气体传感器之：挥发性有机物TVOC传感器

TVOC传感器是用于检测空气中总挥发性有机物的传感器，即用来检测常温下能够挥发成气体的各种有机化合物的传感器。目前市场上主流的TVOC传感器按原理可分为半导体原理和PID原理。

半导体原理

当传感器检测到被测气体时，其电导率会发生相应的变化。随着被测气体浓度的升高和降低，电导率会随之升高和降低。之后通过电路将该种变化信息输出，就可以得到被测TVOC的检测数值。

优点：价格便宜、响应快、稳定性好、寿命长

PID原理

被测气体进入传感器后会被导入特殊的气室内，同时传感器内的高频率紫外光灯会发射紫外光对被测气体进行电离，使其中的TVOC被光线分解成离子，产生电荷流。电荷流的高低与被测气体的浓度成正比，之后测量电荷流就可以获得被测气体内TVOC的对应浓度。

优点：灵敏度高、抗干扰能力强、动态范围大、精度高

TVOC传感器应用相当广泛，包括如下：

工业领域：石油化工、工业生产、冶炼锻造、电力、煤矿

农业领域：农业生产、畜牧养殖、温室培植、酿造发酵

商业领域：楼宇建筑、市场企业、仓储物流

环保领域：环境监测、污水治理

市政领域：隧道工程、消防、燃气、科研中心

民用领域：家居环保、建材环保、装修检测、空气监测

TVOC传感器应用的广泛是源于其包含的挥发性有机物种类众多。其检测数值基本代表着苯系物、甲醛、有机氯化物、氟利昂、酮、胺、醇、醚、酯、酸、卤代烃、氧烃、石油烃等的综合含量。而TVOC浓度过高，本身就是对人体有着相对危害的。所以使用TVOC传感器为核心的的各种手持式、便携式、固定式气体探测仪在市场上才能受到普及性的应用。

挥发性有机物TVOC传感器

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大气环境中几种不同原理的VOCs监测传感器

改革开放后,随着我国轻重工业的迅速发展,给我们的各项生活带来了翻天覆地的变化,但同时也对所处生活环境带来了极大的破坏.环境质量越来越差,就大气环境污染情况而言,仅我国煤炭行业每年就向大气排放高达700万吨的VOCs,给人们的生存环境带来了极大的影响,危害了人体健康,因此有效监测VOCs对大气环境的治理和污染预防非常重要.

1、VOCs是什么

VOCs是挥发性有机化合物（volatile organic compounds）的英文缩写。

世界卫生组织WHO对总挥发性有机化合物（TVOCs)的定义为，熔点低于室温而沸点在50-260℃之间的挥发性有机化合物的总称。

美国ASTMd3960-98标准将VOCs定义为任何能参加大气光化学反应的有机化合物。美国联邦环保署EPA的定义：挥发性有机化合物是除一氧化碳、二氧化碳、碳酸、金属碳化物、金属碳酸盐和碳酸铵外，任何参加大气光化学反应的碳化合物。

我国国家标准《室内空气质量标准》(GB/T 18883-2002)中对总挥发性有机化合物（Total Volatile Organic Compounds TVOC）的定义是：利用Tenax GC和Tenax TA采样，采用非极性色谱柱（极性指数小于10）进行分析，保留时间在正己烷和正十六烷之间的挥发性有机化合物的总称。

2、VOCs的主要成分

烃类、芳烃类、烯类、卤烃类、酯类、醛类、酮类和其他。VOC的主要成分有：烃类、卤代烃、氧烃和氮烃，它包括：苯系物、有机氯化物、氟里昂系列、有机酮、胺、醇、醚、酯、酸和石油烃化合物等。

3、VOCs与雾霾的关系

许多VOCs经过大气化学反应之后被转化为不挥发或半挥发的有机物，成为二次有机气溶胶（简称SOA）。此外，VOCs作为大气化学反应的“燃料”，通过形成臭氧等增加了大气氧化性，对于二氧化硫、氮氧化物等污染气体转化形成硫酸盐和硝酸盐气溶胶起重要作用，从而也促进了霾的形成。可见VOCs也是导致霾形成的重要原因，对霾污染形成具有直接和间接的作用。

4、VOCs对人身健康的危害

当空气中的VOCs和氮氧化物等浓度较高时，在强烈紫外光照和高温条件下，再遇上不利扩散的条件（如河谷或山谷地形、稳定的高气压天气等），光化学反应产物就会大量积累，从而使臭氧、过氧乙酰硝酸酯、细颗粒物等浓度急剧升高，因而形成刺激性的浅蓝色烟雾。这种污染现象叫做光化学烟雾。1943年，在美国洛杉矶首次出现这种污染现象，随后数年里多次重复出现，严重影响人体健康，导致了许多人员死亡以及大量的健康和经济损失。高浓度的VOCs是光化学烟雾形成的必要条件。洛杉矶的光化学烟雾就是因为汽车尾气和工业废气排放的大量VOCs与氮氧化物在夏季强光和高温条件下反应的结果。

5、VOCs来源于哪些行业

在室外，主要来自燃料燃烧和交通运输产生的工业废气、汽车尾气、光化学污染等。

在室内则主要来自燃煤和天然气等燃烧产物、吸烟、采暖和烹调等的烟雾，建筑和装饰材料、家具、家用电器、清洁剂和人体本身的排放等。

通过以上的介绍我们可以知道，VOC对人体和环境的影响都是非常巨大的，环保部门对产生VOC工业废气的企业也是严格监管，更在近几年的两会上陆续提及打赢环境污染攻坚战等各种实际可行的方法举措，这些都再次印证了环境对整个社会发展的重要影响性，由此也衍生出一批专注VOCs气体检测的传感器。

对于VOCs在线监测 ,VOCs气体检测的传感器有PID光离子原理、电化学检测原理和半导体原理 。

工采网代理的英国Alphasense PID光离子原理传感器PID-A1/AH ：量程分别为100ppb-6000ppm 以及1ppb-50ppm ，灵敏度高、稳定性高，量程宽，性价比高，是当前VOCs气体监测中最为常见的检测方案；可检测VOCs等可挥发性气体种类多；分别常用于炼油工业监测，危险化学品泄露的紧急处理以及泄露危险区域界定，油罐油站的安全监测，有机物排放净化效率监测以及大气监测应用等。

英国 Alphasense 电化学原理的VOC传感器 VOC-A4 和 VOC-B4:Alphasense VOC 电化学传感器 VOC-A4 和 VOC-B4是我们电流型四电极空气质量传感器的完美搭档。 在环境空气质量应用中，VOC-A4 和 VOC-B4 应与我们Alphasense的 A 系 (CO-A4) 或 B 系(CO-B4) 一氧化碳传感器之一结合使用。 虽然我们建议针对空气质量应用使用这些传感器时不需要偏压，但 VOC-A4 和 VOC-B4 的偏压都可以更改为0V、0.1V、0.2V 或 0.3V，从而允许选择检测不同种类的气体。

英国 Alphasense半导体VOC传感器VOC-MF1，VOC-PF1，VOC-AF1： VOC传感器VOC-MF1，VOC-PF1，VOC-AF1为宽带总挥发性有机物（Total VOC）探测器。当考虑到PID的成本问题时，可用本VOC气体传感器来检测10~50ppb的VOC，具体取决于VOC种类，例如甲醛，甲苯等VOC气体。与常见的n型传感器不同，本金属氧化物传感器的动态范围大、响应可重复、受湿度影响小，并且遇大多数VOC电阻会上升。通过简单的电气线路可将电阻的改变转换成输出电压。尽管传感器可在恒温/恒压模式下运行，但传感器在400℃（感应温度）~525℃（重置温度）之间循环时响应最佳。

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