(一) 用于可燃氣體監(jiān)測報警

目前，氣敏材料的發(fā)展使得氣體傳感器的靈敏度高、性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、價格便宜，并提高了傳感器的選擇性和敏感性?，F(xiàn)有的燃氣報警器，多采用氧化錫加貴金屬催化劑氣敏元件，但選擇性差，并且因催化劑中毒而影響報警的準確性。半導體氣敏材料對氣體的敏感性與溫度有關(guān)，常溫下敏感度較低，隨著溫度的升高，敏感度增加，在一定溫度下達到峰值。由于這些氣敏材料在需要在較高溫度下 (一般大于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(fā)火災(zāi)。

氣體傳感器的發(fā)展解決了這一問題，例如，氧化鐵系氣敏陶瓷所制的氣體傳感器，不需要添加貴金屬催化劑就可造成靈敏度高、穩(wěn)定性好、具有一定選擇性的氣體傳感器。降低半導體氣敏材料的工作溫度，大大提高它們在常溫下的靈敏度，使其能在常溫下工作。目前，除了常用的單一金屬氧化物陶瓷外，又開發(fā)了一些復(fù)合金屬氧化物半導體氣敏陶瓷和混合金屬氧化物氣敏陶瓷。

將氣體傳感器安裝在易燃、易爆、有毒有害氣體的生產(chǎn)、儲運、使用等場所中，及時檢測氣體含量，及早發(fā)現(xiàn)泄漏事故，并將氣體傳感器與保護系統(tǒng)聯(lián)動，使保護系統(tǒng)在氣體到達爆炸極限前動作，將事故損失控制在最低。同時，氣體傳感器的小型化和價格的降低，使之進入家庭成為可能。

(二) 在氣體檢測及事故處置中的應(yīng)用

1. 檢測氣體種類及特性

在氣體泄漏事故發(fā)生后，事故處置將圍繞采樣檢測、確定警戒區(qū)域、組織危險區(qū)域內(nèi)群眾撤離、搶救中毒人員、堵漏、洗消等方面展開。進行處置的第一個方面應(yīng)該是盡量減少泄漏對人員的傷害，這就要求了解泄漏氣體的毒性。氣體的毒性指泄漏使物質(zhì)能夠擾亂人們機體的正常反應(yīng)，因而降低人在事故中制訂對策和減輕傷害的能力。

當泄漏事故發(fā)生后，智能氣體探測系統(tǒng)將按下面程序工作:

進入現(xiàn)場→吸附氣體樣品→氣敏元件產(chǎn)生信號→計算機識別信號→計算機輸出氣體種類、性質(zhì)、毒性及處置方案。

由于氣體傳感器的靈敏度較高，在氣體濃度很低的時候就可以進行檢測，而不必深入事故現(xiàn)場，以避免不了解情況而造成不必要的傷害。使用計算機處理，以上過程可以迅速完成。這樣，可以迅速準確地采取有效的防護措施，實施正確的處置方案，將事故損失降低到最低程度。另外，由于系統(tǒng)中存儲常見氣體的性質(zhì)及處置預(yù)案等信息，如果知道泄漏事故中氣體的種類，可直接在這套系統(tǒng)中查詢氣體性質(zhì)和處置方案。

2. 尋找泄漏點

當泄漏事故發(fā)生后，迅速尋找泄漏點，采取適當?shù)亩侣┐胧┦欠乐故鹿蔬M一步擴大的必要條件。在有些情況下，由于管線較長、容器較多、泄漏點較隱蔽等原因，特別是泄漏較輕時，泄漏點的尋找比較困難。由于氣體的擴散性，氣體從容器或管線中泄漏出以后，在外部風力和內(nèi)部濃度梯度的作用下，開始向四周擴散，即離泄漏點越近，氣體的濃度越高。根據(jù)這一特點，使用智能氣體傳感器可解決這一問題。與檢測氣體種類的智能傳感系統(tǒng)不同的是，這種系統(tǒng)的氣敏陣列選用若干敏感性部分重疊的氣敏元件組成，使傳感系統(tǒng)對某一種氣體的敏感性增強，利用計算機處理氣敏元件的信號變化，可以很快檢測出氣體的濃度變化，然后根據(jù)氣體濃度變化找到泄漏點。

目前，氣敏元件集成化使傳感器系統(tǒng)的微型化成為可能。例如，日本松下公司研制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見方的硅片上。同時，計算機技術(shù)的發(fā)展可以使這種系統(tǒng)的探測速度更快。因此，可以開發(fā)小型易于攜帶的智能傳感器系統(tǒng)。將這一系統(tǒng)和合適的圖像識別技術(shù)相結(jié)合，利用遙控技術(shù)可以使它自動進入隱蔽空間、有毒有害等人員不宜進入的地點工作，查找泄漏點的位置。

半導體氣敏傳感器由于具有靈敏度高、響應(yīng)時間和恢復(fù)時間快、使用壽命長以及成本低等優(yōu)點，從而得到了廣泛的應(yīng)用。按其用途可分為以下幾種類型: 氣體泄漏報警、自動控制、自動檢測等。例如，二氧化鈦氧濃度傳感器，二氧化鈦 (TiO2) 屬于N型半導體，對氧氣十分敏感，其電阻值的大小取決于周圍環(huán)境的氧氣濃度。因此，它常用于汽車或燃燒爐排放氣體中氧濃度的檢驗。如圖7－2所示為TiO2氧濃度傳感器的結(jié)構(gòu)、電路接線圖。當氧氣含量減小時，TiO2的阻值減小，UO增大。

圖7－2 TiO2氧濃度傳感器結(jié)構(gòu)、測量轉(zhuǎn)換電路及使用

1－外殼 (接地) 2－安裝螺栓 3－搭鐵線 4－保護管 5－補償電阻(a) 結(jié)構(gòu) (b) 測量轉(zhuǎn)換電路 (c) 外形

開發(fā)新的氣體傳感器，特別是開發(fā)和完善智能氣體傳感系統(tǒng)，使之可以在氣體泄漏事故中起到報警、檢測、識別、智能決策等方面的作用，大大提高氣體泄漏事故處置的工作效率和安全性，對于控制事故損失具有重要的作用。隨著新的氣敏材料不斷出現(xiàn)，氣體傳感器的智能化也得到了快速發(fā)展。相信在不久的將來，將會有技術(shù)更加成熟的智能氣體傳感系統(tǒng)問世，到時氣體泄漏事故的處置現(xiàn)狀將會大為改觀。