發布日期：2022-10-09 點擊率：106
目前，國內外對新的氣敏材料和氣體傳感器的研究非常活躍，其主要研究和發展方向主要集中在以下幾點：
首先，開發新的氣敏材料。主要措施是在傳統的半導體氣敏材料SnO,SnO2,Fe2O3中摻雜一些元素，目前有很多這方面的研究報道;其次是研制和開發復合型和混合型半導體氣敏材料和高分子氣敏材料，使這些材料對不同氣體具有高靈敏度、高選擇性、高穩定性。
另外，開發新的氣體傳感器，應用新材料、新工藝和新技術，對氣體傳感器的機理做進一步研究，使傳感器更加微型化和多功能化，并具有性能穩定、使用方便、價格低廉等特點。
同時，進一步采用計算機技術實現氣體傳感器的智能化。氣體傳感器和計算機技術相結合，出現了智能氣體傳感器——電子鼻。國內外已成功開發了鑒別和檢測食品、香料等的電子鼻。研制開發新型仿生氣體傳感器-仿生電子鼻是未來氣體傳感器發展的主要方向。
目前，氣敏材料的發展使得氣體傳感器的靈敏度高、性能穩定、結構簡單、體積小、價格便宜，并提高了傳感器的選擇性和敏感性。現有的燃氣報警器，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。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，還會引發火災。
氣體傳感器的發展解決了這一問題。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，又開發了一些復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、儲運、使用等場所中，及時檢測氣體含量，及早發現泄漏事故。并將氣體傳感器與保護系統聯動，使保護系統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。
在氣體泄漏事故發生后，事故處置將圍繞采樣檢測、確定警戒區域、組織危險區域內群眾撤離、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能夠擾亂人們機體的正常反應，因而降低人在事故中制訂對策和減輕傷害的能力。美國消防協會將物質的毒性分為以下幾類：
NH=0火災時除一般可燃物危險外，短期接觸沒有其它危險的物質。
NH=1短期接觸可引起刺激，致人輕微傷害的物質。
NH=2高濃度或短期接觸可致人暫時失去能力或殘留傷害。
NH=3短期接觸可致人嚴重的暫時或殘留傷害。
NH=4短暫接觸也能致人死亡或嚴重傷害。
注：以上毒性系數N/-H值只是用來表示人體受害的程度，不能用于工業衛生和環境的評價。
由于有毒氣體可通過人的呼吸系統進入人體造成傷害，在處置有毒氣體泄漏事故時的安全防護必須迅速完成。這就要求事故處置人員在到達事故現場后，在最短的時間內能夠了解氣體的種類、毒性等特性。
將氣體傳感器陣列與計算機技術相結合，組成智能氣體探測系統，能夠做到迅速準確識別氣體種類，從而測出氣體的毒性。智能氣體傳感系統由氣敏陣列、信號處理系統和輸出系統組成。采用多個具有不同敏感特性的氣敏元件組成陣列，利用神經網絡模式識別技術對混合氣體進行氣體識別和濃度監測。同時，將常見有毒、有害、易燃氣體的種類、性質、毒性輸入計算機，并根據氣體的性質編制事故處置預案輸入計算機。當泄漏事故發生后，智能氣體探測系統將按下面程序工作：
進入現場→吸附氣體樣品→氣敏元件產生信號→計算機識別信號→計算機輸出氣體種類、性質、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，由于系統中存儲常見氣體的性質及處置預案等信息，如果知道泄漏事故中氣體的種類，可直接在這套系統中查詢氣體性質和處置方案。
當泄漏事故發生后，迅速尋找泄漏點，采取適當的堵漏措施是防止事故進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不同的是，這種系統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，計算機技術的發展可以使這種系統的探測速度更快。因此，可以開發小型易于攜帶的智能傳感器系統。將這一系統和合適的圖像識別技術相結合，利用遙控技術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。
開發新的氣體傳感器，特別是開發和完善智能氣體傳感系統，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。現在，氣體傳感器的研究和開發非常活躍，新的氣敏材料不斷出現，氣體傳感器的智能化也得到了一定發展。
相信在有關科研人員的不斷努力下，將會有技術更加成熟的智能氣體傳感系統，在氣體泄漏事故處置中的應用將會更加廣泛。
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