氨氣報(bào)警器通過不同的檢測(cè)原理來感知環(huán)境中氨氣濃度的變化，從而及時(shí)發(fā)出警報(bào)。常見的檢測(cè)原理主要包括電化學(xué)原理、半導(dǎo)體原理、催化燃燒原理和紅外吸收原理，以下為你詳細(xì)介紹：
電化學(xué)原理
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工作機(jī)制
- 電化學(xué)氨氣傳感器由工作電極、對(duì)電極和參比電極組成，浸沒在電解液中。當(dāng)氨氣進(jìn)入傳感器后，在工作電極表面發(fā)生氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生與氨氣濃度成正比的電流信號(hào)。
- 例如，氨氣在工作電極上失去電子被氧化，電子通過外電路流向?qū)﹄姌O，形成電流。這個(gè)電流信號(hào)被報(bào)警器的電路系統(tǒng)采集和處理，經(jīng)過換算后顯示出氨氣的濃度值。
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特點(diǎn)
- 優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高，能夠檢測(cè)到較低濃度的氨氣；選擇性好，對(duì)氨氣的響應(yīng)較為專一，受其他氣體的干擾較小；線性范圍寬，在一定濃度范圍內(nèi)，輸出信號(hào)與氨氣濃度呈良好的線性關(guān)系。
- 缺點(diǎn)：傳感器壽命相對(duì)較短，一般在 1 - 3 年左右；電解液可能會(huì)揮發(fā)或泄漏，影響傳感器的性能；對(duì)環(huán)境溫度和濕度較為敏感，需要進(jìn)行溫度和濕度補(bǔ)償。
半導(dǎo)體原理
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工作機(jī)制
- 半導(dǎo)體氨氣傳感器通常采用金屬氧化物半導(dǎo)體材料，如氧化錫（SnO?）等。當(dāng)氨氣吸附在半導(dǎo)體材料表面時(shí)，會(huì)引起半導(dǎo)體材料的電阻值發(fā)生變化。
- 例如，在沒有氨氣時(shí)，半導(dǎo)體材料的電阻值處于一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)；當(dāng)氨氣存在時(shí)，氨氣分子與半導(dǎo)體材料表面的氧離子發(fā)生反應(yīng)，改變了半導(dǎo)體材料的載流子濃度，從而導(dǎo)致電阻值發(fā)生變化。報(bào)警器通過測(cè)量電阻值的變化來確定氨氣的濃度。
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特點(diǎn)
- 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低；響應(yīng)速度快，能夠在短時(shí)間內(nèi)檢測(cè)到氨氣的變化。
- 缺點(diǎn)：選擇性較差，容易受到其他氣體的干擾，如乙醇、一氧化碳等；靈敏度相對(duì)較低，對(duì)低濃度氨氣的檢測(cè)能力有限；穩(wěn)定性較差，長(zhǎng)期使用后性能可能會(huì)發(fā)生變化。
催化燃燒原理
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工作機(jī)制
- 催化燃燒式氨氣傳感器通常由檢測(cè)元件和補(bǔ)償元件組成，檢測(cè)元件表面涂有催化劑。當(dāng)氨氣與空氣混合后，在檢測(cè)元件表面發(fā)生催化燃燒反應(yīng)，產(chǎn)生熱量，使檢測(cè)元件的溫度升高，電阻值發(fā)生變化。
- 補(bǔ)償元件則不涂催化劑，用于補(bǔ)償環(huán)境溫度變化對(duì)電阻值的影響。報(bào)警器通過比較檢測(cè)元件和補(bǔ)償元件的電阻值變化來確定氨氣的濃度。
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特點(diǎn)
- 優(yōu)點(diǎn)：對(duì)可燃性氣體具有較高的靈敏度；穩(wěn)定性較好，使用壽命較長(zhǎng)。
- 缺點(diǎn)：只能檢測(cè)可燃性范圍內(nèi)的氨氣濃度，對(duì)于高濃度的氨氣（超過爆炸下限）可能會(huì)損壞傳感器；選擇性較差，對(duì)其他可燃性氣體也會(huì)產(chǎn)生響應(yīng)；需要定期校準(zhǔn)，以保證檢測(cè)的準(zhǔn)確性。不過氨氣本身可燃范圍較窄（爆炸下限 15.7%，上限 27.4% ），實(shí)際應(yīng)用中該原理使用相對(duì)較少。
紅外吸收原理
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工作機(jī)制
- 不同氣體分子對(duì)特定波長(zhǎng)的紅外光具有吸收特性，氨氣分子對(duì)特定波長(zhǎng)的紅外光有強(qiáng)烈的吸收。紅外氨氣報(bào)警器通過發(fā)射特定波長(zhǎng)的紅外光，穿過被測(cè)氣體后，檢測(cè)紅外光的強(qiáng)度變化。
- 例如，當(dāng)被測(cè)氣體中含有氨氣時(shí)，氨氣分子會(huì)吸收部分紅外光，導(dǎo)致檢測(cè)器接收到的紅外光強(qiáng)度減弱。報(bào)警器根據(jù)紅外光強(qiáng)度的變化計(jì)算出氨氣的濃度。
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特點(diǎn)
- 優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高，能夠檢測(cè)到極低濃度的氨氣；選擇性好，幾乎不受其他氣體的干擾；穩(wěn)定性好，使用壽命長(zhǎng)，一般可達(dá) 5 - 10 年。
- 缺點(diǎn)：設(shè)備成本較高；結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積較大；對(duì)環(huán)境中的灰塵、水汽等較為敏感，需要進(jìn)行定期維護(hù)和清潔。
