הכלי העיקרי לקביעת הרכב וריכוז הגזים הוא חיישן הגז. מוליכים למחצה, בעירה קטליטית, מוליכות תרמית, אלקטרוכימיה, אינפרא אדום וצילום הם רק חלק מהמנגנונים המרכיבים את פעולת חיישן הגז. להלן תיאור של תיאוריות הפעולה השונות של חיישני גז:
1. חיישן לגז מוליכים למחצה
הוא מיוצר תוך שימוש במגוון חומרים מוליכים למחצה תחמוצת מתכת, ובטמפרטורה מסוימת, המוליכות החשמלית משתנה בהתאם להרכב הגז שמסביב.
2. חיישן לגז בעירה קטליטי
על פני הנגד הפלטינה, חיישן זה אמור להכין שכבת זרז עמידה בטמפרטורה גבוהה. הגז הדליק מזרז בעירה על פני השטח שלו בטמפרטורה מסוימת. עליית הטמפרטורה של נגד הפלטינה ושינוי ההתנגדות הם שמציתים את הבעירה. ריכוז הגז הדליק משפיע על ערך השינוי.
3. חיישן גז עבור מוליכות תרמית
המוליכות התרמית הספציפית של כל גז משתנה. ניתן לנצל את אלמנט המוליכות התרמית כדי להבדיל בין ההרכב של רכיב בין שני גזים או יותר כאשר המוליכות התרמית שלהם מגוונות באופן משמעותי.
4. חיישן גז באמצעות אלקטרוכימיה
הגזים הדליקים, הרעילים והמסוכנים שלו יכולים להתחמצן אלקטרוכימית או לשחזר במידה מסוימת. ניתן להשתמש בתגובות אלו כדי לזהות סוגים שונים של גזים ולמדוד ריכוזי גזים. ישנן מספר תת-סוגים של חיישני גז אלקטרוכימיים.
(1) חיישני גז מסוג תא גלווני (הידועים גם בשם חיישני גז מסוג Gavoni, חיישני גז מסוג תאי דלק וחיישני גז מסוג סוללה מודעים) פועלים על פי רעיון דומה לתאים יבשים; עם זאת, נעשה שימוש באלקטרודות גז במקום אלקטרודות פחמן מנגן של הסוללה. לסוג מסוים זה של חיישן גז יש מגוון מוגבל של יישומים ומגבלות רבות.
(2) חיישני גז מזן התאים האלקטרוליטיים הפוטנציאליים היציבים מצוינים למדידת גז התאוששות. לחיישן מסוג הסוללה המקורי יש עיקרון פעולה שונה מזה. התגובה האלקטרוכימית שלו מתרחשת בזמן שהוא נתון לזרם כוחני, הפועל כחיישן A אמיתי לניתוח קולומב. עבור בדיקת גזים מסוכנים ומזיקים, חיישן זה הוא כעת הסטנדרט.
(3) חיישן גז עם סוללת ריכוז. כוח אלקטרו-מוטיבי בריכוז יווצר במודע בין הגזים הפעילים מבחינה אלקטרוכימית משני צידי התא האלקטרוכימי. ריכוז הגז משפיע על חוזק הכוח האלקטרו-מוטורי. חיישן החמצן המצוי במכוניות משמש כהמחשה מצוינת לחיישן זה. חיישן, חיישן אלקטרוליט מוצק פחמן דו חמצני.
(4) תוך שימוש ברעיון שהזרם המגביל בתא אלקטרוכימי מחובר לריכוז הנשא, פותח חיישן למדידת ריכוז החמצן. חיישן זה משמש לבדיקת חמצן של מכוניות וכן למדידת ריכוז החמצן בפלדה מותכת.
5. חיישן אינפרא אדום
זהו חיישן דיוק, בעל חשיבות מדידה טובה מאוד. כיום, הוא מזהה בעיקר פחמימנים עם שרשרת פחמן נמוכה ו-CO2.
6. PID חיישן Photoion
קיים מקור אור אולטרה סגול, והגלאי יכול לזהות במהירות את היונים החיוביים והשליליים המיוצרים על ידי תרכובות כימיות כאשר הוא נרגש. מולקולה הופכת למיוננת כאשר היא סופגת אור UV עתיר אנרגיה; כתוצאה מהעירור הזה, המולקולה מייצרת אלקטרונים שליליים ויוצרת יונים חיוביים. הגלאי מגביר את הזרם החשמלי שחלקיקים מיוננים אלו מייצרים, ומאפשר למונה להראות את רמת ריכוז ה-PMM. היונים התאספו מיידית למולקולות האורגניות המקוריות שלהם לאחר שעברו דרך האלקטרודות.
