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【摘 要】随着我国现代农业及工业的飞速发展，我国的经济实力也在与日俱增。人类在追求经济效益的同时耗费了大量的自然资源，此外也对自然环境产生了严重的破坏，加剧了人类生活环境的恶劣程度。近几年来，自然界中各种环境污染较为严重，其中大气环境污染是最为典型的代表之一。人类为解决大气环境污染问题采取了多种措施，其中利用传感器对大气环境进行监测是重要的举措之一。本文是从传感器类型及运行原理和传感器在大气环境监测中的应用两个方面对传感器在大气环境监测的应用进行合理分析。
【关键词】传感器；大气环境监测；应用分析；发展前景
随着社会的不断发展，人类在自然环境的活动日益频繁，为了取得一定的经济效益，人类对自然资源的运用、消耗及浪费程度也日益严重。这种现象不仅给自然资源造成了严重的破坏，同时也对自然环境产生了较为严重的污染，这对人类的健康、生活的质量等多方面都带来较为严重的影响，这就需要人类对自然环境进行全面性的监测。传感器技术是一种专一型、小型化的仪器，其具有高灵敏性、低成本、高适用性等优点，因此其所具备的发展潜能是巨大的，人类对传感器的分析与研究也是十分迫切的。
1传感器的类型及运行原理
1.1传感器的类型
传感器是一种将物理能和化学能转变成电信号的配件，按照运行原理可将其分为化学传感器与物理传感器两大类。化学传感器主要是通过将化学吸附、化学反应等现象转变成电信号以达到信息传递目的的仪器。物理传感器则是将监测过程中的极化现象、电压效应、热电反应、磁致伸缩、磁电效应等转变成有用的电信号，以此实现信息传递目的的过程。
1.2传感器的运行原理
传感器系统通常是由分子识别系统与转化系统两个子系统组合而成的。分子识别系统的主要作用是对被监测的对象进行合理性的识别，其主要功能是将化学能与物理能进行转化的过程，此外，传感器的质量选择过程也起到至关重要的作用。分子识别系统在对识别对象进行监测的过程中，首先是与识别对象进行初步的接触，随之产生电变化、光变化、化学变化与热变化等现象，这些现象都会直接性的转变为与之相适应的电信号。
2传感器在大气环境监测中的应用
2.1 监测N Ox气体的传感器
氮氧化合物是大气污染物之一，同时也是引起光化学反应的主要污染物。矿石等化石燃料进行燃烧的过程中，不可避免的会有产生NO 2 与NO ，这些气体会对大气环境造成较为严重的污染。对NO 2进行监测的传感器的工作原理是，氮氧化合物在氧电极上发生反应，值得注意的是，硝化杆菌是通过硝酸盐转化而来，其能够使硝化杆菌的呼吸功能有效增加，并降低氧电极反应过程中的氧气浓度，以此来争夺NO2 。因为硝化杆菌主要是通过硝酸盐转化形成的，所以其所具有的选择性与抗干扰性都是相对较高的，同时通过借助硝化杆菌的氧气消耗量与过氧电极之间存在的线性关系，对亚硝酸盐的浓度进行精确性的计算。
2.2监测SO 2 的传感器
自然界中的二氧化硫会在一定程度上加大酸雨与酸雾形成的可能性，同时也会对大气环境造成较为严重的污染。相关研究者为了对大气中的二氧化硫进行合理的监测，其把含有一定量的亚硫酸盐氧化酶成分的肝微粒体放置于醋酸纤维膜内形成亚细胞类脂类物质，其与氧电极结合构成安培型生物传感器，该传感器可以对二氧化硫形成酸雨和酸雾的过程进行全面性的分析。亚细胞类脂类物质在对亚硫酸盐进行氧化的过程中，也会消耗一定量的氧气，使得氧电极周围的氧气浓度有所下降，同时会产生电流效应，最终显示出亚硫酸盐的浓度值。
2.3监测甲烷的传感器
甲烷属于一种清洁性的燃料，但当其在大气环境中的浓度达到百分之五到百分之十四时容易发生爆炸现象。有关研究发现，从自然物质中获取甲烷的氧化细菌，并将甲烷作为其唯一的呼吸能源，同时消耗氧气。借助该反应把甲烷氧化细菌放置于醋酸纤维膜内，通过传感器对甲烷进行实时监测。当甲烷运输到细菌池时，细菌会对甲烷进行吸收，该过程会有氧气的消耗，从而会引起传感器内部氧气浓度的降低，进一步使得电流量下降，最终获得有效地甲烷浓度值。
2.4监测CO 2的传感器
二氧化碳含量的增加会在一定程度上导致大气环境中温室效应的发生。常规的传感器通常会存在各种挥发性酸与离子的干扰。相关研究者利用自养微生物与氧电极的二氧化碳传感器，该传感器在二氧化碳浓度为百分之三到百分之十二时存在线性关系，且灵敏度较高，并且能够进行自动的、连续性的实时分析。中国研究者发明了一种借助指示剂对二氧化碳进行监测的光纖化学传感器，该传感器具有能耗低、体积小等优点，其适合于对现场进行长期性的自动监测。
2.5监测其他气体的传感器
甲醛是一种对人体健康产生重要危害的有毒物质，其具有长期性、隐蔽性以及潜伏性的特点。中国研究学者在综合分析国外研究情况的基础上，对甲醛传感器展开了相关方面的研究。其主要着力于对甲醛的光化学、电化学、金属氧化物、表面声波等传感器的相关特性展开探讨。例如，将发光细菌固定于聚乙烯醇凝胶中，并将其与信号转换器结合在一起，其便可将光信号转化成电信号，之后通过遥感器进行接收，对待测物质的毒性及浓度进行有效地监测。此外，一些研究者利用埃希氏菌作基质，借助琼脂对其进行固定，并与传感器相组合构成生物传感器。借助其对大气环境进行连续性的监测，对大气中甲苯、苯等有毒物质的浓度变化进行实时性的监测。
3总结
近几年来，环境污染问题亟待解决，并对人类的生活造成了较为严重的影响，因此该问题已经发展成为人类广泛关注的社会难题，人类正在致力于对环境监测研究。传感器监测是一种对大气环境进行监测分析的主要方式之一，其可以对大气环境进行持续性、及时性的监测，此外，其所拥有很大的发展潜力以及所具有的多种优势也是其他方式所不能具备的。但是，由于该技术在运用过程中存在一些缺点，这需要我们进行更加深入研究与探讨。■
参考文献
[1]郝学元.用于环境参数测量的传感器实验平台构建[J].实验科学与技术，2012，10（6）：9-10.
[2]于拴道，张江亚，唐尧华等.环境温、湿度及光照三合一传感器设计[J].电子科技，2011，24（6）：112-115.
[3]焦凤昌，龚仁喜，臧慧等.一种新型的无线低功耗环境指数传感器[J].传感器与微系统，2013，32（8）：81-84.
[4]张馨，郭瑞，郑文刚等.温室环境专用低功耗无线CO2传感器与校对方法研究[J].新疆农业科学，2014，51（6）：1028-1036.
【关键词】传感器；大气环境监测；应用分析；发展前景
随着社会的不断发展，人类在自然环境的活动日益频繁，为了取得一定的经济效益，人类对自然资源的运用、消耗及浪费程度也日益严重。这种现象不仅给自然资源造成了严重的破坏，同时也对自然环境产生了较为严重的污染，这对人类的健康、生活的质量等多方面都带来较为严重的影响，这就需要人类对自然环境进行全面性的监测。传感器技术是一种专一型、小型化的仪器，其具有高灵敏性、低成本、高适用性等优点，因此其所具备的发展潜能是巨大的，人类对传感器的分析与研究也是十分迫切的。
1传感器的类型及运行原理
1.1传感器的类型
传感器是一种将物理能和化学能转变成电信号的配件，按照运行原理可将其分为化学传感器与物理传感器两大类。化学传感器主要是通过将化学吸附、化学反应等现象转变成电信号以达到信息传递目的的仪器。物理传感器则是将监测过程中的极化现象、电压效应、热电反应、磁致伸缩、磁电效应等转变成有用的电信号，以此实现信息传递目的的过程。
1.2传感器的运行原理
传感器系统通常是由分子识别系统与转化系统两个子系统组合而成的。分子识别系统的主要作用是对被监测的对象进行合理性的识别，其主要功能是将化学能与物理能进行转化的过程，此外，传感器的质量选择过程也起到至关重要的作用。分子识别系统在对识别对象进行监测的过程中，首先是与识别对象进行初步的接触，随之产生电变化、光变化、化学变化与热变化等现象，这些现象都会直接性的转变为与之相适应的电信号。
2传感器在大气环境监测中的应用
2.1 监测N Ox气体的传感器
氮氧化合物是大气污染物之一，同时也是引起光化学反应的主要污染物。矿石等化石燃料进行燃烧的过程中，不可避免的会有产生NO 2 与NO ，这些气体会对大气环境造成较为严重的污染。对NO 2进行监测的传感器的工作原理是，氮氧化合物在氧电极上发生反应，值得注意的是，硝化杆菌是通过硝酸盐转化而来，其能够使硝化杆菌的呼吸功能有效增加，并降低氧电极反应过程中的氧气浓度，以此来争夺NO2 。因为硝化杆菌主要是通过硝酸盐转化形成的，所以其所具有的选择性与抗干扰性都是相对较高的，同时通过借助硝化杆菌的氧气消耗量与过氧电极之间存在的线性关系，对亚硝酸盐的浓度进行精确性的计算。
2.2监测SO 2 的传感器
自然界中的二氧化硫会在一定程度上加大酸雨与酸雾形成的可能性，同时也会对大气环境造成较为严重的污染。相关研究者为了对大气中的二氧化硫进行合理的监测，其把含有一定量的亚硫酸盐氧化酶成分的肝微粒体放置于醋酸纤维膜内形成亚细胞类脂类物质，其与氧电极结合构成安培型生物传感器，该传感器可以对二氧化硫形成酸雨和酸雾的过程进行全面性的分析。亚细胞类脂类物质在对亚硫酸盐进行氧化的过程中，也会消耗一定量的氧气，使得氧电极周围的氧气浓度有所下降，同时会产生电流效应，最终显示出亚硫酸盐的浓度值。
2.3监测甲烷的传感器
甲烷属于一种清洁性的燃料，但当其在大气环境中的浓度达到百分之五到百分之十四时容易发生爆炸现象。有关研究发现，从自然物质中获取甲烷的氧化细菌，并将甲烷作为其唯一的呼吸能源，同时消耗氧气。借助该反应把甲烷氧化细菌放置于醋酸纤维膜内，通过传感器对甲烷进行实时监测。当甲烷运输到细菌池时，细菌会对甲烷进行吸收，该过程会有氧气的消耗，从而会引起传感器内部氧气浓度的降低，进一步使得电流量下降，最终获得有效地甲烷浓度值。
2.4监测CO 2的传感器
二氧化碳含量的增加会在一定程度上导致大气环境中温室效应的发生。常规的传感器通常会存在各种挥发性酸与离子的干扰。相关研究者利用自养微生物与氧电极的二氧化碳传感器，该传感器在二氧化碳浓度为百分之三到百分之十二时存在线性关系，且灵敏度较高，并且能够进行自动的、连续性的实时分析。中国研究者发明了一种借助指示剂对二氧化碳进行监测的光纖化学传感器，该传感器具有能耗低、体积小等优点，其适合于对现场进行长期性的自动监测。
2.5监测其他气体的传感器
甲醛是一种对人体健康产生重要危害的有毒物质，其具有长期性、隐蔽性以及潜伏性的特点。中国研究学者在综合分析国外研究情况的基础上，对甲醛传感器展开了相关方面的研究。其主要着力于对甲醛的光化学、电化学、金属氧化物、表面声波等传感器的相关特性展开探讨。例如，将发光细菌固定于聚乙烯醇凝胶中，并将其与信号转换器结合在一起，其便可将光信号转化成电信号，之后通过遥感器进行接收，对待测物质的毒性及浓度进行有效地监测。此外，一些研究者利用埃希氏菌作基质，借助琼脂对其进行固定，并与传感器相组合构成生物传感器。借助其对大气环境进行连续性的监测，对大气中甲苯、苯等有毒物质的浓度变化进行实时性的监测。
3总结
近几年来，环境污染问题亟待解决，并对人类的生活造成了较为严重的影响，因此该问题已经发展成为人类广泛关注的社会难题，人类正在致力于对环境监测研究。传感器监测是一种对大气环境进行监测分析的主要方式之一，其可以对大气环境进行持续性、及时性的监测，此外，其所拥有很大的发展潜力以及所具有的多种优势也是其他方式所不能具备的。但是，由于该技术在运用过程中存在一些缺点，这需要我们进行更加深入研究与探讨。■
参考文献
[1]郝学元.用于环境参数测量的传感器实验平台构建[J].实验科学与技术，2012，10（6）：9-10.
[2]于拴道，张江亚，唐尧华等.环境温、湿度及光照三合一传感器设计[J].电子科技，2011，24（6）：112-115.
[3]焦凤昌，龚仁喜，臧慧等.一种新型的无线低功耗环境指数传感器[J].传感器与微系统，2013，32（8）：81-84.
[4]张馨，郭瑞，郑文刚等.温室环境专用低功耗无线CO2传感器与校对方法研究[J].新疆农业科学，2014，51（6）：1028-1036.