化學傳感器（Chemical   sensor）化學傳感器對各種化學物質敏感，并將其與化學量相關聯(lián)（如濃度、濕度、成分等）轉換成相應的信號（如光信號、電信號、聲信號）的一類檢測裝置?；瘜W傳感器的種類和數(shù)量很多，按其傳感方式可分為接觸式化學傳感器和非接觸式化學傳感器；根據(jù)結構形式，化學傳感器可分為單獨的傳感器、組裝集成化學傳感器；根據(jù)檢測對象，可分為氣體傳感器、濕敏傳感器、離子敏傳感器、生物傳感器；電化學傳感器可以根據(jù)工作原理進行劃分、光化學傳感器、熱化學傳感器、質量化學傳感器；根據(jù)使用目的的不同，化學傳感器可大致分為測量和控制兩大類，并可細分為單獨或組合使用的環(huán)境用途、生產(chǎn)用、醫(yī)療用、生活用等。

化學傳感器是獲得具有良好選擇性的化學量信息的重要手段、靈敏度高、分析速度快、成本低、復雜系統(tǒng)在線連續(xù)監(jiān)測的特點已廣泛應用于環(huán)境監(jiān)測中、醫(yī)療、工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品、食品、生物、安全、軍事、科學實驗和其他領域中化學量的檢測和控制。

化學傳感器基于化學反應、以選擇性方式、響應待分析的特定物質，以便對分析介質進行定性或定量測定，并將化學物質與化學物質混合（電解質、化合物、分子、離子等）的狀態(tài)、變化被定性或定量地轉換成相應的信號（如光信號、電信號、聲信號）的一類檢測裝置；它是將特定化學物質的類型和濃度轉換成電信號的功能元件。它主要使用被測物質中的敏感材料和分子、當離子或生物物質相互接觸時，它們會直接或間接引起電信號如電極或電勢的變化。

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

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

按結構形式分：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，膜完成電信號的轉換功能，接收和轉換部分分開，有利于分別優(yōu)化各個功能。組裝集成化學傳感器：如半導體氣體傳感器，將分子捕獲功能和電流轉換功能在同一部分進行，有利于化學傳感器的小型化。

按檢測對象分：氣敏傳感器：氣體傳感器主要用于監(jiān)測氣體的濃度或成分，也分為半導體氣體傳感器、固體電解質氣體傳感器、接觸式燃燒氣體傳感器、光學干涉氣體傳感器、晶體振蕩氣體傳感器和電化學氣體傳感器等。

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

離子敏傳感器：離子敏感傳感器是一種對離子有選擇性響應的離子選擇性電極。它基于對離子具有選擇性響應的膜產(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的液膜和聚合物膜。

生物傳感器：生物傳感器是一種對生物物質敏感并將其濃度轉換成電信號進行檢測的儀器。

按工作原理分：電化學傳感器：電化學傳感器是現(xiàn)代化學分析和測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反應，然后通過特定的換能器將這種感知信息轉化為可識別的信息、與目標物質的濃度變化成比例的電信號，從而定性或定量地分析和檢測目標物質。電化學傳感器可分為電位傳感器、電流型傳感器、三種電導傳感器。

光化學傳感器：光化學傳感器用于在電磁輻射下產(chǎn)生傳感元件的分析信號。通過與分析物濃度相關的獨特光學參數(shù)的變化來評估輻照與樣品之間的相互作用。

熱化學傳感器：基于化學反應過程中熱量的釋放或吸收，傳感信號一般是溫度變化。傳感器的結構是將反應層放在測溫元件的敏感端，反應層的能量變化以溫度變化的形式發(fā)出信號。

質量化學傳感器：質量化學傳感器是指傳感器敏感材料通過被測物質的吸附而產(chǎn)生的電學特性、質量特性、一種因幾何特性變化而產(chǎn)生信號輸出的傳感器。

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

化學傳感器的結構由兩個關鍵部分組成：接收（識別）元件和轉換元件。接收（識別）元素是指一類具有選擇性捕獲待測化學物質形狀或分子結構功能的元素；轉換元件是指被測物體的化學參數(shù)（如濃度等）與傳導系統(tǒng)連接并將其轉換為可測量的信號（如光信號、電信號）的一類元件。

化學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的化學物質，并與之發(fā)生一系列化學反應；轉換元件將接收元件與待測物體反應中的某一化學參數(shù)轉換成相應的光、電、聲音和其他信號，然后通過轉換電路，光、電、將聲學響應信號轉換為人們需要的分析信號，從而檢測待檢測物體的內(nèi)容。

接收元件中的分子識別系統(tǒng)是決定整個化學傳感器的關鍵因素。因此，化學傳感器研究的主要問題是分子識別系統(tǒng)的選擇以及如何將分子識別系統(tǒng)與合適的傳導系統(tǒng)連接起來。傳導系統(tǒng)接收識別系統(tǒng)響應信號并通過電極、光纖或質量敏感元件將以電壓響應信號、電流轉換電信號輸出。

化學傳感器是獲得具有良好選擇性的化學量信息的重要手段、靈敏度高、分析速度快、成本低、復雜系統(tǒng)在線連續(xù)監(jiān)測的特點已廣泛應用于環(huán)境監(jiān)測中、醫(yī)療、工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品、食品、生物、安全、軍事、科學實驗和其他領域中化學量的檢測和控制。

用于測定DNA序列：人類遺傳病和某些傳染病的早期診斷是基于對已知異常堿基序列的檢測。但是傳統(tǒng)的特定序列分析非常耗時、費力、昂貴、難以自動化等問題。具有序列選擇性的電化學傳感技術可以快速低成本地檢測特定序列、它易于集成和自動化，因此受到廣泛關注。

用于環(huán)境監(jiān)測：電化學傳感器可用于檢測污染物、致癌物分子鑒定的研究價值在于建立快速、探索污染物的靈敏電化學檢測方法、致癌物與其他分子的相互作用機制。

金屬離子檢測中的應用：重金屬離子檢查方法一般可分為三類。電化學傳感器檢測方法操作步驟簡單，投資少，因此這種重金屬離子檢測方法得到了廣泛應用，并對相應行業(yè)產(chǎn)生了很大影響。因此，我們必須更加重視電化學傳感器的應用和技術創(chuàng)新。在重金屬離子檢測過程中，可以通過多過程集成的方式對電極進行一定程度的修飾，實現(xiàn)對重金屬離子鉛和鎘的檢測。根據(jù)相應的檢測標準，對金屬離子進行檢測，并與各個檢測結論進行綜合比較，對提高傳感器檢測結論的準確性有很大的作用，利用這個檢測可以得到科學、平穩(wěn)的使用性能。

在酚類化合物檢測中的應用：當使用電化學傳感器檢測酚類化合物時，我們必須注意此類成分的固有風險。由于酚類化合物廣泛分布于社會環(huán)境和生態(tài)環(huán)境中，會對人體健康造成極大的危害，因此酚類化合物作為需要限制檢查和測量的成分，在電化學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發(fā)生顯著的催化反應，這在電化學傳感器的生產(chǎn)和制造中起著很大的作用因此，在檢測酚類酸值指標時，有必要加強電化學傳感器的應用。

農(nóng)藥殘留檢測的應用：在農(nóng)業(yè)種植的實施中，頻繁使用農(nóng)藥會對公眾造成更大的隱患生活環(huán)境例如，在農(nóng)副產(chǎn)品中頻繁或過量使用農(nóng)藥會對公眾造成很大的不良影響健康。所以在探索的過程中，科研人員就產(chǎn)生了這種電化學傳感器，可以檢測農(nóng)產(chǎn)品中是否有有毒物質，有毒成分是否超標利用電化學傳感器可以檢測和測量農(nóng)副產(chǎn)品中不同的有毒物質。這是電化學傳感器在農(nóng)業(yè)種植中的合理應用我們應該對這種傳感器在農(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)具體情況實施持續(xù)的工藝改進。

在多環(huán)芳烴檢測中的應用：在對多環(huán)芳烴成分進行檢驗和測量時，應綜合考慮該類成分的有毒有害特性和致癌性。由于水中的多環(huán)芳烴相對較少，其含量范圍通常為1×10-9na/mL。因此，很難完成對該組件的檢查和測量。因此，對于這一現(xiàn)象，研究人員開發(fā)了一種高靈敏度的電化學傳感器，便于更準確合理地完成對水環(huán)境中多環(huán)芳烴的檢測和測量。實際運行表明，該光纖熒光檢測傳感器對多環(huán)芳烴的檢測極限可達5×106-10μmol/L。同時，研究人員還指出，還可以使用具有各種飽和度的熒光檢測分子來分析蒽的含量。與以往的檢驗測量方法相比，光纖熒光檢測傳感器的檢驗測量結論更準確，現(xiàn)場采樣時間更短，是一種更合理的檢驗測量方法。

化學傳感器

空氣濕度檢測中的應用：環(huán)境濕度是大氣自然環(huán)境的主要指標，與人體汽化熱密切相關高熱高濕時，因體內(nèi)水分不便揮發(fā)而熱當濕度高溫度低時，人體內(nèi)的散熱過程強烈，容易引起風寒和冰凍。人體最適宜的溫度為18 ~ 22℃，空氣相對濕度為35%～65%RH。在自然環(huán)境和健康檢測中，它常用于濕球濕度計、儀器設備如手動濕度溫度計和通風濕度溫度計測量空氣的相對濕度。

二氧化硫檢測的應用：二氧化硫是酸雨和空氣污染的關鍵因素。利用傳感器檢測二氧化硫可以提高檢測效率和準確性。測試時，離子交換膜為固體高分子化合物，膜的一面含有對電極和參比電極的內(nèi)部電解質，另一面嵌入鉑電極，形成二氧化硫傳感器。

用于藥物的檢測：許多藥物與核酸之間存在可逆的相互作用，核酸是現(xiàn)代新藥開發(fā)的首選電化學DNA生物傳感器不僅可以用于特定基因的檢測，還可以用于檢測一些與DNA結合的藥物以及設計新的藥物分子。藥物結構對傳感器響應的影響是用DNA修飾電極研究藥物與DNA相互作用的基礎。

在臨床上的應用：生物傳感器在臨床上的應用無非是研究和建立體液中各種化學成分的測定方法。與臨床大型自動分析裝置相比，生物傳感器測量具有必要的靈活性，可以滿足個體患者的緊急需求，并且在監(jiān)測方面更具優(yōu)勢，可以連續(xù)監(jiān)測多項生化指標；小型和專門的傳感器檢測系統(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；即可進行離體（invitro）樣本檢測，還要在體內(nèi)進行（invivo）樣品檢測；因為傳感器元件做得非常小，所以可以靈敏地選擇要測量的對象；此外，由于傳感器對許多因素具有敏捷的響應，所以它被廣泛用于人造器官中。

在礦產(chǎn)資源勘探中的應用：海洋固體礦產(chǎn)資源成礦環(huán)境和海底異常狀況探測系統(tǒng)研制成功（水深1000米~ 4000米，溫度：40攝氏度~400攝氏度）研制了用于探測海洋主要固體礦產(chǎn)資源成礦環(huán)境的低溫高壓化學傳感器和pH、H2、H2S高溫高壓傳感器系列及其檢測校正平臺。通過多傳感器的集成和信息記錄存儲系統(tǒng)的開發(fā)，實現(xiàn)了對深海的長期觀測和導航多參數(shù)檢測。

在生產(chǎn)過程分析中的應用：在工業(yè)生產(chǎn)過程中，利用成分自動分析傳感器自動測量混合氣體的成分和混合物中某些物質的含量或性質，為操作人員控制生產(chǎn)過程提供有用的參數(shù)，或送入計算機進行數(shù)據(jù)處理，實現(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)過程中原材料中間產(chǎn)品和成品的質量。這個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，如果與微型計算機相結合，對成分參數(shù)和其他參數(shù)進行綜合分析和處理，將更容易提高調整質量和實現(xiàn)高質量、高產(chǎn)低耗的目標。