中心論題：

• 氣體傳感器的分類。
• 氣體傳感器的發展方向。
• 氣體傳感器在氣體泄漏事故處置中的應用。

• 電阻式半導體氣體傳感器通過檢測氣敏元件隨氣體含量的變化情況工作。
• 複合型和混合型半導體氣敏材料和高分子氣敏材料提高靈敏度。
• 采用計算機技術實現氣體傳感器的智能化。

隨著石油化學工業的發展，易燃
、易爆、有毒氣體的種類和應用範圍都得到了增加。這些氣體在生產
、運輸、使用 過程中一旦發生泄漏，將會引發中毒、火災甚至爆炸事故
，嚴重危害人民的生命和財產安全。由於氣體本身存在的 擴散性，發生泄漏之後，在外部風力和內部濃度梯度的作用下，氣體會沿地表麵擴散，在事故現場形成燃燒爆炸或 毒害危險區，擴大危害區域。例如
，1995年7月
，四川省成都市化工總廠液氯車間發生氯氣泄漏
，當場造成3人死 亡，6人受傷，僅約一小時左右
，市區範圍數十平方公裏範圍內都能聞到刺激性的氯氣味。因此
，這類事故具有突 發性強
、擴散迅速、救援難度大、危害範圍廣等特點。一旦發生氣體泄漏事故，必須盡快采取相應措施進行處置， cainengjiangshigusunshijiangdidaozuidishuiping。jishikekaoditancekongqizhongmouxieqitidehanliang
，jishicaiquyouxiaocuoshijinxingbujiu，caiquzhengquedechuzhifangfa，jianshaoxielouyinfadeshigu

，shibimianzaochengzhongdacaichanherenyuanshangwangdebiyaotiaojian。zhejiuduiqitidejiancehejianceshebeitichulejiaogaodeyaoqiu。zuoweiyizhongzhongyaodeqititanceqi，qitichuanganqijinnianlaidedaolehendadefazhan。qitichuanganqidefazhanshideqiyingyongyuelaiyueguangfan。benwenjieshaoleqitichuanganqidefazhanqingkuangjizaiqitixieloushiguchuzhizhongdeyingyongqianjing。 

氣體傳感器 
國外從30年代開始研究開發氣體傳感器。過去氣體傳感器主要用於煤氣

、液化石油氣
、天然氣及礦井中的瓦斯氣體的檢測與報警，目前需要檢測的氣體種類由原來的還原性氣體(H2,C4H10,CH4)等擴展到毒性氣體(CO,NO2,H2S,NO,NH3,PH3)等。
    　　
氣體傳感器種類繁多。按所用氣敏材料及氣敏特性不同，可分為半導體式、固體電解質式、電化學式
、接觸燃燒式、高分子式等。 
   
a半導體氣體傳感器 
這種傳感器主要使用半導體氣敏材料。自從1962年半導體金屬氧化物氣體傳感器問世以來，由於具有靈敏度高

、響應快等優點，得到了廣泛的應用，目前已成為世界上產量最大、使用最廣的傳感器之一。按照檢測氣敏特征量方式不同分為電阻式和非電阻式兩種。
    　　
dianzushibandaotiqitichuanganqishitongguojianceqiminyuanjiansuiqitihanliangdebianhuaqingkuangergongzuode。zhuyaoshiyongjinshuyanghuawutaociqimincailiao。suizhejinnianlaifuhejinshuyanghuawu、混合金屬氧化物等新型材料的研究和開發
，大大提高了這種氣體傳感器的特性和應用範圍。例如：WO3氣體傳感器可檢測NH3的濃度範圍為5ppm～50ppm,ZnO-CuO氣體傳感器對200ppm的CO非常敏感。
    　　
非電阻式半導體氣體傳感器是利用氣敏元件的電流或電壓隨氣體含量而變化的原理工作的。主要有MOS二極管式和結型二極管式，以及場效應管式氣體傳感器。檢測氣體大多為氫氣、矽烷等可燃氣體。 
 
b 固體電解質氣體傳感器 
gutidianjiezhiqitichuanganqishiyonggutidianjiezhiqimincailiaozuoqiminyuanjian。qiyuanlishiqimincailiaozaitongguoqitishichanshenglizi，congerxingchengdiandongshi，celiangdiandongshicongerceliangqitinongdu。youyuzhezhongchuanganqidiandaolvgao，lingminduhexuanzexinghao
，dedaoleguangfandeyingyong，jihudaruleshihua、環保、礦業等各個領域
，僅次於金屬氧化物半導體氣體傳感器。如測量H2S的YST-Au-WO3、測量 NH3的NH+4CaCO3等。 
 
c 接觸燃燒式氣體傳感器 
可分為直接接觸燃燒式和催化接觸燃燒式兩種。其工作原理是：氣qi敏min材cai料liao在zai通tong電dian狀zhuang態tai下xia，可ke燃ran性xing氣qi體ti氧yang化hua燃ran燒shao或huo在zai催cui化hua劑ji作zuo用yong下xia氧yang化hua燃ran燒shao
，產chan生sheng的de熱re量liang使shi電dian熱re絲si升sheng溫wen
，從cong而er使shi其qi電dian阻zu值zhi發fa生sheng變bian化hua，測ce量liang電dian阻zu變bian化hua從cong而er測ce量liang氣qi體ti濃nong度du。這zhe種zhong傳chuan感gan器qi隻zhi能neng測ce量liang可ke燃ran氣qi體ti，對dui不bu燃ran性xing氣qi體ti不bu敏min感gan。例li如ru，在zaiPt絲上塗敷活性催化劑Rh和Pddengzhichengdechuanganqi，juyouguangputexing
，jikeyijiancegezhongkeranqiti。jiechuranshaoshiqitichuanganqizaihuanjingwenduxiafeichangwending
，bingnengduibaozhaxiaxiandejuedaduoshukeranxingqitijinxingjiance，pubianyingyongyushiyouhuagongchang
、造船廠、礦井隧道、浴室、廚房等處的可燃性氣體的監測和報警。

d高分子氣體傳感器 
利用高分子氣敏材料的氣體傳感器近年來得到了很大的發展。高分子氣敏材料在遇到特定氣體時
，其電阻

、介電常數、材料表麵聲波傳播速度和頻率
、材料重量等物理性能發生變化。主要有酞菁聚合物、LB膜
、苯菁基乙炔、聚乙烯醇-磷酸
、聚異丁烯、氨基十一烷基矽烷等。高分子氣敏材料由於具有易操作性、工藝簡單、常溫選擇性好、價格低廉、易(yi)與(yu)微(wei)結(jie)構(gou)傳(chuan)感(gan)器(qi)和(he)聲(sheng)表(biao)麵(mian)波(bo)器(qi)件(jian)相(xiang)結(jie)合(he)，在(zai)毒(du)性(xing)氣(qi)體(ti)和(he)食(shi)品(pin)鮮(xian)度(du)等(deng)方(fang)麵(mian)的(de)檢(jian)測(ce)中(zhong)具(ju)有(you)重(zhong)要(yao)作(zuo)用(yong)。根(gen)據(ju)所(suo)用(yong)材(cai)料(liao)的(de)氣(qi)敏(min)特(te)性(xing)
，這(zhe)類(lei)傳(chuan)感(gan)器(qi)可(ke)分(fen)為(wei)：通過測量氣敏材料的電阻來測量氣體濃度的高分子電阻式氣體傳感器；根據氣敏材料吸收氣體時形成濃差電池，測量電動勢來確定氣體濃度的濃差電池式氣體傳感器；根據高分子氣 敏材料吸收氣體後聲波在材料表麵傳播速度或頻率發生變化的原理製成的聲表麵波氣體傳感器
；以(yi)及(ji)根(gen)據(ju)高(gao)分(fen)子(zi)氣(qi)敏(min)材(cai)料(liao)吸(xi)收(shou)氣(qi)體(ti)後(hou)重(zhong)量(liang)變(bian)化(hua)而(er)製(zhi)成(cheng)的(de)石(shi)英(ying)振(zhen)子(zi)式(shi)氣(qi)體(ti)傳(chuan)感(gan)器(qi)等(deng)。高(gao)分(fen)子(zi)氣(qi)體(ti)傳(chuan)感(gan)器(qi)具(ju)有(you)對(dui)特(te)定(ding)氣(qi)體(ti)分(fen)子(zi)靈(ling)敏(min)度(du)高(gao)
，選(xuan)擇(ze)性(xing)好(hao)
，且(qie)結(jie)構(gou)簡(jian)單(dan)
，能(neng)在(zai)常(chang)溫(wen)下(xia)使(shi)用(yong)，可(ke)以(yi)補(bu)充(chong)其(qi)它(ta)氣(qi)體(ti)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)不(bu)足(zu)。 

[page] 氣體傳感器的發展方向 
目前
，國內外對新的氣敏材料和氣體傳感器的研究非常活躍，其主要研究和發展方向主要集中在以下幾點：
    　　
首先
，開發新的氣敏材料。主要措施是在傳統的半導體氣敏材料SnO,SnO2,Fe2O3中摻雜一些元素
，目前有很多這方麵的研究報道；其次是研製和開發複合型和混合型半導體氣敏材料和高分子氣敏材料，使這些材料對不同氣體具有高靈敏度
、高選擇性、高穩定性。
    　　
另外
，開發新的氣體傳感器
，應用新材料

、新工藝和新技術，對氣體傳感器的機理做進一步研究，使傳感器更加微型化和多功能化，並具有性能穩定、使用方便
、價格低廉等特點。
    　　
同時，進一步采用計算機技術實現氣體傳感器的智能化。氣體傳感器和計算機技術相結合，出現了智能氣體傳感器--電子鼻。國內外已成功開發了鑒別和檢測食品、香料等的電子鼻。研製開發新型仿生氣體傳感器-仿生電子鼻是未來氣體傳感器發展的主要方向。 

氣體傳感器在氣體泄漏事故處置中的應用 
a 用於可燃氣體監測報警 
目前，氣敏材料的發展使得氣體傳感器的靈敏度高
、性能穩定、結構簡單
、體積小、價jia格ge便bian宜yi
，並bing提ti高gao了le傳chuan感gan器qi的de選xuan擇ze性xing和he敏min感gan性xing。現xian有you的de燃ran氣qi報bao警jing器qi，多duo采cai用yong氧yang化hua錫xi加jia貴gui金jin屬shu催cui化hua劑ji氣qi敏min元yuan件jian，但dan選xuan擇ze性xing差cha，並bing且qie因yin催cui化hua劑ji中zhong毒du而er影ying響xiang報bao警jing的de準zhun確que性xing。半ban導dao體ti氣qi敏min材cai料liao對dui氣qi體ti的de敏min感gan性xing與yu溫wen度du有you關guan。常chang溫wen下xia敏min感gan度du較jiao低di，隨sui著zhe溫wen度du的de升sheng高gao，敏min感gan度du增zeng加jia
，在zai一yi定ding溫wen度du下xia達da到dao峰feng值zhi。由you於yu這zhe些xie氣qi敏min材cai料liao在zai需xu要yao在zai較jiao高gao溫wen度du下xia(一般大於100℃)達到敏感度最好
，這不僅要消耗額外的加熱功率，還會引發火災。
    　　
氣體傳感器的發展解決了這一問題。例如，氧化鐵係氣敏陶瓷所製的氣體傳感器
，不需要添加貴金屬催化劑就可造成靈敏度高
、穩定性好

、具ju有you一yi定ding選xuan擇ze性xing的de氣qi體ti傳chuan感gan器qi。降jiang低di半ban導dao體ti氣qi敏min材cai料liao的de工gong作zuo溫wen度du

，大da大da提ti高gao它ta們men在zai常chang溫wen下xia的de靈ling敏min度du，使shi其qi能neng在zai常chang溫wen下xia工gong作zuo。目mu前qian，除chu了le常chang用yong的de單dan一yi金jin屬shu氧yang化hua物wu陶tao瓷ci外wai
，又you開kai發fa了le一yi些xie複fu合he金jin屬shu氧yang化hua物wu半ban導dao體ti氣qi敏min陶tao瓷ci和he混hun合he金jin屬shu氧yang化hua物wu氣qi敏min陶tao瓷ci。
    　　
將氣體傳感器安裝在易燃、易爆
、有毒有害氣體的生產、儲運、使(shi)用(yong)等(deng)場(chang)所(suo)中(zhong)，及(ji)時(shi)檢(jian)測(ce)氣(qi)體(ti)含(han)量(liang)，及(ji)早(zao)發(fa)現(xian)泄(xie)漏(lou)事(shi)故(gu)。並(bing)將(jiang)氣(qi)體(ti)傳(chuan)感(gan)器(qi)與(yu)保(bao)護(hu)係(xi)統(tong)聯(lian)動(dong)
，使(shi)保(bao)護(hu)係(xi)統(tong)在(zai)氣(qi)體(ti)到(dao)達(da)爆(bao)炸(zha)極(ji)限(xian)前(qian)動(dong)作(zuo)，將(jiang)事(shi)故(gu)損(sun)失(shi)控(kong)製(zhi)在(zai)最(zui)低(di)。同(tong)時(shi)，氣(qi)體(ti)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)小(xiao)型(xing)化(hua)和(he)價(jia)格(ge)的(de)降(jiang)低(di)，使(shi)之(zhi)進(jin)入(ru)家(jia)庭(ting)成(cheng)為(wei)可(ke)能(neng)。 
 
b在氣體檢測及事故處置中的應用 
[page] 檢測氣體種類及特性 
在氣體泄漏事故發生後，事故處置將圍繞采樣檢測、確定警戒區域、組織危險區域內群眾撤離
、搶救中毒人員
、堵漏、洗(xi)消(xiao)等(deng)方(fang)麵(mian)展(zhan)開(kai)。進(jin)行(xing)處(chu)置(zhi)的(de)第(di)一(yi)個(ge)方(fang)麵(mian)應(ying)該(gai)是(shi)盡(jin)量(liang)減(jian)少(shao)泄(xie)漏(lou)對(dui)人(ren)員(yuan)的(de)傷(shang)害(hai)，這(zhe)就(jiu)要(yao)求(qiu)了(le)解(jie)泄(xie)漏(lou)氣(qi)體(ti)的(de)毒(du)性(xing)。氣(qi)體(ti)的(de)毒(du)性(xing)指(zhi)泄(xie)漏(lou)使(shi)物(wu)質(zhi)能(neng)夠(gou)擾(rao)亂(luan)人(ren)們(men)機(ji)體(ti)的(de)正(zheng)常(chang)反(fan)應(ying)，因(yin)而(er)降(jiang)低(di)人(ren)在(zai)事(shi)故(gu)中(zhong)製(zhi)訂(ding)對(dui)策(ce)和(he)減(jian)輕(qing)傷(shang)害(hai)的(de)能(neng)力(li)。美(mei)國(guo)消(xiao)防(fang)協(xie)會(hui)將(jiang)物(wu)質(zhi)的(de)毒(du)性(xing)分(fen)為(wei)以(yi)下(xia)幾(ji)類(lei)： 
 

• NH=0火災時除一般可燃物危險外，短期接觸沒有其它危險的物質　
• NH=1短期接觸可引起刺激
  
  ，致人輕微傷害的物質。
• NH=2高濃度或短期接觸可致人暫時失去能力或殘留傷害。
• NH=3短期接觸可致人嚴重的暫時或殘留傷害。
• NH=4短暫接觸也能致人死亡或嚴重傷害。

注：以上毒性係數N/-H值隻是用來表示人體受害的程度，不能用於工業衛生和環境的評價。
    　　
由you於yu有you毒du氣qi體ti可ke通tong過guo人ren的de呼hu吸xi係xi統tong進jin入ru人ren體ti造zao成cheng傷shang害hai，在zai處chu置zhi有you毒du氣qi體ti泄xie漏lou事shi故gu時shi的de安an全quan防fang護hu必bi須xu迅xun速su完wan成cheng。這zhe就jiu要yao求qiu事shi故gu處chu置zhi人ren員yuan在zai到dao達da事shi故gu現xian場chang後hou，在zai最zui短duan的de時shi間jian內nei能neng夠gou了le解jie氣qi體ti的de種zhong類lei

、毒性等特性。
    　　
將jiang氣qi體ti傳chuan感gan器qi陣zhen列lie與yu計ji算suan機ji技ji術shu相xiang結jie合he
，組zu成cheng智zhi能neng氣qi體ti探tan測ce係xi統tong
，能neng夠gou做zuo到dao迅xun速su準zhun確que識shi別bie氣qi體ti種zhong類lei，從cong而er測ce出chu氣qi體ti的de毒du性xing。智zhi能neng氣qi體ti傳chuan感gan係xi統tong由you氣qi敏min陣zhen列lie、xinhaochulixitongheshuchuxitongzucheng。caiyongduogejuyoubutongmingantexingdeqiminyuanjianzuchengzhenlie，liyongshenjingwangluomoshishibiejishuduihunheqitijinxingqitishibiehenongdujiance。tongshi，jiangchangjianyoudu、有害
、易燃氣體的種類、性質、毒性輸入計算機，並根據氣體的性質編製事故處置預案輸入計算機。當泄漏事故發生後
，智能氣體探測係統將按下麵程序工作：
    　　
進入現場→吸附氣體樣品→氣敏元件產生信號→計算機識別信號→計算機輸出氣體種類
、性質、毒性及處置方案
    　　
youyuqitichuanganqidelingmindujiaogao
，zaiqitinongduhendideshihoujiukeyijinxingjiance

，erbubishenrushiguxianchang，yibimianbulejieqingkuangerzaochengbubiyaodeshanghai。shiyongjisuanjichuli，yishangguochengkeyixunsuwancheng。zheyang，keyixunsuzhunquedicaiquyouxiaodefanghucuoshi，shishizhengquedechuzhifangan，jiangshigusunshijiangdidaozuidichengdu。lingwai
，youyuxitongzhongcunchuchangjianqitidexingzhijichuzhiyuandengxinxi
，ruguozhidaoxieloushiguzhongqitidezhonglei，kezhijiezaizhetaoxitongzhongzhaxunqitixingzhihechuzhifangan。 
  
尋找泄漏點 
當泄漏事故發生後
，迅速尋找泄漏點，采取適當的堵漏措施是防止事故進一步擴大的必要條件。在有些情況下，由於管線較長、容器較多、泄xie漏lou點dian較jiao隱yin蔽bi等deng原yuan因yin，特te別bie是shi泄xie漏lou較jiao輕qing時shi
，泄xie漏lou點dian的de尋xun找zhao比bi較jiao困kun難nan。由you於yu氣qi體ti的de擴kuo散san性xing，氣qi體ti從cong容rong器qi或huo管guan線xian中zhong泄xie漏lou出chu以yi後hou
，在zai外wai部bu風feng力li和he內nei部bu濃nong度du梯ti度du的de作zuo用yong下xia，開kai始shi向xiang四si周zhou擴kuo散san
，即ji離li泄xie漏lou點dian越yue近jin
，氣qi體ti的de濃nong度du越yue高gao。根gen據ju這zhe一yi特te點dian，使shi用yong智zhi能neng氣qi體ti傳chuan感gan器qi可ke解jie決jue這zhe一yi問wen題ti。與yu檢jian測ce氣qi體ti種zhong類lei的de智zhi能neng傳chuan感gan係xi統tong不bu同tong的de是shi，這zhe種zhong係xi統tong的de氣qi敏min陣zhen列lie選xuan用yong若ruo幹gan敏min感gan性xing部bu分fen重zhong疊die的de氣qi敏min元yuan件jian組zu成cheng，使shi傳chuan感gan係xi統tong對dui某mou一yi種zhong氣qi體ti的de敏min感gan性xing增zeng強qiang，利li用yong計ji算suan機ji處chu理li氣qi敏min元yuan件jian的de信xin號hao變bian化hua，可ke以yi很hen快kuai檢jian測ce出chu氣qi體ti的de濃nong度du變bian化hua

，然ran後hou根gen據ju氣qi體ti濃nong度du變bian化hua找zhao到dao泄xie漏lou點dian。
    　　
目前，氣敏元件集成化使傳感器係統的微型化成為可能。例如，日本鬆下公司研製的一種集成化超微粒傳感器
，可探測氫氣、甲烷等氣體
，集中在2mm見jian方fang的de矽gui片pian上shang。同tong時shi，計ji算suan機ji技ji術shu的de發fa展zhan可ke以yi使shi這zhe種zhong係xi統tong的de探tan測ce速su度du更geng快kuai。因yin此ci，可ke以yi開kai發fa小xiao型xing易yi於yu攜xie帶dai的de智zhi能neng傳chuan感gan器qi係xi統tong。將jiang這zhe一yi係xi統tong和he合he適shi的de圖tu像xiang識shi別bie技ji術shu相xiang結jie合he
，利li用yong遙yao控kong技ji術shu可ke以yi使shi它ta自zi動dong進jin入ru隱yin蔽bi空kong間jian、有毒有害等人員不宜進入的地點工作，查找泄漏點的位置。 

結束語 
開發新的氣體傳感器，特別是開發和完善智能氣體傳感係統，使之可以在氣體泄漏事故中起到報警、檢測、識別、智(zhi)能(neng)決(jue)策(ce)等(deng)方(fang)麵(mian)的(de)作(zuo)用(yong)。大(da)大(da)提(ti)高(gao)氣(qi)體(ti)泄(xie)漏(lou)事(shi)故(gu)處(chu)置(zhi)的(de)工(gong)作(zuo)效(xiao)率(lv)和(he)安(an)全(quan)性(xing)，對(dui)於(yu)控(kong)製(zhi)事(shi)故(gu)損(sun)失(shi)具(ju)有(you)重(zhong)要(yao)的(de)作(zuo)用(yong)。現(xian)在(zai)
，氣(qi)體(ti)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)研(yan)究(jiu)和(he)開(kai)發(fa)非(fei)常(chang)活(huo)躍(yue)，新(xin)的(de)氣(qi)敏(min)材(cai)料(liao)不(bu)斷(duan)出(chu)現(xian)，氣(qi)體(ti)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)智(zhi)能(neng)化(hua)也(ye)得(de)到(dao)了(le)一(yi)定(ding)發(fa)展(zhan)。 
   
相信在有關科研人員的不斷努力下
，將會有技術更加成熟的智能氣體傳感係統，在氣體泄漏事故處置中的應用將會更加廣泛。