Page 120 - 环境监测与污染实用技术
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» 第四章 环境空气监测
进行了测试，可安装在机动车 DPF 的前后，检测汽车尾气中颗粒物浓度。DGI 传感
器采用分级检测，多应用于检测燃烧产生 PM 2.5 的质量浓度，SARVI 等应用 DGI 传感
器检测柴油机颗粒物排放，HAPPOA 等应用 DGI 传感器监测生物质燃烧产生的颗粒
物对肺部的影响。
2. 气体传感器
气体传感器分类有很多种，有半导体气体传感器、电化学法气体传感器、压电
振动法（QCM）气体传感器、光学法气体传感器，其中应用与研究最多的是半导体
气体传感器和电化学法气体传感器。在国际上具有代表性的气体传感器公司主要有：
Figaro、New Cosmos、FIS、UST、MICS、CityTec、Alphasense、Aeroqual、SGX、
UnitecSens、Dynamo、Applied Sensors。
半导体气体传感器的基本原理是分子吸附半导体材料表面，引起其电学性质的变
化。半导体式传感器使用寿命为 1~2 年，与电化学传感器相比灵敏度较低，价格较贵，
但运行稳定。根据半导体材料的不同，半导体气体传感器可分为金属氧化物半导体传
感器、有机半导体传感器以及最新开发的碳纳米结构传感器。金属氧化物半导体材料
包括：SnO 2 、Ti0 2 、zn0、W0 3 、Mo0 3 、CuO 和 In 2 0 3 等。SHAFIEI 等分别应用 W0 3 、
Zn0 半导体材料气体传感器对 H 2 的测量进行了敏感性研究；2015 年，ZHANG 等研
究了金属氧化物半导体气体传感器在室温条件下的应用。2012 年，Lu 等通过合成
Zn0／Sn0 2 复合材料，提高传感器对NO 2 的响应。有机半导体材料包括：聚苯胺（PANI）、
聚 3，4- 亚乙基二氧噻吩（PEDOT）、聚二甲基硅氧烷（PDMS）、聚表氯醇（PECH）、
络合物 TCNQ 和 TCNQF4。2011 年，SRIVASTAVA 等开发了基于 PANI 和多壁碳纳
米管（MWNT）半导体材料的气体传感器，并在室温下对 H 2 进行了测试。2016 年，
HOSHYARGAR 等应用有机 - 金属络合物 CuTCNQF 4 对温室气体进行了敏感性研究。
2017 年，WANG 等开发了结晶并五苯薄膜的超灵敏 NO 2 气体传感器。
电化学法气体传感器的基本原理是被测气体扩散或通过泵吸入催化电极（工作电
极）表面，并发生氧化或还原反应，由此产生的电流与被测气体的浓度成正比，通过
检测电流的大小即可实现对气体浓度的测定。电化学传感器具有成本低、功耗低、灵
敏度高等优点，但寿命较短，并且易受 CO、VOCs 和 NO 2 的干扰，造成数据漂移，
因此需要频繁地校准。2013 年，MEAD 等通过改善电化学法气体传感器的信噪比和
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灵敏度，实现了对 CO、NO 和 NO 2 在 10 数量级混合比的检测。
QCM 基本原理是当气体分子吸附于晶体表面时，气体浓度的变化会引起晶体振
荡频率的改变，通过测试晶体振荡频率计算出气体的浓度。因为频率是高准确度、高
精度的变化量，基于 QCM 的气体传感器与其他类型的传感器相比，具有较高的灵敏
度和分辨率。BAHREYNI 等和 YANG 等多项研究认为，基于 QCM 原理的传感器在
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