楼宇自动化系统常用传感器
广义的BAS是实现建筑物或建筑群内的电力、照明、空调、给排水、防灾、保安、车库管理等设备或系统的集中监视、控制和管理综合系统。传感器/探测器是必不可缺的重要组成部分。这里只简单讨论温度、湿度、压力、流量等现代建筑中常用非电物理量的测量传感器的工作原理。用于火灾、防盗、入侵等防灾、保安的传感器/探测器在后面对应系统的章节中进行专门讨论。另外,由于电量信号检测与转换的原理易于理解,这里不再进行专门的讨论。
1温度传感器
温度是表征被测对象冷热程度的物理量,它在楼宇控制中是一个极为重要的参数。温度的自动调节能给人们提供一个舒适的工作与生活环境,通过合理的温度控制又能有效地降低能源的消耗。
现代建筑中对温度的测量通常根据下列方法进行。
(1)电阻测温
铜电阻(-5℃~150℃)铂电阻(200℃~600℃)、热敏电阻(-200℃~0℃、-50℃，50℃、0℃~300℃)的阻值随温度变化而变化,通过测量感温电阻阻值来测量温度。
(2)半导体测温
半导体PN结的结电压随温度的变化而变化,通过测量感温元件(结)电压变化来测量温度变化。
(3)热电偶测温
根据热电效应,将两种不同的导体接触并构成回路,若两个接点温度不同,回路屮产生热电势。通过测量热电偶的电势测量温度。
1.热电阻温度传感器
利用导体电阻随温度变化而变化的特性制成的传感器,称为热电阻温度传感器在测量低于150℃的温度时,经常利用金属导体的电阻随温度变化的特性进行测温。例如:铜电阻温度系数为4.25×10-3/℃,当温度从0℃升高到100℃时,铜电阻增加大约40%,因此只要确定电阻的变化就能得知温度的高低。用金属电阻作为感温材料,要求金属电阻温度系数大,电阻与温度成线性关系,在测温范围内物理化学性能稳定。在常用感温材料中首选铜和铂
金属电阻与温度的线性关系如下
RRo (1+at
式中,R1为温度t时的电阻值;R0为零摄氏度时的电阻值;a为电阻的温度系数;铂金属a=3.908×10-3/℃,铜金属a=(4.25~4.28)×103/℃。铂金属电阻特点是精度高,性能稳定可靠,被国际组织规定为-259℃~+630℃间的基准,但铂属于贵金属,价格高。铜金属制成的热电阻,优点是价格便宜,电阻与温度之间线性度好;缺点是电阻率低(pcu17×10Q·mm2/m,p2=9.81×10g2·mm2/m),所以做成一样的热电阻,铜电阻要更细更长,机械强度差,体积也大些。另外,锏高温时易氧化,只能在低温及没有侵蚀性介质中工作。用镍制成的热电阻,正好能弥补铜电阻缺陷,价格又比铂低。因此,在要求高精度、高稳定性的测量回路中,通常用铂热电阻材料的传感器。对精度要求不高时,可选用镍电阻传感器或铜电阻传感器,前者较后者稳定性高。在使用热电阻测温时,要充分注意热电阻与外部导线的连接,因为外部的连接导线与热电阻是串联的,如果导线电阻不确定,测温是无法进行的,因此不管外接导线长短,必须使导线电阻符合规定值(由检测仪表决定,一般为5g2),如果不足,用锰铜电阻丝补齐。为了提高测量精度,常用三线热电阻电桥测量法。利用半导体的电阻随温度变化的属性制成温度传感器,是常采用的又一种测温方法。半导体的电阻对温度的灵敏度特别高,在一些精度要求不高的测量和控制电路中得到泛应用,上述提及的铜电阻当温度每变化1℃时,阻值变化0.4%~0.5%。而半导体电阻温度每变化1℃,则阻值变化可达2%~6%,所以其灵敏度要比其他金属电阻高一个数量级,因此将它作为热敏电阻时,其测量和放大线路非常简单
半导体热敏电阻的温度系数是负的,温度升高时,半导体材料内部载流子密度增加,故
电阻下降,其电阻和温度关系为
(2-2)
式中,Rr、R分别表示T(K)与7(K)时的电阻阻值,尸为常数,与材料成分及制造方法有关由于半导体热敏电阻的特性曲线不太一致,互换性差,使其在实际应用上受到一定的限制。目前半导体热敏电阻的使用温度为-50℃~+300℃
2.热电势温度传感器
半导体测温、热电偶测温都属于利用热电势测温的范围。
(1)以热电偶为材料的热电势传感器
两种不同的导体或半导体连接成闭合回路时,若两个不同材料接点处温度不同,回路中就会出现热电动势,并产生电流。这一热电动势包括接触电势和温差电势两部分,主要是由接触电势组成。两种不同导体A、B接触时,由于两边自由电子密度不同,在交界面上产生电子的相互扩散,致使在A、B接触时产生电场,以阻碍电子的进一步扩散,达到最后平衡。平衡时接触电动势取决于两种材料的种类和接触点的温度,这种装置称为热电偶将热电偶材料一端温度保持恒定(称为自由端或冷端),而将另一端插在需要测温的地方,这样两端的热电势就是被测温度(工作端或热端)的函数,只要测出这‘电势值,就能确定被测点的温度。组成热电偶的材料,必须在测温范围内有稳定的化学与物理性质,热电势要大,与温度接近线性关系。铂及其合金属于贵金属,其组成的热电偶价格最贵,优点是热电势非常稳定。铜、康铜价格最便宜;镍铬、考铜居中,且它的灵敏度又最高。由于热电偶的热电势大小不仅与测量温度有关,还决定于自由端(冷端)温度,即电势的大小取决于测量端与自由端的温差。由于自由端距热源较近,因而其温度波动较大,给测量带来误差,为克服这个缺点,通常需采用补偿导线和热电偶连接,补偿导线的作用就是将热电偶的自由端延长到距热源较远、温度比较稳定的地方,对补偿导线的要求是它在温度比较低时的特性与热电偶相同或接近,且价格低廉。常用的各种热电偶材料、测量范围、灵敏度及特点见表2.1。
表2-1几种常用的标准型热电偶
(2)以半导体PN结为材料的热电势传感器
利用温度变化引起半导体PN结结电压变化的传感器,称为热电势传感器。常用的集成温度传感器,就是这类热电势传感器。这种传感器使用方便,工作可靠,价格便宜,且具有高精度的放大电路。在-50℃~150℃之间,按1μA/K的恒定比值,输出一个与温度正比的电流,通过对电流的测量,即可测得所要的温度值。集成温度传感器,输出阻抗高,适用于远距离传输。
2湿度传感器
在现代建筑中,根据不同的场所,不同的工作环境,需要把空气湿度控制在相应的范围,湿度过高、过低都会使人感到不适。在一定的温度和压力下,单位体积空气中所含的水蒸气量称为绝对湿度,单位为g/m3。空气中所含实际水蒸气量与同温度下所含最大水蒸气量的比值用百分比表示,称为相对湿度,单位为%RH。相对湿度与该温度下空气的最大水蒸气量有关,是一个与温度相关的物理量。在一定压力下,含一定量水蒸气的空气,当温度降到一定值时,空气中的水蒸气将达到
饱和状态,开始由气态变成液态,称为“结露”,此时的温度称露点,单位为℃。温度继续下降,液态可能要变成固态,即结冰。冰冻会给设备带来一定的危害,这在系统控制中一定要加以注意。
湿度测量一般用湿敏元件,常用湿敏元件有阻抗式和电容式两种。阻抗式湿敏元件的阻抗与温度呈非线性关系,电容式湿敏元件的阻抗与温度基本呈线性关系。
阻抗式湿度传感器
(1)金属氧化物湿度传感器
硒蒸发膜湿度传感器是利用硒薄膜具有较大的吸湿面这一特点研制而成的。在绝缘管上镀上一层铂膜,然后以细螺距将铂膜刻成宽约为0.lcm的螺旋状,以此作为两个电极,在两个电极之间蒸发上硒,两极间电阻大小随着吸湿面硒上的湿度大小而变化。这种传感器能在高湿度环境中连续使用,性能稳定。
(2)磁胶体湿度传感器
磁胶体湿度传感器采用在氧化铝基片上制做一对梳状金电极,然后选用粒径100~250A(埃)优质纯磁粉制成胶状体,用喷涂法在电极上涂约30μm,最后在100℃~200℃温度下加热1小时,即可得到很实用的湿度传感器。这类传感器制作容易,价格便宜,可以做成各种形状,互换性能好。随着相对湿度的增加,两电极间电阻接近线性下降。这类传感器湿度检测范围在30%~95%RH的相对湿度内。通常用金属氧化物制作的湿度传感器的特性曲线会出现滞后现象,但磁胶体湿度传感器的滞后现象不明显,并且它的湿度特性也较好。使用阻抗式湿度传感器时,需对传感器供电,供电频率为1kHz,相对湿度的变化使传感器电抗随之变化,如40%RH时,阻抗为68kg;60%RH时,阻抗为29kg;80%RH时,阻抗为7kg。这使调试更为方便、简单
2.电容式湿度传感器
电容式湿度传感器,先是在一玻璃基片上做一个电极,上面喷涂一层1μm厚的聚合物,聚合物容易吸收空气中的水分,也容易将水分散发掉,在聚合物上再做一个可透气的金属薄膜为第二电极,厚度为100A(埃),相对湿度的变化影响了聚合物的介电常数,从而改变了传感器的电容值。电容与湿度基本呈线性关系。电容式湿度传感器元件尺寸小,响应快,温度系数小,有良好的稳定性,也是常选用的湿度传感器。
3压力传感器
压力传感器是将压力转换成电流或电压的器件,可用于测量压力和液位。对压力的测量由于条件不同,测量精度的要求不同,所使用的敏感器件也不一样。
1.利用金属弹性制成的压力传感器利用金属材料的弹性制成的测压元件来测量压力是常用的一种测压方法。在民用建筑中最常用的弹性测量元件有弹簧、弹簧管、波纹管和弹性膜片。这些测压元件是先将压力变化转换成位移的变化,然后再将位移的变化通过磁电或其他电学方法转换成能方便检测、传输、处理、显示的电物理量。
(1)电阻式压差传感器
将测压弹性元件的输出位移变换成滑动电阻的触点位移,这样被测压力的变化就可转换成滑动电阻阻值的变化,把这一滑动电阻与其他电阻接成桥路,当阻值发生变化时,电桥输出不平衡电压。
(2)电容式压差传感器
这是现在最常见的一种压力传感器。它是用两块弹性强度好的金属平板作为差动可变电容器的两个活动电极,被测压力分别置于两块金属平板两侧,在压力的作用下,能产生相应位移。当可动极板与另一电极的距离发生变化时,则相应的平板电容器的电容值发生变化,最后由变送器将变化的电容转换成相应的标准电压或电流信号
(3)霍尔压力传感器
霍尔压力传感器是通过霍尔元件,将弹性元件感受的压力变化所引起的位移转换成电压霍尔元件实际上是一块半导体元件。如果在霍尔元件纵向端口通入控制电流Ⅰ,在与Ⅰ垂直的方向加一磁场,其磁感应强度为B,则在与电流和磁场垂直的霍尔元件横向端将产生电位差V,这种现象称为霍尔效应,产生的电位差叫霍尔电势,这种半导体元件称为霍尔元件,原理如图2.3所示。霍尔电势大小与控制电流和磁感应强度的乘
图2.3霍尔效应原理示意图
积成正比,与沿磁场方向的霍尔元件厚度d成反比
(2-3)
式中
d:霍尔片厚度(m);
B:磁感应强度(A/m)
f:形状因子,一般取088~099;
Ⅰ:控制电流(A);
Rn:霍尔系数(m/)(RH=a);
m:材料载流子的迁移率(m2/V·s);
d:材料电导率(s/m)。
把霍尔元件固定在弹性元件上,当弹性元件受压变形后产生位移,带动霍尔元件运动,将霍尔元件放在具有均匀梯度的磁场内(不均匀磁场),当霍尔元件随压力变化而运动时,则作用于霍尔片上的磁场强度变化,霍尔电势也随之变化,霍尔电势的大小正比于位移的变化,这样也就完成了压力变化→机械位移→霍尔电势的变化。霍尔压力传感器只能用于测量动态压力和快速脉动压力,而对其他压力的测量这种压力传感器就无能为力了。
2.压电式压力传感器
压电传感器是利用某些材料的压电效应原理制成的,具有这种效应的材料如压电陶瓷压电晶体称之为压电材料。压电效应就是压电材料在一定方向受外力作用而产生形变时,内部将产生极化现象,同时在其表面上产生电荷,当去掉外力时,又重新返回不带电的状态,这种机械能转变成电能的现象,称之为压电现象,而压电材料上电荷量的大小与外力的大小成正比。通常的压电材料是人工合成的,天然的压电晶体也有压电现象,但效率低,利用难度较大,应用较少。只有在高温或低温状态下,才用单晶石英晶体。
(1)压电陶瓷传感器
压电陶瓷是人工烧结的一种常用的多晶压电材料。压电陶瓷烧结方便,容易成形,强度高,而且压电系数高,为天然单晶石英晶体的几百倍,而成本只有石英单晶的百分之一,因此压电陶瓷广泛被用做高效压力传感器的材料。常用的压电陶瓷材料有钛酸钡( BaTiO3)、锆钛酸铅等。压电陶瓷材料烧结后,经过极化才具有压电性。这种陶瓷材料内部有许多无规则排列的“电畴”’,这些“电畴”在一定外界温度和强极化电场的作用下,按外电场的方向整齐排列,这就是极化过程。极化后的陶瓷材料,撤去外界的极化电场,其内部电畴的排列不变,具有很强的极化排列,这时陶瓷材料才具有压电性
如图2-4所示,压电陶瓷的极化方向为z轴方向,而在z轴方向上受外力作用,则垂直于z轴的x、y轴平面的上、下面出现正负电荷若在材料x轴方向或y轴方向接受外力作用,同样在x、y轴平面的上下面出现电荷的堆积,电量大小与受力的大小成正比,压电陶瓷受外力作用,在晶体上下面
图2-4压电陶瓷极化方向示意图
出现感应电荷,相当于形成一个静电场,或是一个以压
电材料为介质的电容器。电容量大小为
(2-4)
式中:
E:真空介电常数(8.85×10-12F/m);
G:压电材料相对介电常数;
A:极板面积(m2);
d:压电材料厚度。
而电容两端开路电压U=QC,Q为极板上电荷量,其大小取决于外界力的大小。因为电量Q很小,因此感应出的电压也很小。为了能检测到U的变化量,要求陶瓷本身有极高的阻抗,同时前级放大器也应有极高的输入阻抗,通常检测电路的前级放大器使用场效应管。由于输入阻抗极高,极易串入干扰信号,为此希望前级放大器直接接在传感器的输岀端,信号经放大后输出一个高电平、低阻抗的检测信号。
(2)有机压电材料传感器
有机压电材料是新研究开发的新型压电材料,如聚氯乙烯PVC、聚二氟乙烯FVF2。它们具有柔软、不易破碎的特点,因此也广泛地应用在压力测量领域。
3.半导体压力传感器
半导体压力传感器是利用Si晶体的压电电阻效应的半导体压力测量元件。当半导体材料Si受外力作用时,晶体处于扭曲状态,由于载流子迁移率的变化而导致结晶阻抗变化的现象称为压电电阻效应,用△R表示晶体阻抗的变化,它的变化率为
△R/R=(4p/p)t=Go (2-5)
式中:
t:压电电阻系数;
p:电阻率;
:应力;
G:比例因子。
半导体压力传感器的比例因子G高达200,G越高,灵敏度越高。
图2-5为半导体压力测量元件的结构图
当Si膜片受压时,应力分布如图2.6(a)所示。扩散电阻阻值发生变化,把R1、R2、R3、R4接成桥路,如图2.6(b)所示。输出电压随压力的变化而变化,且线性较好。
(a)硅膜片表面应力分布图
(b)桥式输出电路图
图2.6硅膜片上的电阻、硅膜片应力分布、测量输出电路用来检测压力的传感器还有静电容压力传感器和硅振动式压力传感器。静电容压力传感器是将压力膜微小的位置变化转化成静电容变化的传感器。硅振动式压力传感器是用微加工
方法将硅膜片加工成长50μm、宽20~30μm、厚5μm的硅振子膜片,当膜片受到压力,就把压力转换成张力,使膜片产生振动。为防止振子的污染和劣化,使振子不直接与测量物体接触,而将其全部封在真空室内,硅振动式压力传感器对工作条件的要求是极高的,有关内容就不再详述了。
4流量传感器
测量流量的方法很多,常用节流式、速度式、容积式和电磁式,使用时经常根据精度要求、测量范围,选择不同的方式。
1.节流式
在被测管道上安装一节流器件,如孔板、喷嘴、靶、转子等,使流体流过这些阻挡体时,流动状态发生变化,根据流体对节流元件的推力和节流元件前后的压力差,可以测定流量的大小。再根据上节所述把节流元件两端的压差或节流元件上的推力转换成标准的电信号。压差式流量计是在管道中按上一孔板作为节流元件,当流体经过这一孔板时,载流面缩小,流速加快,压力下降,测出孔板前后压力差,而流量的大小与节流元件前后压力差的平方根成正比,把压力差转换成相应的电压或电流量信号。压差流量计精度稍差,但结构简单,制造方便,是一种常用的流量仪器。靶式流量计则是把节流元件做成一个悬挂在管道中央的小靶,输出信号取自作用于靶上的压力。同样可以得出通过管道流体的流量与靶上的压力成正比,只要测出靶上的推力F,就得到流量的大小。靶式流量计和压差流量计的原理是相似的,靶式流量计则经常用于高黏度的流体,如重油、沥青等流量的测量,也适用于有浮物、沉淀物的流体转子流量计是把可以转动的转子放在圆锥型的测量管道中,当被测流体自下而上流过时,由于转子的节流作用,在转子前后产生压差,而转子在这压差的控制下上下移动,这时转子平衡位置的高低能反映流量的大小,把转子的位置用电器发送就能转换成电信号,也就直接反映了流量大小。
2.速度式
速度式流量计常用的有涡流流量计,该流量计是在导管中心轴上安装一个涡轮装置,流体流过管道,推动涡轮转动,其涡轮的转速正比于流体的流量。因为涡轮在管道里转动,其转速只能通过非接触的电磁感应方法才能测出。涡轮的叶片采用导磁材料制成,在非导磁材料做成的导管外面安放一组套有感应线圈的磁铁,涡轮旋转,每片叶片经过磁铁下面,改变磁铁的磁通量,磁通量变化感应出电脉冲。在一定流量范围内,产生的电脉冲数量与流量成正比,在流量计中每通过单位体积的流体,产生N个电脉冲信号,N又称为仪表常数。这个常数在仪表出厂时就已经调整好。为了保证流体沿轴向流动推动涡轮,提高测量精度,在涡轮前后均装有导流器。尽管如此,还要求在涡轮流量计的前后均安装一段直管,上游直段的长度应为管径的10倍,下游直管长度应为管径的5倍,以保证液体流动的稳定性。涡轮流量计线性好,反应灵敏,但只能在清浩流体中使用光纤式涡轮传感器,在传感器涡轮叶片上贴一小块具有高反射率的薄片或一层反射膜,探头内的光源通过光纤把光线映射到涡轮叶片上,当反射片通过光纤入射口时,入射光线被反射到探测探头上,探头由光电器件组成,光线射到光电器件后变成电脉冲,计算出电脉冲数就能算出涡轮的转速,进而计算出流体的流量。光纤涡轮传感器具有重现性和稳定性好的特点。不受环境、电磁、温度等因素干扰的优点,显示迅速,测量范围大;缺点是只能用来测量透明的气体和液体。
3.容积式
容积式流量计通常有椭圆齿轮流量计,它靠一对加工精良的椭圆齿轮在一个转动周期里,排出一定量的流体,只要累计出齿轮转动的圈数,就可以得知一段时间内的流体总量这种流量计是按照固定的排出量计算流体的流量,只要椭圆齿轮加工精确,防止腐蚀和磨损,就可达到极高的测量精度,一般可达到0.2%~0.55%,所以常用于精密测量,该流量计经常用于高黏度的流体测量。
4.电磁式
电磁式流量计常用于测量导电液体流量,被测液体的导电率应小于50~100m。在测量管的两侧安装磁铁能在测量管中形成磁场,利用导电液体通过磁场时在两固定电极上感应出的电动势测量流速,这一电动势的大小与流量大小成正比
电磁流量计的优点是在管道中不设仟何节流元件,因此可以测量各种黏度的导电液体特别适合测量含有各种纤维和固体污物的腐体,此外对腐蚀性液体也适用。除了测量管中对电极与被测流体接触外,没有其他零件与之接触,工作可靠,精度髙,线性好,测量范围大,反应速度又快。除上述流量计外还有涡街流量计、超声流量计等其他形式的流量计,在楼宇自动化系统中用到时,可参考相关技术资料和产品说明书,这里就不再讨论了。
5液位检测传感器
在现代化楼宇中,经常要求对供、排水的水位进行检测和控制。对液位监控的传感器,可以是电容式的,也可以是电阻式的,传统的浮球开关作为开关量的传感器,仍被广泛地用于液位监测。
1.电阻式液位传感器
电阻式液位传感器是把液体的电阻作为监控的对象,在液体介质中安装几个金属接点,利用介质的导电性,接通检测控制回路,检测液体液位的高低。为了更精确地连续反映液位的高低,也可在容器内安置浮筒,构成浮筒式液位计,浮筒经过一连杆与滑动电阻器中心滑动触点相连,随液位升降,滑动电阻器的阻值也相应发生变化。选择精度较高、性能稳定、线性较好的滑线变阻器,即可由变阻器的电阻值精确反映出液面的高度。也可将浮筒与一压力弹簧相连,浮筒重量大于浮力,无液体时,浮筒的重量靠弹簧拉力平衡,当有液体时,浮筒受到浮力,减轻了弹簧拉力,浮力的大小与弹簣形变的恢复成正比,通过位移-电压转换器,输出与浮力相对应的检测电压。这种检测仪表结构简单,价格便宜,但只能用于无腐蚀液体中,否则液体的腐蚀会使弹簧的弹性系数发生变化,给测量带来误差。该仪表适用于200cm以内、密度为01~0.5gcm3液体界面的连续测量。
2.电容式液位传感器
电容式液位计是用于对液体液位进行连续精密测量的仪器。它是用金属棒和与之绝缘的金属外筒作为两电极,外筒电极底部有孔,金属筒高为L。被测液体能够进入内外电极之间的空间中,当液面低于液位计、电极间没有液体时,此时液位计相当于一个以空气为介质的同心圆筒电容,其电容值为:
(2-6)
空气的介电常数;
L:圆筒电极的高度;
D:外电极的内径;
d:内电极的外径。
i液面上升到高度H(HL)时,则液位计的电容为两段电容的并联,上段电容介质为空气,高为L一H,介电常数为c0,下段电容介质为液体,高度为H,介电常数为e,故此时电容量为
(2-7)
从式(2-7)可知,电容量与液面高度H成线性关系,测得此刻的电容量值,便可测知液面高度。测量灵敏度与(E-60)成正比,与ln(Dd)成反比。这种方法经常用于测量油类非导电性液体的液位如被测液体是水或导电液体,则可在内电极上套一绝缘层,如搪瓷、塑料套管等;若容器是金属,则可用容器外壳作为一个电极。如容器直径太大,则可用一个金属圆筒作为一个外电极,当没有液体时,液位计的容量内介质是空气和棒上的绝缘层,电容量很小。当液体液位上升到H时,由于液体的导电性能,电容量大大增加,此刻电容量的大小与液位的高度成正比。使用电容式液位计时,应充分考虑液体的介电常数随温度、杂质成分等变化可能引起的测量误差。若把内电极做成一个外表面绝缘的浮筒,套在外筒内(如容器是金属的,则容器当做另电极),外筒当做另一电极,浮筒是一个活动的电极。当液体发生变化时,浮筒位置随之发生变化,相当于电容的极板面积的变化。这时,极板面积又与液位高低成正比,即此刻液位计的电容量C就与液位的高低成正比,读出电容量C就能得出液位高度
6空气质量传感器
现代楼宇要求有一个舒适的生活和工作环境,除了要提供一个合适的温度和湿度环境外,同时还应不断补充新鲜空气,因此对空气质量的监测也是非常重要的。空气质量传感器主要是用于检测空气中CO2和CO的含量。如果室内CO2含量过高,应启动新风机组,向室内补充新鲜空气以提高空气质量。汽车库内的空气质量传感器主要用以检测车库内CO2与CO的浓度,检测汽车尾气的排放量,及时启动排风机,以加强车库的换气量,保证库内空气质量与环境安全空气质量传感器最常用的为半导体气体传感器。传感器平时加热到稳定状态,空气接触到传感器的表面时被吸附,一部分分子被蒸发,残余的分子经热分解而固定在吸附处,有些气体在吸附处取得电子变成负离子吸附,这种具有负离子吸附倾向的气体称为氧化型气体,或电子接收型气体,如O2、NO。另一些气体在吸附处释放电子而成为正离子吸附,具有这种正离子吸附倾向的气体,称为还原型气体,或电子供给型气体,如H2、CO、氧化合物和酒类等。当这些氧化性气体吸附在N型半导体上,还原性气体吸附在P型半导体上时,将使半导体的载流子减少。反之,当还原性气体吸附到N型半导体上,而氧化性气体吸附到P型半导体上时,使载流子增加。正常情况下,敏感器件的氧吸附量为一定,即半导体的载流子浓度是一定的,如异常气体流到传感器上,器件表面发生吸附变化,器件的载流子浓度也随之发生变化,这样就可测出异常气体浓度大小。半导体气体传感器的优点是制作和使用方便,价格便宜,响应快,灵敏度高,因此被泛地用在现代建筑的气体监控中
