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行业动态
影响气体传感器的数值的主要因素之三：环境温度
导读： 绝大多数气体传感器对环境温度是敏感的。其原因是无论化学反应、电子元器件，还是无机和有机材料，性能参数都会随温度而变化。最终造成传感器输出的电流和电压的变化。
环境温度
绝大多数气体传感器对环境温度是敏感的。其原因是无论化学反应、电子元器件，还是无机和有机材料，性能参数都会随温度而变化。最终造成传感器输出的电流和电压的变化。
不同传感器的使用温度范围是怎样的？
催化燃烧传感器（LEL）：
LEL的使用温度范围很宽，从-40℃到70℃都可以使用。中国的消防认证所要求的温度范围就是从-40℃到70℃。
电化学传感器（EC）：
电化学传感器温度范围稍微窄一点，一般是-20℃到55℃。型号比较新的EC传感器可以做到在-40℃工作。但是，EC传感器无法长时间在高温环境工作，主要是因为EC传感器内部有酸性或碱性的液体，在高温的环境中水分会蒸发或迅速增加，从而造成电解液损失或漏液。最终的现象就是响应时间T90变长，回零时间变长，灵敏度变低，甚至无响应。对EC传感器来说，最恶劣的情况是高温低湿（HTLH）和高温高湿（HTHH）。
非色散红外传感器（NDIR）：
NDIR传感器的温度范围很宽，可以达到军工级-55℃到100℃以上。在外太空探测气体就靠它。
光离子化传感器（PID）：
PID传感器的温度范围比较窄，做不到像NDIR一样。一般能够接受的就是-25℃到55℃。
金属氧化物半导体传感器（MOS）：
MOS传感器的温度范围可以很宽，但是温漂相当严重。它的灵敏度的数量级和温度系数的数量级之间是可以比拟的，因此MOS并不适合用在高温和低温环境，只使用于普通的室温环境中。
环境温度是如何影响气体浓度测量结果的？
催化燃烧传感器（LEL）：
先回顾一下LEL传感器的原理：催化珠是铂金丝缠绕而成的，铂金丝的电阻是随温度变化而变化的，温度越高，电阻越大。当铂金丝的温度在四百多度的时候，催化珠表面的催化剂活性开始显着。这时，当催化剂接触甲烷的时候，甲烷开始燃烧，将热量传导给铂金丝，铂金丝电阻变大。
了解了原理，此问题就好解答了：当环境温度升高或降低的时候，催化珠中铂金丝的温度也会有变化。虽然催化珠是配对使用，消除掉了一些温度变化带来的影响，那也仅仅对于传感器零点有效，灵敏度还是会随温度变化而变化的。
电化学传感器（EC）：
EC传感器内部是发生的氧化还原反应。凡是化学反应，反应速度都会随温度变化而变化。普遍的规律是，温度越低，传感器灵敏度越低，温度越高，传感器灵敏度越高。
在所有的电化学传感器中，原电池型的氧气传感器（氧电池）的温漂是最小的。从+20℃降温到-20℃，其灵敏度仅下降约10％。氢气传感器的温漂是最大的，从+20℃降温到-20℃，其灵敏度下降约80％。
非色散红外传感器（NDIR）：
NDIR传感器信号随环境温度变化的因素比较多，包括：光源的光谱、探测器、滤光片温度系数、运放温度系数、电阻和电容温度系数等诸多因素。当这些因素综合作用的时候，使得NDIR的温度补偿变得非常复杂。这也是NDIR传感器价格高的原因之一。
光离子化传感器（PID）：
PID的温度漂移主要由电子元器件的温度漂移带来。气体物质的电离能几乎不受温度变化的影响。这些电子元器件包括运放、电阻、电容、变压器线圈。
需要注意的是，当温度低到一定程度，紫外灯（UVLamp）就会点不亮。更致命的是，紫外灯的两个部件——灯管和透光片会因为热膨胀系数不同而发生裂缝。这样紫外灯就因为漏气而报废了。
金属氧化物半导体传感器（MOS）：
MOS传感器的温漂是相当大的，这也是MOS传感器不适合工业安全，而只适用于民用环境的主要原因之一。您可能会说，温漂大，做温度补偿不就可以了吗？做过工程师的朋友们都会清楚，让一只温漂超过±30％的传感器在高低温下做到±3%的精度，几乎是一件不可能的事情。
在民用环境，温度变化不大，如10℃-40℃，而且要求精度不高，仅仅要求报警的情况下，MOS的确是不错的低成本选择。
如何消除环境温度带来的影响？
催化燃烧传感器（LEL）：
一般不需要温度补偿。LEL传感器在研发的过程中，就已经考虑到了温漂。从-20℃到50℃，零点和量程点有1%-3%LEL的温漂，用户也是可以接受的。
电化学传感器（EC）：
需要做温度补偿，一般用一元二次方程或一元三次方程就能解决。自变量是温度，单位是℃，因变量是归一化后的温度系数，单位是％。
非色散红外传感器（NDIR）：
NDIR消除温度的影响办法有几种，成本都比较高。第一种是公式法，第二种是查表法，第三种是恒温法。
光离子化传感器（PID）：
需要做温度补偿，和EC传感器类似，一般采用一元二次方程和一元三次方程就能解决。
金属氧化物半导体传感器（MOS）：
必须做温度补偿，但需要注意的是，即使经过温度补偿，精度也不会很高。因为MOS传感器的一致性不好，用统一的温度补偿公式恐怕难以达到精度要求。最好的办法是逐个MOS传感器进行补偿，用一元二次方程，或用查表法。当然，这两种方法成本也是比较高的。
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