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分解
催化燃燒式氣體傳感器知識
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催化燃燒式氣體傳感器
定義：催化燃燒式氣體傳感器是利用催化燃燒的熱效應原理，由檢測元件和補償元件配對構成測量電橋，在一定溫度條件下，可燃氣體在檢測元件載體表面及催化劑的作用下發生無焰燃燒，載體溫度就升高，通過它內部的鉑絲電阻也相應升高，從而使平衡電橋失去平衡，輸出一個與可燃氣體濃度成正比的電信號。
通過測量鉑絲的電阻變化的大小，就知道可燃性氣體的濃度。主要用於可燃性氣體的檢測，具有輸出信號線性好，指數可靠，價格實惠，不會與其他非可燃性氣體發生交叉感染。
原理：一般由線徑15um或20um或30um的高純度鉑線圈並在其外包裹載體催化劑形式球體，在一定的溫度條件下，當可燃性氣體與上述球體接觸時會與其表面的吸附氧發生劇烈的無焰燃燒反應，反應釋放的熱量導致鉑線圈溫度變化，溫度變化又導致鉑線圈電阻發生變化，測量電阻變化就可以測到氣體濃度，因此與其說催化元件是氣體傳感器不如說其是個溫度傳感器，為克服環境溫度變化帶來的干擾，催化元件會成對構成一支完整的元件，這一對中一個對氣體有反應，另一個對氣體無反應，而只對環境溫度有反應，這樣兩支元件相互對沖就可以消除環境溫度變化帶來的干擾。
從溫度傳感器去理解催化元件會在開發、應用時引導，我們不僅僅關注傳感過程中化學反應本身，也會吸引我們去更多的關注傳感過程與溫度有關的溫度場的分佈與變化、溫度場與傳感器球體的位移關係、熱傳導與熱幅射及傳質與熱傳導等。
實際上，決定催化元件性能的因素中，促使化學反應發生只是眾多傳感要素中不太重要的要素，和熱傳遞相關的因素才是最核心的。
催化燃燒式傳感器原理圖
和半導體元件不同，催化元件傳感過程較為複雜，前者是氣體與傳感器接觸後發生的化學反應直接導致傳感器電阻即電信號的變化，後者則是氣體在催化元件上發生的化學反應，首先導致的結果是傳感器載體表面及載體內部的溫度變化，載體的溫度變化經過熱傳遞最終導致鉑線圈電阻的變化，完成傳感的全過程。
傳感過程複雜，導致問題產生的幾率就大一些，比如：
1、積碳問題
長分子鏈的有機物以及不飽和烴，對半導體來說，不完全反應導致的積碳只會對反應過程產生影響，而不會對電子傳輸產生大的影響。而對催化來講，碳的存在不僅影響反應過程，更會對熱傳遞產生劇烈影響，結果是反應產生的熱量向傳感器內部傳遞效率變低了，熱量大都散失掉了，最終是同樣的氣體濃度，釋放同樣的熱，由於炭的存在，導致傳感器:溫度只有很小的變化，即靈敏度變得很低。
2、中毒問題
因為需要熱傳遞，為了保證熱效率，反應必須在瞬間完成，即要求有極高的反應效率，就需要有大量的納米級的催化劑以及納米級的孔，這樣的特徵有利於傳感也有利於中毒。
3、線性問題
催化元件的線性是由兩個因素決定：
a、溫度傳感材料pt線圈的電阻~溫度特性是線性的。b、爆炸下限以內反應放熱和氣體濃度是線性的。
因此，兩個因素任一發生變化，就會導致傳感器線性變化。實際上，鉑線圈會持續昇華變細即導阻變大，反應釋放的熱量與濃度的線性關係只在氣體濃度為爆炸下限以內時才成立。
煒盛 MC105B催化燃燒式氣體傳感器
小結：
催化元件不會被淘汰，催化元件的未來主要取決於工藝技術的進步：
1、結構改進，解決的問題是震動引起的漂移；
2、過濾層改進，解決的問題是中毒；
3、開發新材料改善積碳；
4、製造過程對設計實現的保障如避免形變；
5、MEMS化(需要說明的是，器件結構、封裝、製造工藝的改進不僅會改善元件的綜合性能，也會引發新的應用。和半導體相比，催化元件MEMS化的困境在於如何在小的表面積下有更高的催化效率、熱效率)；
6、應用定位需更精準更專一。
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