化學(xué)傳感器（Chemical   sensor）化學(xué)傳感器對(duì)各種化學(xué)物質(zhì)敏感，并將其與化學(xué)量相關(guān)聯(lián)（如濃度、濕度、成分等）轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的信號(hào)（如光信號(hào)、電信號(hào)、聲信號(hào)）的一類(lèi)檢測(cè)裝置?；瘜W(xué)傳感器的種類(lèi)和數(shù)量很多，按其傳感方式可分為接觸式化學(xué)傳感器和非接觸式化學(xué)傳感器；根據(jù)結(jié)構(gòu)形式，化學(xué)傳感器可分為單獨(dú)的傳感器、組裝集成化學(xué)傳感器；根據(jù)檢測(cè)對(duì)象，可分為氣體傳感器、濕敏傳感器、離子敏傳感器、生物傳感器；電化學(xué)傳感器可以根據(jù)工作原理進(jìn)行劃分、光化學(xué)傳感器、熱化學(xué)傳感器、質(zhì)量化學(xué)傳感器；根據(jù)使用目的的不同，化學(xué)傳感器可大致分為測(cè)量和控制兩大類(lèi)，并可細(xì)分為單獨(dú)或組合使用的環(huán)境用途、生產(chǎn)用、醫(yī)療用、生活用等。

化學(xué)傳感器是獲得具有良好選擇性的化學(xué)量信息的重要手段、靈敏度高、分析速度快、成本低、復(fù)雜系統(tǒng)在線(xiàn)連續(xù)監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)已廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)中、醫(yī)療、工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品、食品、生物、安全、軍事、科學(xué)實(shí)驗(yàn)和其他領(lǐng)域中化學(xué)量的檢測(cè)和控制。

化學(xué)傳感器基于化學(xué)反應(yīng)、以選擇性方式、響應(yīng)待分析的特定物質(zhì)，以便對(duì)分析介質(zhì)進(jìn)行定性或定量測(cè)定，并將化學(xué)物質(zhì)與化學(xué)物質(zhì)混合（電解質(zhì)、化合物、分子、離子等）的狀態(tài)、變化被定性或定量地轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的信號(hào)（如光信號(hào)、電信號(hào)、聲信號(hào)）的一類(lèi)檢測(cè)裝置；它是將特定化學(xué)物質(zhì)的類(lèi)型和濃度轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的功能元件。它主要使用被測(cè)物質(zhì)中的敏感材料和分子、當(dāng)離子或生物物質(zhì)相互接觸時(shí)，它們會(huì)直接或間接引起電信號(hào)如電極或電勢(shì)的變化。

化學(xué)傳感器的種類(lèi)和數(shù)量很多，各種器件的轉(zhuǎn)換原理不同，其分類(lèi)方法也不同。

按傳感方式分：根據(jù)傳感方式，化學(xué)傳感器可分為接觸式化學(xué)傳感器和非接觸式化學(xué)傳感器。

按結(jié)構(gòu)形式分：分離型傳感器：比如離子傳感器，液膜或者固體膜都有接收器的功能，膜完成電信號(hào)的轉(zhuǎn)換功能，接收和轉(zhuǎn)換部分分開(kāi)，有利于分別優(yōu)化各個(gè)功能。組裝集成化學(xué)傳感器：如半導(dǎo)體氣體傳感器，將分子捕獲功能和電流轉(zhuǎn)換功能在同一部分進(jìn)行，有利于化學(xué)傳感器的小型化。

按檢測(cè)對(duì)象分：氣敏傳感器：氣體傳感器主要用于監(jiān)測(cè)氣體的濃度或成分，也分為半導(dǎo)體氣體傳感器、固體電解質(zhì)氣體傳感器、接觸式燃燒氣體傳感器、光學(xué)干涉氣體傳感器、晶體振蕩氣體傳感器和電化學(xué)氣體傳感器等。

濕敏傳感器：濕度傳感器是測(cè)量環(huán)境中水分含量的傳感器，也分為電解質(zhì)型、高分子式、陶瓷和半導(dǎo)體濕度傳感器。

離子敏傳感器：離子敏感傳感器是一種對(duì)離子有選擇性響應(yīng)的離子選擇性電極。它基于對(duì)離子具有選擇性響應(yīng)的膜產(chǎn)生膜電位的原理。離子傳感器的敏感膜是一層玻璃膜、聚氯乙烯PVC膜廣泛用作溶有活性物質(zhì)的液膜和聚合物膜。

生物傳感器：生物傳感器是一種對(duì)生物物質(zhì)敏感并將其濃度轉(zhuǎn)換成電信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)的儀器。

按工作原理分：電化學(xué)傳感器：電化學(xué)傳感器是現(xiàn)代化學(xué)分析和測(cè)定中的一種特殊傳感器。它主要利用污染物在電極表面的電化學(xué)反應(yīng)，然后通過(guò)特定的換能器將這種感知信息轉(zhuǎn)化為可識(shí)別的信息、與目標(biāo)物質(zhì)的濃度變化成比例的電信號(hào)，從而定性或定量地分析和檢測(cè)目標(biāo)物質(zhì)。電化學(xué)傳感器可分為電位傳感器、電流型傳感器、三種電導(dǎo)傳感器。

光化學(xué)傳感器：光化學(xué)傳感器用于在電磁輻射下產(chǎn)生傳感元件的分析信號(hào)。通過(guò)與分析物濃度相關(guān)的獨(dú)特光學(xué)參數(shù)的變化來(lái)評(píng)估輻照與樣品之間的相互作用。

熱化學(xué)傳感器：基于化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中熱量的釋放或吸收，傳感信號(hào)一般是溫度變化。傳感器的結(jié)構(gòu)是將反應(yīng)層放在測(cè)溫元件的敏感端，反應(yīng)層的能量變化以溫度變化的形式發(fā)出信號(hào)。

質(zhì)量化學(xué)傳感器：質(zhì)量化學(xué)傳感器是指?jìng)鞲衅髅舾胁牧贤ㄟ^(guò)被測(cè)物質(zhì)的吸附而產(chǎn)生的電學(xué)特性、質(zhì)量特性、一種因幾何特性變化而產(chǎn)生信號(hào)輸出的傳感器。

按使用目的分：根據(jù)使用目的的不同，化學(xué)傳感器可大致分為測(cè)量和控制兩大類(lèi)，并可細(xì)分為單獨(dú)或組合使用的環(huán)境用途、生產(chǎn)用、醫(yī)療用、生活用等。

化學(xué)傳感器的結(jié)構(gòu)由兩個(gè)關(guān)鍵部分組成：接收（識(shí)別）元件和轉(zhuǎn)換元件。接收（識(shí)別）元素是指一類(lèi)具有選擇性捕獲待測(cè)化學(xué)物質(zhì)形狀或分子結(jié)構(gòu)功能的元素；轉(zhuǎn)換元件是指被測(cè)物體的化學(xué)參數(shù)（如濃度等）與傳導(dǎo)系統(tǒng)連接并將其轉(zhuǎn)換為可測(cè)量的信號(hào)（如光信號(hào)、電信號(hào)）的一類(lèi)元件。

化學(xué)傳感器的工作原理基本如下：接收元件選擇性地捕獲待檢測(cè)的化學(xué)物質(zhì)，并與之發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)；轉(zhuǎn)換元件將接收元件與待測(cè)物體反應(yīng)中的某一化學(xué)參數(shù)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的光、電、聲音和其他信號(hào)，然后通過(guò)轉(zhuǎn)換電路，光、電、將聲學(xué)響應(yīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為人們需要的分析信號(hào)，從而檢測(cè)待檢測(cè)物體的內(nèi)容。

接收元件中的分子識(shí)別系統(tǒng)是決定整個(gè)化學(xué)傳感器的關(guān)鍵因素。因此，化學(xué)傳感器研究的主要問(wèn)題是分子識(shí)別系統(tǒng)的選擇以及如何將分子識(shí)別系統(tǒng)與合適的傳導(dǎo)系統(tǒng)連接起來(lái)。傳導(dǎo)系統(tǒng)接收識(shí)別系統(tǒng)響應(yīng)信號(hào)并通過(guò)電極、光纖或質(zhì)量敏感元件將以電壓響應(yīng)信號(hào)、電流轉(zhuǎn)換電信號(hào)輸出。

化學(xué)傳感器是獲得具有良好選擇性的化學(xué)量信息的重要手段、靈敏度高、分析速度快、成本低、復(fù)雜系統(tǒng)在線(xiàn)連續(xù)監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)已廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)中、醫(yī)療、工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品、食品、生物、安全、軍事、科學(xué)實(shí)驗(yàn)和其他領(lǐng)域中化學(xué)量的檢測(cè)和控制。

用于測(cè)定DNA序列：人類(lèi)遺傳病和某些傳染病的早期診斷是基于對(duì)已知異常堿基序列的檢測(cè)。但是傳統(tǒng)的特定序列分析非常耗時(shí)、費(fèi)力、昂貴、難以自動(dòng)化等問(wèn)題。具有序列選擇性的電化學(xué)傳感技術(shù)可以快速低成本地檢測(cè)特定序列、它易于集成和自動(dòng)化，因此受到廣泛關(guān)注。

用于環(huán)境監(jiān)測(cè)：電化學(xué)傳感器可用于檢測(cè)污染物、致癌物分子鑒定的研究?jī)r(jià)值在于建立快速、探索污染物的靈敏電化學(xué)檢測(cè)方法、致癌物與其他分子的相互作用機(jī)制。

金屬離子檢測(cè)中的應(yīng)用：重金屬離子檢查方法一般可分為三類(lèi)。電化學(xué)傳感器檢測(cè)方法操作步驟簡(jiǎn)單，投資少，因此這種重金屬離子檢測(cè)方法得到了廣泛應(yīng)用，并對(duì)相應(yīng)行業(yè)產(chǎn)生了很大影響。因此，我們必須更加重視電化學(xué)傳感器的應(yīng)用和技術(shù)創(chuàng)新。在重金屬離子檢測(cè)過(guò)程中，可以通過(guò)多過(guò)程集成的方式對(duì)電極進(jìn)行一定程度的修飾，實(shí)現(xiàn)對(duì)重金屬離子鉛和鎘的檢測(cè)。根據(jù)相應(yīng)的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)金屬離子進(jìn)行檢測(cè)，并與各個(gè)檢測(cè)結(jié)論進(jìn)行綜合比較，對(duì)提高傳感器檢測(cè)結(jié)論的準(zhǔn)確性有很大的作用，利用這個(gè)檢測(cè)可以得到科學(xué)、平穩(wěn)的使用性能。

在酚類(lèi)化合物檢測(cè)中的應(yīng)用：當(dāng)使用電化學(xué)傳感器檢測(cè)酚類(lèi)化合物時(shí)，我們必須注意此類(lèi)成分的固有風(fēng)險(xiǎn)。由于酚類(lèi)化合物廣泛分布于社會(huì)環(huán)境和生態(tài)環(huán)境中，會(huì)對(duì)人體健康造成極大的危害，因此酚類(lèi)化合物作為需要限制檢查和測(cè)量的成分，在電化學(xué)傳感器中占有很大的空間。在電極的影響下，鄰苯二酚和鄰苯二酚會(huì)發(fā)生顯著的催化反應(yīng)，這在電化學(xué)傳感器的生產(chǎn)和制造中起著很大的作用因此，在檢測(cè)酚類(lèi)酸值指標(biāo)時(shí)，有必要加強(qiáng)電化學(xué)傳感器的應(yīng)用。

農(nóng)藥殘留檢測(cè)的應(yīng)用：在農(nóng)業(yè)種植的實(shí)施中，頻繁使用農(nóng)藥會(huì)對(duì)公眾造成更大的隱患生活環(huán)境例如，在農(nóng)副產(chǎn)品中頻繁或過(guò)量使用農(nóng)藥會(huì)對(duì)公眾造成很大的不良影響健康。所以在探索的過(guò)程中，科研人員就產(chǎn)生了這種電化學(xué)傳感器，可以檢測(cè)農(nóng)產(chǎn)品中是否有有毒物質(zhì)，有毒成分是否超標(biāo)利用電化學(xué)傳感器可以檢測(cè)和測(cè)量農(nóng)副產(chǎn)品中不同的有毒物質(zhì)。這是電化學(xué)傳感器在農(nóng)業(yè)種植中的合理應(yīng)用我們應(yīng)該對(duì)這種傳感器在農(nóng)副產(chǎn)品揮發(fā)中的巨大功效給予足夠的重視，并根據(jù)具體情況實(shí)施持續(xù)的工藝改進(jìn)。

在多環(huán)芳烴檢測(cè)中的應(yīng)用：在對(duì)多環(huán)芳烴成分進(jìn)行檢驗(yàn)和測(cè)量時(shí)，應(yīng)綜合考慮該類(lèi)成分的有毒有害特性和致癌性。由于水中的多環(huán)芳烴相對(duì)較少，其含量范圍通常為1×10-9na/mL。因此，很難完成對(duì)該組件的檢查和測(cè)量。因此，對(duì)于這一現(xiàn)象，研究人員開(kāi)發(fā)了一種高靈敏度的電化學(xué)傳感器，便于更準(zhǔn)確合理地完成對(duì)水環(huán)境中多環(huán)芳烴的檢測(cè)和測(cè)量。實(shí)際運(yùn)行表明，該光纖熒光檢測(cè)傳感器對(duì)多環(huán)芳烴的檢測(cè)極限可達(dá)5×106-10μmol/L。同時(shí)，研究人員還指出，還可以使用具有各種飽和度的熒光檢測(cè)分子來(lái)分析蒽的含量。與以往的檢驗(yàn)測(cè)量方法相比，光纖熒光檢測(cè)傳感器的檢驗(yàn)測(cè)量結(jié)論更準(zhǔn)確，現(xiàn)場(chǎng)采樣時(shí)間更短，是一種更合理的檢驗(yàn)測(cè)量方法。

化學(xué)傳感器

空氣濕度檢測(cè)中的應(yīng)用：環(huán)境濕度是大氣自然環(huán)境的主要指標(biāo)，與人體汽化熱密切相關(guān)高熱高濕時(shí)，因體內(nèi)水分不便揮發(fā)而熱當(dāng)濕度高溫度低時(shí)，人體內(nèi)的散熱過(guò)程強(qiáng)烈，容易引起風(fēng)寒和冰凍。人體最適宜的溫度為18 ~ 22℃，空氣相對(duì)濕度為35%～65%RH。在自然環(huán)境和健康檢測(cè)中，它常用于濕球濕度計(jì)、儀器設(shè)備如手動(dòng)濕度溫度計(jì)和通風(fēng)濕度溫度計(jì)測(cè)量空氣的相對(duì)濕度。

二氧化硫檢測(cè)的應(yīng)用：二氧化硫是酸雨和空氣污染的關(guān)鍵因素。利用傳感器檢測(cè)二氧化硫可以提高檢測(cè)效率和準(zhǔn)確性。測(cè)試時(shí)，離子交換膜為固體高分子化合物，膜的一面含有對(duì)電極和參比電極的內(nèi)部電解質(zhì)，另一面嵌入鉑電極，形成二氧化硫傳感器。

用于藥物的檢測(cè)：許多藥物與核酸之間存在可逆的相互作用，核酸是現(xiàn)代新藥開(kāi)發(fā)的首選電化學(xué)DNA生物傳感器不僅可以用于特定基因的檢測(cè)，還可以用于檢測(cè)一些與DNA結(jié)合的藥物以及設(shè)計(jì)新的藥物分子。藥物結(jié)構(gòu)對(duì)傳感器響應(yīng)的影響是用DNA修飾電極研究藥物與DNA相互作用的基礎(chǔ)。

在臨床上的應(yīng)用：生物傳感器在臨床上的應(yīng)用無(wú)非是研究和建立體液中各種化學(xué)成分的測(cè)定方法。與臨床大型自動(dòng)分析裝置相比，生物傳感器測(cè)量具有必要的靈活性，可以滿(mǎn)足個(gè)體患者的緊急需求，并且在監(jiān)測(cè)方面更具優(yōu)勢(shì)，可以連續(xù)監(jiān)測(cè)多項(xiàng)生化指標(biāo)；小型和專(zhuān)門(mén)的傳感器檢測(cè)系統(tǒng)非常適合一般的基層醫(yī)院，并且不需要等待一定的數(shù)量（批量）樣品才可檢測(cè)；即可進(jìn)行離體（invitro）樣本檢測(cè)，還要在體內(nèi)進(jìn)行（invivo）樣品檢測(cè)；因?yàn)閭鞲衅髟龅梅浅Ｐ。钥梢造`敏地選擇要測(cè)量的對(duì)象；此外，由于傳感器對(duì)許多因素具有敏捷的響應(yīng)，所以它被廣泛用于人造器官中。

在礦產(chǎn)資源勘探中的應(yīng)用：海洋固體礦產(chǎn)資源成礦環(huán)境和海底異常狀況探測(cè)系統(tǒng)研制成功（水深1000米~ 4000米，溫度：40攝氏度~400攝氏度）研制了用于探測(cè)海洋主要固體礦產(chǎn)資源成礦環(huán)境的低溫高壓化學(xué)傳感器和pH、H2、H2S高溫高壓傳感器系列及其檢測(cè)校正平臺(tái)。通過(guò)多傳感器的集成和信息記錄存儲(chǔ)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)深海的長(zhǎng)期觀測(cè)和導(dǎo)航多參數(shù)檢測(cè)。

在生產(chǎn)過(guò)程分析中的應(yīng)用：在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，利用成分自動(dòng)分析傳感器自動(dòng)測(cè)量混合氣體的成分和混合物中某些物質(zhì)的含量或性質(zhì)，為操作人員控制生產(chǎn)過(guò)程提供有用的參數(shù)，或送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。在成分分析儀的幫助下，我們可以了解生產(chǎn)過(guò)程中原材料中間產(chǎn)品和成品的質(zhì)量。這個(gè)控制明顯比控制其他參數(shù)要好（如溫度、流量、壓力等）直觀得多。特別是，如果與微型計(jì)算機(jī)相結(jié)合，對(duì)成分參數(shù)和其他參數(shù)進(jìn)行綜合分析和處理，將更容易提高調(diào)整質(zhì)量和實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、高產(chǎn)低耗的目標(biāo)。