CO传感器工作原理
基本原理
一氧化碳气体传感器与报警器配套使用，是报警器中的核心检测元件，它是以定电位电解为基本原理。当一氧化碳扩散到气体传感器时，其输出端产生电流输出，提供给报警器中的采样电路，起着将化学能转化为电能的作用。当气体浓度发生变化时，气体传感器的输出电流也随之成正比变化，经报警器的中间电路转换放大输出，以驱动不同的执行装置，完成声、光和电等检测与报警功能，与相应的控制装置一同构成了环境检测或监测报警系统。
工作原理
当一氧化碳气体通过外壳上的气孔经透气膜扩散到工作电极表面上时，在工作电极的催化作用下，一氧化碳气体在工作电极上发生氧化。其化学反应式为： CO+H2O→CO2+2H++2e-
在工作电极上发生氧化反应产生的H+离子和电子，通过电解液转移到与工作电极保持一定间隔的对电极上，与水中的氧发生还原反应。其化学反应式为：
1/2O2+2H++2e-→H2O
因此，传感器内部就发生了氧化-还原的可逆反应。其化学反应式为：
2CO+O2 →2CO2
这个氧化-还原的可逆反应在工作电极与对电极之间始终发生着，并在电极间产生电位差。
但是由于在两个电极上发生的反应都会使电极极化，这使得极间电位难以维持恒定，因而也限制了对一氧化碳浓度可检测的范围。
为了维持极间电位的恒定，我们加入了一个参比电极。在三电极电化学气体传感器中，其输出端所反应出的是参比电极和工作电极之间的电位变化,由于参比电极不参与氧化或还原反应，因此它可以使极间的电位维持恒定（即恒电位），此时电位的变化就同一氧化碳浓度的变化直接有关。当气体传感器产生输出电流时，其大小与气体的浓度成正比。通过电极引出线用外部电路测量传感器输出电流的大小，便可检测出一氧化碳的浓度，并且有很宽的线性测量范围。这样，在气体传感器上外接信号采集电路和相应的转换和输出电路，就能够对一氧化碳气体实现检测和监控。
相关应用
一氧化碳传感器广泛使用在矿山，汽车，家庭等空气质量安全检测的地方。
一氧化碳传感器产品
推荐几款国外CO传感器产品品牌：美国SPEC Sensors，日本FIGARO，英国alphasense
1.美国SPEC Sensors 一氧化碳传感器 - 3SP-CO-1000
产品介绍
一、一氧化碳传感器3SP-CO-1000描述:
SPEC Sensors的丝网印刷电化学传感器技术(SPEC Sensor™)彻底变革现有技术，能够为用户和工业安全
监测提供新的应用。
SPEC的印刷电化学传感器质量佳，价格低。超薄型印刷传感器易于集成到无线，手持及其他网络方案中。
由于其高性能，低成本和小体积，这些传感器是健康，环境，工业和住宅监测的理想之选。
二、一氧化碳传感器3SP-CO-1000特点:
• 小尺寸，低剖面 (20x20x3.8 mm)
• 长寿命(10年预期寿命)
• 快速响应 (< 15秒)
• 长期稳定性 (通过5000 ppm过载)
• 低功率 (0 mW@0mV偏置)
• 单独标定 (NIST可追踪)
• 通过ROHS认证
三、一氧化碳传感器3SP-CO-1000应用:
• 住宅和商业一氧化碳监测
• 工业用一氧化碳监测器
• 通风控制
• 娱乐车和海上船只中的一氧化碳监测
• 室内空气质量
• 室外空气质量
四、一氧化碳传感器3SP-CO-1000规格:
| 量程 | 0-1000 ppm |
| 可检测下限 | 0.5ppm |
| 重复性 | < 读数± 2 % |
| 响应时间 | < 30 秒 (一般 15 秒) |
| 灵敏度@3mV偏置 | 4.75 ± 2.75 nA/ppm |
| 超载 | 通过 EN20291-1 Sec. 5.3.6 5,000 ppm 超载 |
| 预期使用期限 | > 5 年 (10 年 @ 23 ± 3 °C; 40 ± 10% RH) |
| 工作温度范围 | -30 到 55 °C (推荐-20 到 40 °C) |
| 工作湿度范围–非冷凝 | 推荐 15 到 95% 0 到 >95% RH - 间断性 |
| 功耗 | 10 到 50 uW ( 取决于电路以及环境 CO 浓度） |
2、日本FIGARO 纽扣式一氧化碳（CO）气体传感器 - TGS5141
一、一氧化碳/CO传感器TGS5141描述：
TGS5141 CO传感器是费加罗研发的可电池驱动的电化学式传感器，使用一个特殊的电极取代了储水器，由于去除了TGS5042中使用的储水器，TGS5141与TGS5042相比，其外形尺寸缩减到只有后者的10%大小。超小型的体积使其可以成为诸如便携式一氧化碳检测仪、微型住宅一氧化碳检测仪、多用途火灾检测仪的理想选择 。OEM客户会发现，通过每个传感器的条形码，可以单独打印每个传感器的数据，使用户可以避免昂贵的气体校准程序，还允许对个别传感器进行追踪。
二、一氧化碳/CO传感器TGS5141特点：
* 超小型
* 可电池驱动
* 对一氧化碳选择性/重复性高
* 对一氧化碳具有很高的线性输出特性
* 校准简便易行
* 使用寿命长
* 取得UL认证
* 满足 UL2034, EN50291和EN54-31的要求
三、一氧化碳/CO传感器应用：
* 住宅与商用一氧化碳检测仪
* 火灾报警
四、一氧化碳/CO传感器灵敏度特性:
下图所示在标准试验条件下（参见背面）测出具有代表性的灵敏度特性曲线。纵坐标表示传感器在各种不同气体中的输出电流（IOUT/μA），输出电流与一氧化碳浓度之间在0～500ppm范围内显示了± 5%以内偏差的较高直线性。
五、一氧化碳/CO传感器规格参数：
| 项目 | 规格 |
| 型号 | TGS5141 |
| 检测气体 | 一氧化碳 |
| 典型检测范围 | 0 ~ 10,000ppm |
| 一氧化碳中输出电流 | 1.4~3.2nA/ppm |
| 基线偏移(*1) | <±10ppm 相当 |
| 工作温度范围 | -10˚C ~ +50˚C (常用) |
| 工作湿度范围 | 0 ~ 95%RH (不结露) |
| 响应时间(T90) | 60s |
| 保存条件 | -10˚C ~ +50˚C (常用) -20˚C ~ +60˚C (偶尔) |
| 净重 | 约2.5g |
| 标准试验条件 | 20±2˚C, 40±10%RH |
3、英国alphasense 一氧化碳传感器 - CO-AE
产品介绍
一氧化碳传感器 - CO-AE 参数
| 性能 | 灵敏度 | 2000ppmCO，nA/ppm |
10-25 |
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| 反应时间 | t90 从零点到2000ppmCO (s) |
< 50 |
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| 零点电流 | 在零点空气中ppm含量 |
< ±20 |
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| 分辨率 | 平均噪声（ppm） |
< 5 |
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| 范围 | CO质保检测范围（ppm） |
10000 |
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| 线性度 | 全量程ppm误差，0-2000ppm时线性 |
<0~500 |
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| 过载 | 对气体脉冲稳定反应大的ppm |
100000 |
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| 寿命 | 零点漂移 | 实验室空气中每年变化的ppm |
<2 |
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| 灵敏度漂移 | 实验室空气中每年变化的百分比 |
<1 |
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| 工作寿命 | 输出下降至80%原始信号时间（月）（质保24个月） |
> 24 |
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| 环境 | -20°C时灵敏度 |
20ppm时，（-20°C时的输出/20°C时的输出）%65-93 |
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| 50°C时灵敏度 | 20ppm时，（50°C时的输出/20°C时的输出）% |
98-115 |
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| -20°C时零点 | 参考20℃时ppm变化量 |
< ±2 |
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| 50°C时零点 | 参考20℃时ppm变化量 |
< ±5 |
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| 交叉 | 过滤能力 | ppm-hours H2S |
3,000,000 |
|||||
| 灵敏度 过滤能力 | ppm-hours NO2 |
8,000,000 |
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| 过滤能力 | ppm-hours NO |
200,000 |
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| 过滤能力 | ppm-hours SO2 |
4,000,000 |
||||||
| H2S | 20ppm H2S测得的灵敏度百分比 |
<0.1 |
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| NO2 | 10ppmNO2测量气体的百分比灵敏度 |
< 0.1 |
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| Cl2 | 10ppmCl2测量气体的百分比灵敏度 |
< 0.2 |
||||||
| NO | 50ppmNO测量气体的百分比灵敏度 |
<0.1 |
||||||
| SO2 | 20ppmSO2测量气体的百分比灵敏度 |
< 0.1 |
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| H2 | 400ppmH2测量气体的百分比灵敏度 |
< 75 |
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| C2H4 | 400ppmC2H4测量气体的百分比灵敏度 |
< 60 |
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| NH3 | 20ppmNH3测量气体的百分比灵敏度 |
< 0.1 |
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| 关键参数 | ||||||||
| 温度范围 | ℃ |
-30 ~ 50 |
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| 压力范围 | Kpa |
80-120 |
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| 湿度范围 | %rh |
15-90 |
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| 存储期限 | 3-20℃密封保存期限（月） |
6 |
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| 负载电阻 | Ω （推荐） |
10-47 |
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| 重量 | 克 |
< 6 |
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4. 英国alphasense一氧化碳传感器 - CO-AM
产品介绍
一氧化碳传感器 CO-AM主要特性：
测量范围：5000ppm
灵敏度：55～90nA/ppm
响应时间：<25s
满量程线性误差：15-25ppm
过载：10000ppm
分辨率：0.5ppm
尺寸：Φ20.2*16.5
使用寿命：2年
存储周期：6个月
工作温度：-30～50℃
工作湿度：15～90％RH
负载电阻：10～47Ω
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