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影響氣體傳感器的數(shù)值的主要因素之三：環(huán)境溫度
導(dǎo)讀： 絕大多數(shù)氣體傳感器對(duì)環(huán)境溫度是敏感的。其原因是無論化學(xué)反應(yīng)、電子元器件，還是無機(jī)和有機(jī)材料，性能參數(shù)都會(huì)隨溫度而變化。最終造成傳感器輸出的電流和電壓的變化。
環(huán)境溫度
絕大多數(shù)氣體傳感器對(duì)環(huán)境溫度是敏感的。其原因是無論化學(xué)反應(yīng)、電子元器件，還是無機(jī)和有機(jī)材料，性能參數(shù)都會(huì)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？
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(guó)的消防認(rèn)證所要求的溫度范圍就是從-40℃到70℃。
電化學(xué)傳感器（EC）：
電化學(xué)傳感器溫度范圍稍微窄一點(diǎn)，一般是-20℃到55℃。型號(hào)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(zhǎng)時(shí)間在高溫環(huán)境工作，主要是因?yàn)?/span>EC傳感器內(nèi)部有酸性或堿性的液體，在高溫的環(huán)境中水分會(huì)蒸發(fā)或迅速增加，從而造成電解液損失或漏液。最終的現(xiàn)象就是響應(yīng)時(shí)間T90變長(zhǎng)，回零時(shí)間變長(zhǎng)，靈敏度變低，甚至無響應(yīng)。對(duì)EC傳感器來說，最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(dá)到軍工級(jí)-55℃到100℃以上。在外太空探測(cè)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(dǎo)體傳感器（MOS）：
MOS傳感器的溫度范圍可以很寬，但是溫漂相當(dāng)嚴(yán)重。它的靈敏度的數(shù)量級(jí)和溫度系數(shù)的數(shù)量級(jí)之間是可以比擬的，因此MOS并不適合用在高溫和低溫環(huán)境，只使用于普通的室溫環(huán)境中。
環(huán)境溫度是如何影響氣體濃度測(cè)量結(jié)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(dāng)鉑金絲的溫度在四百多度的時(shí)候，催化珠表面的催化劑活性開始顯著。這時(shí)，當(dāng)催化劑接觸甲烷的時(shí)候，甲烷開始燃燒，將熱量傳導(dǎo)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(dāng)環(huán)境溫度升高或降低的時(shí)候，催化珠中鉑金絲的溫度也會(huì)有變化。雖然催化珠是配對(duì)使用，消除掉了一些溫度變化帶來的影響，那也僅僅對(duì)于傳感器零點(diǎn)有效，靈敏度還是會(huì)隨溫度變化而變化的。
電化學(xué)傳感器（EC）：
EC傳感器內(nèi)部是發(fā)生的氧化還原反應(yīng)。凡是化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)速度都會(huì)隨溫度變化而變化。普遍的規(guī)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(xué)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最大的，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(hào)隨環(huán)境溫度變化的因素比較多，包括：光源的光譜、探測(cè)器、濾光片溫度系數(shù)、運(yùn)放溫度系數(shù)、電阻和電容溫度系數(shù)等諸多因素。當(dāng)這些因素綜合作用的時(shí)候，使得NDIR的溫度補(bǔ)償變得非常復(fù)雜。這也是NDIR傳感器價(jià)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(zhì)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(yùn)放、電阻、電容、變壓器線圈。
需要注意的是，當(dāng)溫度低到一定程度，紫外燈（UVLamp）就會(huì)點(diǎn)不亮。更致命的是，紫外燈的兩個(gè)部件——燈管和透光片會(huì)因?yàn)闊崤蛎浵禂?shù)不同而發(fā)生裂縫。這樣紫外燈就因?yàn)槁舛鴪?bào)廢了。
金屬氧化物半導(dǎo)體傳感器（MOS）：
MOS傳感器的溫漂是相當(dāng)大的，這也是MOS傳感器不適合工業(yè)安全，而只適用于民用環(huán)境的主要原因之一。您可能會(huì)說，溫漂大，做溫度補(bǔ)償不就可以了嗎？做過工程師的朋友們都會(huì)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(huán)境，溫度變化不大，如10℃-40℃，而且要求精度不高，僅僅要求報(bào)警的情況下，MOS的確是不錯(cuò)的低成本選擇。
如何消除環(huán)境溫度帶來的影響？
催化燃燒傳感器（LEL）：
一般不需要溫度補(bǔ)償。LEL傳感器在研發(fā)的過程中，就已經(jīng)考慮到了溫漂。從-20℃到50℃，零點(diǎn)和量程點(diǎn)有1%-3%LEL的溫漂，用戶也是可以接受的。
電化學(xué)傳感器（EC）：
需要做溫度補(bǔ)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(shù)，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。
光離子化傳感器（PID）：
需要做溫度補(bǔ)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(dǎo)體傳感器（MOS）：
必須做溫度補(bǔ)償，但需要注意的是，即使經(jīng)過溫度補(bǔ)償，精度也不會(huì)很高。因?yàn)?/span>MOS傳感器的一致性不好，用統(tǒng)一的溫度補(bǔ)償公式恐怕難以達(dá)到精度要求。最好的辦法是逐個(gè)MOS傳感器進(jìn)行補(bǔ)償，用一元二次方程，或用查表法。當(dāng)然，這兩種方法成本也是比較高的。
