知识分享 | 气体传感器常用术语讲解（下）

1. 基线偏移(baseline Offset)

定义：基线偏移又叫零点偏移，它是一个统计量，同种传感器，统计至少50只个体，按照3倍标准差计算出来的基线差异。例如，±2 ppm CO equivalent，其意义是：在室温环境中，所有出厂的CO传感器在纯净的空气中的输出信号，折合成CO读数，都在[-2ppm, +2ppm]范围之内。

问：如果我有一个传感器，在测量的时候超出了基线偏移的范围是不是就不能用了呢？

答：不是的。基线偏移的范围是针对新传感器的，在使用了一段时间之后，传感器内部电极上都会有一定的污染物，造成读数的偏高或偏低，这也很正常。只要其基线偏移值的数值不要和仪表的报警值相比拟，就可以标定之后继续使用。

问：什么因素会影响基线偏移的值？

答：有很多因素都会影响它，例如：通入了高浓度的被测气体，通入了其它的非被测气体，被测气体湿度变高，长时间超过传感器工作温度使用，前放电路本身的零点就不理想等等。

问：是不是传感器的基线偏移值合格，传感器就是合格的呢？

答：不是的。传感器合格需要所有参数都符合规格书的要求，并不是仅仅通过基线偏移值来推论其它参数也合格。

2.基线漂移(baseline Shift)

定义：又叫零点漂移，也是一个统计量，指的是传感器在不同的温度下工作的时候，零点随温度变化的值。

问：在高低温测试的时候，如何测定基线漂移？

答：先在20℃的时候标定传感器的零点，然后让温箱降温，测定传感器低温时的零点漂移，再升温，测定高温时的零点漂移。变温的时候请注意：

• 温度变化速度不要超过0.5℃/分钟。达到目标温度后，保温2小时再进行测试。

• 测量温度不要超过传感器的工作范围。

• 电路的零点需要在事先测量过，并需要在测量后扣除。

问：基线随温度漂移的趋势是怎么样的？

答：传感器在低温和室温的条件下，基线比较一致，是一个比较接近零点的值。在高温的时候，零点会升高比较多，例如SO2传感器，因此算法上需要做零点温度补偿，否则仪器的零点会不准，严重的会引起误报警。

问：灵敏度温度漂移的量和基线漂移的量是成正比的吗？

答：不成正比。传感器的灵敏度在低温时较低，在高温时较高，这是化学反应的普遍规律。

3. 长期漂移(Long Term Output Drift)

定义：传感器的灵敏度随着时间的变化的量，一般以%来表示。

问：传感器的灵敏度一般是会上升还是下降？

答：如果壳体完好无损的话，传感器的灵敏度一般都是下降的。例如含铅的氧气传感器，其灵敏度会随着时间不断下降。但长效无铅的氧气传感器灵敏度下降的速度会慢很多，在5年之内信号下降不超过5%。

问：如果发现某传感器灵敏度大幅上升，会是什么问题？

答：如果发现灵敏度大幅上升的不正常现象，有可能是传感器壳体损坏了。有气体漏进传感器，造成输出电流增大。这种现象一般发生在氧气传感器上。但是，在断定“灵敏度大幅上升”之前，需要让传感器平衡时间超过24小时，不要在上电几分钟之内就断定传感器灵敏度上升了。对于绝大多数传感器，在上电的最初几分钟，输出信号都会比正常工作的时候大些。

问：传感器灵敏度下降多少，就需要更换了？

答：为确保安全，当传感器灵敏度下降1/3就必须更换传感器了。

4. 偏置电压 (Bias Voltage)

定义：偏置电压是感应电极电压值和参考电极电压值的差，即Vbias=VS-VR。

问：偏置电压是随便定义的吗？

答：不是的。不同气种的传感器对应的是不同的偏置电压：

• 偏置电压为零的传感器有CO、H2S、SO2、H2、Cl2、NO2、PH3、SiH4、AsH3、ClO2、COCl2、F2、HCN、HF、O3、B2H6、SeH2、TBM和THT。

• 偏置电压为+300mV的传感器有NO、ETO。

• 有一种传感器是-600mV偏压的，它就是三电极氧气泵原理的O2传感器。

问：VS和VR是随便选择的吗？

答：不是的。无论VS还是VR都不要选择电源的上轨和下轨，而要离上轨和下轨一定的安全距离，例如0.7V的电压差。只有这样，才能让传感器的线性达到最佳。

问：Vbias的精度应该选择多少？

答：为了保证仪表信号的一致性，我推荐Vbias的精度在±10mV之内。

5. 压力范围(Pressure Range)

定义：传感器能够正常工作的大气压范围，通常用mBar来表示。注：一个标准大气压是101.3kPa，合1013mBar。

问：当压力变化的时候，传感器读数会如何变化？

答：一般来说，当压力缓慢变化的时候，传感器的灵敏度会呈线性变化。

问：当压力快速变化的时候，传感器读数会如何变化呢？

答：一般说来，传感器从常压快速变化到高压的时候，灵敏度会瞬间变高，然后恢复到正常读数。这样的现象也同样出现在将传感器从高温转移到低温环境的时候，其原理是一样的。

当传感器从高压快速变化到低压的时候，灵敏度会瞬间变低，然后恢复到正常的读数。这样的现象也同样出现在将传感器从低温转移到高温环境的时候，其原理是一样的。

问：为什么氧气传感器在压力变化的时候，读数变化特别明显？

答：这是O2传感器固有的一个现象。但这种现象会20sec之内消失。