气体传感器研究现状：
1．气相色谱仪
该类仪器可以检N,4co、CO：场等多种气体。

测量范围大而且精度很高，但成本较高，目前国内一台这样的仪器要8—9万元。

这种仪器的缺点是：体积较大，无法方便携带：工作环境要求很高，无法进行野外探测；测量时要先对气体取样，无法实时探测；功率很大一般达Nzsoow要与计算机相连。

这种仪器目前主要应用在实验室内。

2.载体催化原理的甲烷检测仪
载体催化型甲烷检测原理：甲烷和氧气在载体催化元件表面反应，放出反
应热，使元件温度上升，元件的温度增量将会引起元件的电阻增加，通过测量电阻增量就可以测定甲烷浓度。

载体催化原理是目前实际应用中性能较为有效和可靠的一种探测可然性气体浓度的一种方法。

20世纪80年代初，世界各产煤国均先后完成了传统光干涉向载体催化型
的过渡。

该类仪器以其信号输出易处理、灵敏度高、响应时间短、受湿度和温度影响较小、结构坚固、便于使用、价格低廉等一系列优点成为目前国内外瓦斯检测的主要仪器，这种原理的检测仪，也是当前国内外测量低浓度甲烷使用最普遍最成功的一种。

该类仪器的缺点：测量范围小、易受到高浓度瓦斯和硫化物的中毒以及存
在零点漂移和灵敏度问题。

3.热导原理的甲烷检测仪
热导原理的甲烷检测仪器：通过利用所测气体与空气的热导率差异，得到
与被测气体甲烷浓度相关的电信号，就可以确定甲烷浓度。

热导式气体检测仪是将待测气体送入气室，气室中有热敏元件：如铂丝或钨丝，对热敏元件加热到一定温度，当待测气体的导热系数较高时，热量更容易从热敏元件上散发，使其阻值减小，通过惠更斯电桥测量这一阻值变化可得到被测气体的浓度值。

这种检测原理的优点：是热敏元件工作温度低(低于200度)，工作电压不高，所以极易制成矿用本质安全型，而且热敏元件为半永久性元件，使用寿命长。

其缺点：是检测低温浓度甲烷时输出信号小，仪器的零点漂移是一个较难克服的问题，同时对低浓度瓦斯反应不准确，且极易受水蒸气(湿度)和二氧化
碳等气体的影响。

4. 光干涉原理的甲烷检测仪
光干涉原理的甲烷检测仪：利用光波在空气和瓦斯中的传播速度不同，产
生的光程差引起干涉条纹的移动来测量甲烷浓度。

一束入射光经过适当的光学系统后被分解为两束相干光，一路通过被测气体气室，另一路通过参考气室。

由于满足相干条件，两者相遇就会产生干涉条纹。

由于待测气体中瓦斯浓度不同，干涉条纹的位置就不同，因此，根据干涉条纹的位置就可以测定瓦斯的浓度。

光干涉原理的检测仪于1927年在日本制造成功，目前我国不但可以大批量生产，而且在品种、质量和规格上都处于比较先进的行列。

优点：测量范围广泛，使用寿命长；由于使用的是压力校准法，无需标注
氧气，现场使用方便。

缺点：受氧气和二氧化碳含量的影响，选择性较差：受温度和气压影响易
产生误差等。

且目前，把干涉信号进一步变成电信号还有一些困难，因此，光干涉型瓦斯检测仪很少用于瓦斯遥测等方面。

5.气敏半导体型瓦斯检测仪
气敏半导体是近几年发展比较迅速的一种检测方法，气敏半导体型瓦斯检
测仪利用某些金属氧化物在特定温度下，吸附不同气体后电阻率将发生大幅度变化这一原理制成的。

优点：灵敏度高、能耗少、寿命长等。

缺点：选择性差，易受水蒸气影响，线性范围窄，测量可燃性气体浓度的
精度较差。

由于存在上述问题，目前在煤矿中使用较少。

6.红外吸收原理的甲烷检测仪
红外吸收型甲烷检测仪是利用不同气体对红外辐射有着不同的吸收光谱，
某种其他的特征光谱吸收强度与该气体的浓度相关，利用这一原理来测量甲烷的浓度。

类仪器的优点：
(1)选择性好
每种气体都有自己的特征红外吸收频率。

在对混合气体检测时，各种气体吸收各自对应的特征频率光谱，它们是互相独立，互不干扰的。

这为测量混合气体中某种特定气体的浓度提供了前提。

因此采用红外吸收检测气体具有选择性好的优点。

(2)不易受有害气体的影响而中毒、老化。

每种仪器都有自己的测量范围，当待测气体浓度过高地超过测量范围时，
会造成载体催化类元件中毒失效，测量结果发生很大的偏差。

甚至有时再回到正常浓度也不能正常工作，造成检测元件的永久中毒。

采用红外吸收原理检测气体，不会受有毒气体的影响而中毒、老化。

(3)响应速度快、稳定性好
气体检测系统在开机后，都要预热一段时间才能正常工作。

采用红外吸收
原理检测气体，在开机相对短的时间内就能正常工作。

当浓度发生变化时，也比其它检测方法能及时做出响应。

某些检测气体的元件工作时，会因为检测元件发热温度升高等因素使得测量不准确。

而红外吸收原理检测气体是采用光信号，自身不会引起检测系统发热。

测量系统不会受温度的变化而受影响，系统工作稳定性好。

(4)防爆性好
红外吸收原理采用光信号作为检测工作的信号，它和以往采用的电信号不同。

它需要的电压低，在矿井、煤气站等有混合爆炸气体的场合，不会成为爆炸的点火因素，具有较好的防爆性。

(5)信噪比高，使用寿命长、测量精度高
采用红外吸收原理，产生的干扰信号小，有用信号明显，系统的信噪比高。

同时系统具有零点自动补偿与灵敏度自动补偿功能，因而不用定时校准，具有使用寿命长的优点。

(6)应用范围广
红外吸收原理除了可以应用于气体检测，在石油、纺织行业中对石油成分
和比例分析，纺织产品的定性、定量分析；以及在红外热成像技术，红外机械无损探测探伤、物体的识别都得到广泛的运用；在军事上的红外夜视，红外制导、导航，红外隐身，红外遥测遥感技术等方面都取得了很好的效果。

缺点：由于地面上使用的红外气体检测装置体积大，设备复杂、价格昂贵，光学系统和电路的结构不适合在井下工作。

随着科学技术的进步，特别是近年红外发光器件和红外探测技术获得了长
足的发展，高效、低电压、体积小的器件不断出现，为小型红外瓦斯传感器创造了条件；且红外测量技术与其他方法相比，显示了其本身所固有的优良特性。

基于红外吸收原理的气体检测装置具有长期稳定性好和便于自检等功能，这类仪器能满足现代矿井气体检测系统的要求，即可靠、稳定、低维护量等。

气体红外光谱技术在各行各业的用途日益广泛，在可燃可爆气体的测量中，用于红外气体仪器来代替催化型装置将逐渐成为可能。

红外瓦斯检测技术在我国无论是用在新技术改造传统产业还是在替代进口
方面都有很明显的优势，应用范围广泛，具有明显的经济和社会效益，对于提高我国煤矿安全监测水平，防止煤矿瓦斯事故发生，保障我国煤炭事业的可持续发展有着重要的现实意义。

7.电化学瓦斯气体传感器
电化学类气体传感器是通过与目标气体发生化学反应并产生与气体浓度
成正比的电信号来确定气体浓度信息的传感器。

该类气体传感器包括：电位电解式、固体电解质等种类的气体传感器；电化学传感器通常对其目标气体具有较高的选择性，选择性的程度取决于传感器类型、目标气体以及传感器要检测的气体浓度
8.光纤红外光谱吸收瓦斯气体传感器
光纤红外光谱吸收瓦斯气体传感器主要利用瓦斯气体对在石英光纤透射窗口内传播的近红外光波产生吸收，而该物理特性的吸收会使得光强衰减并且该光强衰减程度与被测瓦斯气体的浓度成比例关系，由此测量由于瓦斯气体吸收产生的光强衰减程度就可得到瓦斯气体的浓度。

激光光源发出波长跟瓦斯气体吸收谱线波长相匹配的光波，耦合进光纤后，通过光纤连接安放在探测点处的气体光学探头的一端；光学探头是由两个光纤准直透镜组成的简单开放光路，该光路中若存在待测瓦斯气体，则耦合进探头另一端的光强将会减弱：被减弱的光通过光纤引入到光电转换器，从而通过检测电信号的强弱变化计算待测瓦斯气体浓度，目前最常用的检测方法为谐波检测法。

9. 多点多传感器检测
采用多点连续检测、在线辨识技术，避免了由于传感器在恶劣环境下所产生的失灵或精度下降而带来的严重结果。

使得瓦斯浓度的测试更加准确可信。

10. 光声气体检测
光声气体检测方法就是用一定频率的调制光照射密闭的物质组分，物质吸收光能后，有一部分能量转化为分子热能，并以声压的形式表现出来，检测声压信号就可以对物质组分进行分析。

红外光声气体检测技术本质上基于红外吸收。

大气中的许多分子和燃烧产物气体的分子通常都具有一定的红外吸收波长，使得他们可以根据特定吸收波长而被标识出来。

在通常的光声检测中，气体被密封在一个小腔内(称为光声腔)，当用一束调制(强度随时问周期性变化)的红外光照射气体时，气体分子吸收光能而被时变加热，这个温升导致气体膨胀，由此引起的周期性压力波动可以用一只麦克风检测到。

因信号强度与气体浓度相关，因此可以用于气体检测。

光声检测与通常的光谱技术的主要区别在于，光声方法检测的光声信号是直接取决于物质吸收光能的大小，所以反射光、散射光等对光声检测的干扰很小。

对于弱吸收试样则可增大入射光功率，从而提高信噪比。

11. 差分检测
差分检测方法是选用双波长差分吸收原理，根据气体吸收峰和非吸收峰处两种波长强度的变化比即可探测气体浓度。

12.谐波检测
谐波检测的基本原理是通过高频调制某个依赖
于频率的信号，使其“扫描”待测的特征信号：然后在信号处理系统中，以调制频率或调制频率的倍频作为参考信号，用锁相放大器记录下要得到的特征信息，这一特征信息是由调制信号产生的一系列谐波信息。