分析
氣體傳感器劃分多門類
07
氣體傳感器劃分多門類的原因
通過前面幾期內容的介紹，我們至少可以判斷常見的不同原理的氣體傳感器，如：半導體、催化、電化學、紅外、PID等並無先進落後之分。
以上個世紀50年代為界，科學大發現已告一段落，從那時起，人們幾乎沒有發現產生重要學科的科學原理，也沒有產生可以和愛因斯坦、玻爾、費米、普朗特、居里夫婦相比肩的偉大科學家，那個時代是科學史上巨匠輩出、群星璀璨的時代，我們現在使用的傳感器其工作原理大都是那個年代發現的。
熟知的典型例子是PID，它擅長測試有機蒸氣，卻測不了甲烷，因為PID的紫外幅射能量要低於CH4分子的電離能，而沒有能力解離甲烷分子。但紅外氣體傳感器卻表現優異，因此PID也不比紅外先進，只是在有機蒸氣測試領域PID是最佳選擇。因此不同原理的傳感器之間的完全替代的說法是很荒謬的，如紅外氣體傳感器替代催化元件，催化元件替代半導體氣體傳感器等。這種想法產生的根源在於對於發展成熟的產品，人們通常會賦予超出其能力的任務。
在這種背景下，一個先進與否的傳感器應更多的從工藝技術角度去判斷，新的工藝技術導致的直接結果是製造過程的可控與高效，進而導致產品的可靠性、一致性的大幅度提高以及成本的降低，而且可以激發新的應用，為企業帶來新的增長。
典型比對：
平面厚膜vs管式厚膜半導體氣體傳感器；
集成式紅外vs分立器件組合式紅外氣體傳感器；
激光紅外氣體傳感器vs分立器件組合式紅外氣體傳感器；
MEMS半導體氣體傳感器vs平面厚膜半導體氣體傳感器；
固態電化學電解質氣體傳感器vs液態電解質電化學氣體傳感器等。
需要注意的是新的工藝技術要經歷很長時間才能成熟，成熟之前其性能很難與傳統工藝相匹敵，但這並不能否定其先進性。
如果以催化元件為起點，目前眾多門類的氣體傳感器的誕生在於兩方面的驅動。
一是我們除了測瓦斯，還需要測別的氣體如CO、H2S等，而催化元件無此能力。人們只有開發能勝任新任務的傳感器，並且希望新開發的傳感器是一種多任務傳感器以替代催化元件，但一直沒有成功。電化學傳感器就是這麼誕生的，顯然，我們不能說電化學比催化先進或反之。
另一個驅動力是基於催化元件在測量瓦斯時有很惱人的問題如中毒導致壽命短、結構漂移導致測量誤差大到難以預防瓦斯爆炸等。
解決問題的路徑兩條，其中一條就是開發另一種原理的傳感器；另一條是改善催化元件。
第一條導致了半導體、小型紅外傳感器的誕生。但是到目前為止半導體在井下已徹底失敗，紅外除了在井下特定性區域獲得小範圍商業應用外，也沒有成功。
另一條通過化學、物理、結構等方面進行的持續改善的努力取得的進展使催化元件繼續保持強大的競爭能力。
在此，我們仍然不能說紅外是先進的，催化是落後的。但是紅外在很多其他領域的成功應用也充分證明了其價值。這裡面隱含了一個重要的理念：適合的就是最好的，適合不適合一要看對傳感器應用對象、領域的準確定義，二要看傳感器對其擅長的檢測任務的勝任能力，三是要看經濟性。
什麼是先進傳感器技術，這個問題有點複雜。需要從兩方面看即從科學原理和從技術路線看。
以煤礦用催化瓦斯傳感器為例：最早的瓦斯傳感器是瓦斯燈，就是在礦下點燃油燈，瓦斯濃度的變化可以使燈焰的高度發生變化，這應該是歷史上最早的氣體傳感器，也用了很多年，它最大的問題首先是靈敏度低，如：1%濃度和5%濃度沒什麼差別；其次是信號傳輸即粉塵、距離可能導致看不清；再次難隔爆。最終的結果是預防事故發生的效果不好。
具有現代意義的氣體傳感器是由美國人在1943年發明的，即催化元件的原生版鉑絲線圈。
首先這個傳感器科學原理先進，這個科學原理使傳感器可以把氣體信號延伸變成可讀數的電信號、可傳播的聲信號乃至光信號。
其次工藝技術路線先進，即能夠使用工業化的手段讓產品易於大規模製造並更容易對製造過程進行管控使產品更以大規模製造，性能也更可靠。
現在的催化元件是在此基礎上加上催化載體並不斷進化的結果，在以後幾十年的演變中催化元件只是通過優化技術路線逐步進化改進(沒有巔覆)，改善穩定性、提高靈敏度、降低功耗、延長壽命等，因而目前使用的催化元件與當初的Pt線圈相比技術路線先進多了。
氣體傳感器為什麼會有這麼多門類？通俗講，要測的氣體總類太多，應用環境要求多樣，任何一類傳感器其擅長的檢測對象都很有限，也算是傳感器之術業有專攻。
不同種類的傳感器相互之間應用上雖然會有交叉，但在各自擅長的領域，卻很難相互取代。如催化及紅外元件做不到比半導體更耐用、低價和方便，因此在家報領域，催化和紅外取代半導體是極難的。紅外做不到比催化更低價和方便，因此在中低端工報領域紅外取代催化是極難的，而在室溫二氧化碳檢測方面，紅外幾乎是唯一選擇等等。
閱讀更多 傳感器前線 的文章
