?环境湿度：影响气体传感器与气体检测仪数值的主要因素之一

时间：2022-06-18

作者：深圳市东日瀛能科技有限公司

环境湿度：影响气体传感器与气体检测仪数值的主要因素之一

大多数气体传感器对环境湿度是敏感的。湿度归根结缔就是气态水，水如果参与了化学变化或物理过程，那么传感器就有读数了；如果水在整个化学变化或物理过程中所起的作用很小，那么它所带来的影响就比较小了。**不受湿度影响的气体传感器是不存在的。

（东日瀛能 SK-500-GAS-Y 可燃有毒有害气体浓度传感器模组）

不同传感器的使用湿度范围是怎样的？

催化燃烧传感器（LEL）：

LEL的使用湿度范围很宽，从0-**RH都可以使用。在湿度高的情况下，电压输出会有些变化，一般不**过3%LEL。

电化学传感器（EC）：

电化学传感器温度范围也比较宽，一般能够长期使用的范围是15%RH-85%RH。对EC传感器较有利的湿度是20℃时候的60%RH，此时的传感器内部电极表面，黑色的催化剂一半在电解液里，一半在电解液外，可以和气体接触。

非色散红外传感器（NDIR）：

NDIR传感器的湿度范围在0%RH-90%RH。NDIR传感器喜欢干，不喜欢湿，特别不能接触冷凝水。

光离子化传感器（PID）：

PID传感器的湿度范围在0%RH-90%RH。PID不怕干，但怕湿，这是绝大多数物理传感器的共性。和NDIR不同的是，在湿度高的时候，PID的读数会偏小，而不是偏大。

金属氧化物半导体传感器（MOS）：

MOS传感器的湿度性能可以说是相当糟糕的，在0%RH-90%RH范围之内，可能会有10%以上的偏移。

（东日瀛能 SK-500-GAS-Y 可燃有毒有害气体浓度传感器模组）

环境温度是如何影响气体浓度测量结果的？

催化燃烧传感器（LEL）：

湿度高的空气会改变催化珠表面的温度，从而导致传感器输出的电压会有少量的改变，改变量一般不到1mV。

电化学传感器（EC）：

当湿度小于15%RH的时候，如果长期使用，传感器内电解液逐渐失水，催化剂慢慢变干，气体催化的效率和离子转移的效率会变低。所表现出来的现象就是：灵敏度变低，响应时间变长，回零时间变长，整个测量过程变得不可控。这时，传感器就失效了，需要更换。

当湿度大于85%RH的时候，如果长期使用，传感器内部电解液会逐渐吸水，催化剂慢慢被电解液漫过，催化剂很难接触到气体，气体催化的效率会变低。所表现出来的现象就是：灵敏度变低，响应时间变长，严重的，电解液吸水过多会漫出传感器。这时，传感器就失效了，需要更换。

非色散红外传感器（NDIR）：

NDIR传感器可以长期在0%RH环境里工作，但不能长期在85%RH湿度以上工作。其主要原因是NDIR传感器内部都是电子元件，如果湿度高，电子元器件*短路而损坏。

另外一方面，气态水的红外吸收峰很宽，很多气体如果用红外传感器测量，很*受到干扰，而使读数偏高。甲烷气体的测量就*受到干扰，而CO2测量就不容易受到干扰。因此，NDIR原理的CO2传感器的湿度性能比CH4传感器好很多。

光离子化传感器（PID）：

PID的湿度漂移是因为水蒸气吸收了一部分紫外光子，使得被电离的被测分子变少了，因此流过电路的电子就变少了，继而测得的电流也就少了，较终所得到的读数就变小了。湿度的问题是PID原理本身无法克服的，如果要很好的湿度性能，还需要做湿度补偿。

金属氧化物半导体传感器（MOS）：

MOS传感器的湿漂，其根本原因是催化剂的性能和硅片上的PN结的电阻会随着湿度变化而变化。这也是MOS传感器一直用在民用领域，而不能进入工业领域的原因之一。

（东日瀛能 SK-500-GAS-Y 可燃有毒有害气体浓度传感器模组）

如何消除环境温度带来的影响？

催化燃烧传感器（LEL）：

一般不需要湿度补偿，湿度对读数的影响一般在3%LEL之内。

非色散红外传感器（NDIR）：

如果是测CH4，读数正偏差可能在3%LEL-5%LEL之间，有湿度补偿较好，没有也可以通过消防认证。如果测CO2或其它毒气，就不需要湿度补偿了。

如果所测量的气体浓度非常低，例如PPM级别，那么就不是仅仅需要湿度补偿的问题了，而是需要降湿度。

光离子化传感器（PID）：

如果所测气体浓度是PPM级浓度的，不用湿度补偿问题不大，湿度所造成的偏差远远小于PID本身的长期稳定性所带来的偏差。

如果所测气体浓度是PPB级浓度的，较好还是用湿度补偿。

金属氧化物半导体传感器（MOS）：

必须做湿度补偿，但从实际应用上，没有人会为MOS传感器的读数做湿度补偿，因为湿度传感器的价格比MOS传感器本身贵10倍以上。如果湿度性能不合适，用户一般会用其它技术类型的气体传感器替代MOS传感器。

（东日瀛能 SK/MIC-800-GAS-Y 便携式可燃有毒有害气体浓度检测仪）

检测仪器

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（东日瀛能 SK/MIC-600-GAS-Y 可燃有毒有害气体浓度检测仪）

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