作。但是，EC傳感器無法長時間在高溫環境工作，主要是因為EC傳感器內部有酸性或堿性的液體，在高溫的環境中水分會蒸發或迅速增加，從而造成電解液損失或漏液。最終的現象就是響應時間T90變長，回零時間變長，靈敏度變低，甚至無響應。對EC傳感器來說，zui惡劣的情況是高溫低濕（HTLH）和高溫高濕（HTHH）。

非色散紅外傳感器（NDIR）：

NDIR傳感器的溫度范圍很寬，可以達到軍工級-55℃到100℃以上。在外太空探測氣體就靠它。

光離子化傳感器（PID）：

PID傳感器的溫度范圍比較窄，做不到像NDIR一樣。一般能夠接受的就是-25℃到55℃。

金屬氧化物半導體傳感器（MOS）：

MOS傳感器的溫度范圍可以很寬，但是溫漂相當嚴重。它的靈敏度的數量級和溫度系數的數量級之間是可以比擬的，因此MOS并不適合用在高溫和低溫環境，只使用于普通的室溫環境中。

（東日瀛能 SK-500-GAS-Y 可燃有毒有害氣體濃度傳感器模組）

環境溫度是如何影響氣體濃度測量結果的？

催化燃燒傳感器（LEL）：

先回顧一下LEL傳感器的原理：催化珠是鉑金絲纏繞而成的，鉑金絲的電阻是隨溫度變化而變化的，溫度越高，電阻越大。當鉑金絲的溫度在四百多度的時候，催化珠表面的催化劑活性開始顯著。這時，當催化劑接觸甲烷的時候，甲烷開始燃燒，將熱量傳導給鉑金絲，鉑金絲電阻變大。

了解了原理，此問題就好解答了：當環境溫度升高或降低的時候，催化珠中鉑金絲的溫度也會有變化。雖然催化珠是配對使用，消除掉了一些溫度變化帶來的影響，那也僅僅對于傳感器零點有效，靈敏度還是會隨溫度變化而變化的。

電化學傳感器（EC）：

EC傳感器內部是發生的氧化還原反應。凡是化學反應，反應速度都會隨溫度變化而變化。普遍的規律是，溫度越低，傳感器靈敏度越低，溫度越高，傳感器靈敏度越高。

在所有的電化學傳感器中，原電池型的氧氣傳感器（氧電池）的溫漂是最小的。從+20℃降溫到-20℃，其靈敏度僅下降約10％。氫氣傳感器的溫漂是的，從+20℃降溫到-20℃，其靈敏度下降約80％。

非色散紅外傳感器（NDIR）：

NDIR傳感器信號隨環境溫度變化的因素比較多，包括：光源的光譜、探測器、濾光片溫度系數、運放溫度系數、電阻和電容溫度系數等諸多因素。當這些因素綜合作用的時候，使得NDIR的溫度補償變得非常復雜。這也是NDIR傳感器價格高的原因之一。

光離子化傳感器（PID）：

PID的溫度漂移主要由電子元器件的溫度漂移帶來。氣體物質的電離能幾乎不受溫度變化的影響。這些電子元器件包括運放、電阻、電容、變壓器線圈。

需要注意的是，當溫度低到一定程度，紫外燈（UVLamp）就會點不亮。更致命的是，紫外燈的兩個部件——燈管和透光片會因為熱膨脹系數不同而發生裂縫。這樣紫外燈就因為漏氣而報廢了。

（東日瀛能 SK-500-GAS-Y 可燃有毒有害氣體濃度傳感器模組）

金屬氧化物半導體傳感器（MOS）：

MOS傳感器的溫漂是相當大的，這也是MOS傳感器不適合工業安全，而只適用于民用環境的主要原因之一。您可能會說，溫漂大，做溫度補償不就可以了嗎？做過工程師的朋友們都會清楚，讓一只溫漂超過±30％的傳感器在高低溫下做到±3%的精度，幾乎是一件不可能的事情。

在民用環境，溫度變化不大，如10℃-40℃，而且要求精度不高，僅僅要求報警的情況下，MOS的確是不錯的低成本選擇。

如何消除環境溫度帶來的影響？

催化燃燒傳感器（LEL）：

一般不需要溫度補償。LEL傳感器在研發的過程中，就已經考慮到了溫漂。從-20℃到50℃，零點和量程點有1%-3%LEL的溫漂，用戶也是可以接受的。

電化學傳感器（EC）：

需要做溫度補償，一般用一元二次方程或一元三次方程就能解決。自變量是溫度，單位是℃，因變量是歸一化后的溫度系數，單位是％。

非色散紅外傳感器（NDIR）：

NDIR消除溫度的影響辦法有幾種，成本都比較高。第一種是公式法，第二種是查表法，第三種是恒溫法。

（東日瀛能 SK/MIC-800-GAS-Y 便攜式可燃有毒有害氣體濃度檢測儀）

光離子化傳感器（PID）：

需要做溫度補償，和EC傳感器類似，一般采用一元二次方程和一元三次方程就能解決。

金屬氧化物半導體傳感器（MOS）：

必須做溫度補償，但需要注意的是，即使經過溫度補償，精度也不會很高。因為MOS傳感器的一致性不好，用統一的溫度補償公式恐怕難以達到精度要求。最hao的辦法是逐個MOS傳感器進行補償，用一元二次方程，或用查表法。當然，這兩種方法成本也是比較高的。

東日瀛能SK/MIC-600-GAS-Y固定式可燃有毒有害氣體濃度檢測儀、SK/MIC-800-GAS-Y便攜式可燃有毒有害氣體濃度檢測儀以及SK-500-GAS-Y可燃有毒有害氣體傳感器模組采用催化燃燒、電化學、熱導、紅外NDIR、PID光離子等原理的進口傳感器，抗中毒，高穩定性高精度，可實時在線監測其濃度，自帶顯示與聲光報警。固定式自帶4-20MA、RS485以及開關量輸出，可定制無線傳輸數據，高低報警值自由設置，當氣體濃度超標時，自動發出85dB以上的報警聲響，聯動排氣扇等設備，做出相應的防護動作。精度高、穩定性強、誤差率低；配備工業級鋁合金防護外殼，堅固耐用。

（東日瀛能 SK/MIC-600-GAS-Y 可燃有毒有害氣體濃度檢測儀）