化，仍然存在热稳定性问题。经过

900°C 焙烧后，元件载体实际上不是单一晶型的 Al2O3，

一般以

k-Al2O3 为主，也有部分 A 和 C 型 Al2O3 成分。伴随着 Al2O3 的晶型变化，比表面

积、孔结构等一系列特性将发生变化，这必然会引起输出活性变化。因此，设法提高

Al2O3

的热稳定性，对提高元件的工作稳定性有很大意义。
　　③催化剂的影响
　　催化剂是影响元件长期工作稳定性的主要方面，多年来甲烷传感器的研究，大多集中
在改进催化剂的配方和工艺，并取得了很大的进步。目前有价值的研究是利用双金属催化剂
（又称合金催化剂）来提高催化剂的稳定性。研究结果表明：在

Pt、Pd 等贵金属催化剂中加

入稀土元素，经过合适的工艺处理，可以形成稳定性较好的合金催化剂。稀土元素含有丰富
的

5d 空轨道，提供了催化作用的电子转移站，对甲烷氧化反应具有明显的助催化作用，能

显著提高反应的稳定性。同时，

Pt、Pd 催化剂在载体上的良好的分散度，对提高稳定性意义

重大。加入某些稀土元素，将提高保持

Pt、Pd 良好分散度的能力，提高工作稳定性。

　　二、光干涉瓦斯传感器
　　其基本原理为：利用瓦斯与空气对光线的折射率不同而制成。工作原理是：当甲烷室与
空气室同时充入空气时，两束光所经过的光程相同，则干涉条纹不产生移动。如改变在甲烷
室中的气体成分、温度或压力，则因折射率改变，光程也随之改变，干涉条纹便会发生移动。
当两室温度和压力相等时，干涉条纹的移动量与甲烷浓度成正比。测量这个移动量，便可测
定空气中的甲烷含量。
　　实验仪器如图：由光源

1 发出的光，经聚光镜 2 和狭缝 3 到达平面镜 4，并经其反射与

折射形成两束光，分别通过空气室

5 和甲烷室 6，再经折射棱镜 7 折射后，两束光经平面镜

4 反射，一同进入反射棱镜 8，再反射给望远镜系统 9。在物镜的焦平面上产生干涉条纹。
　　优点：①仪器携带方便，性能稳定，使用和维护简单，安全可靠。②不存在仪器中毒、
失效或高浓度甲烷激活问题；③高低浓度均可测量，量程有

0-10%CH4（精度 0。01%）和

0-100%CH4(精度 0。1%)

④ 寿命长，除电池和灯泡外，几乎没有损耗部件，如不考虑机械损

伤，可以认为寿命是无限的⑤采用传统的光干涉原理测量瓦斯浓度，利用光电耦合器转换
成电信号方面有明显优点。⑥选用半导体激光器代替白炽灯光源及用光电池构成栅状接收器，
提高了检测精度。⑦用分子筛代替传统氯化钙吸收

CO2 和水蒸汽，消除其对检测后果影响，

并通过物理解吸可连续重复使用，具有先进性和新颖性，为研究开发矿用光干涉瓦斯传感
器打下了基础。

　　缺点：①受温度影响较大：这是因为温度对气体的密度有影响，导致了气体折射率改
变；②受气压影响：仪器的毛细管部分就是为消除此影响而设计的；③耐振性较差：光学
部件稍有移动则影响准确度；④检测选择性较差：因各种气体都有自己的折射率，只要它
们与被测气体同时存在，就会对测量结果产生干扰；⑤瓦斯浓度指示不直观，

 不能连续测

量；⑥瓦斯浓度超限时，不能自动报警。
　　三、气敏半导体瓦斯传感器
　　气敏半导体法是以氧化物半导体为基本吸附材料，使甲烷吸附氧化时引起其电学特性
(例如电导率)发生变化，用以检测瓦斯浓度。主要氧化物半导体材料有氧化锡、氧化锌、氧化
钛、氧化钴、氧化镁等。相对其它类型的甲烷传感器，气敏半导体传感器制造简单、使用方便、
成本低，但也有元件的稳定性和选择性差，对气体的分辨力弱的缺点。根据半导体变化的物
理性质可以分为电阻式和非电阻式两种。
　　

SnO2 是目前广泛用于对有毒气体及可燃性气体(如甲烷)进行检测的氧化物半导体气敏

材料。

SnO2 系列气敏元件有烧结型薄膜型和厚膜型三种，其中烧结型应用最广泛性。根据加

热方式，分为直接加热式和旁热式两种。纯

SnO2 气敏材料一般很少使用。通过在半导体内