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光学式气体传感器的技术就是起步较晚，不过发展最快的技术之一。工业中经常使用的类型有红外线气体传感器、紫外线气体传感器、光电比色式气体传感器、化学发光式气体传感器、光散射式气体传感器等等。
红外线气体传感器的工作原理就是利用被测气体的红外吸收光谱特征或者热效应而实现气体浓度测量的，常用光谱范围1～25μm，常用的类型有DIR色散红外线式与NDIR非色散红外线式。日本岛津所生产的SOA-307/307Dx二氧化硫连续分析仪，测量方法是采用单光源双光柱非色散红外线吸收法，就是通过向被测 气体辐射宽带红外线并用波长选择检测器来选择指定频带，以此来测量SO2特定波长红外线辐射的吸收，他的测量范围为最小0～100ppm，最大可达 0～1vol%。
常用的紫外线气体传感器有不分光紫外线气体传感器与紫外荧光式气体传感器，前者和红外线吸收原理类似，也是基于实测气体对紫外线选择性地吸收，其吸收特性也遵守比尔定律，所使用的紫外波长范围是200～400nm。后者如紫外荧光式SO2气体传感器，也是一种干法式气体传感器，工作原理就是基于SO2分子接受紫外线能量成为激发态的SO2分子，在返回稳态时产生特征荧光，其发出的荧光强度与SO2浓度成正比。紫外荧光式气体传感器可做到不破坏样品而且连续自动测量大气中的SO2含量。其灵敏度可达测量范围的0～2×10 -7 ，稳定性可做到在24h的漂移为满刻度的±2%，重复性达±2%满刻度，并且共存的背景气体对测量的影响较小，具有寿命长，维修工作量小的显着优点。
光电比色气体传感器是基于比尔定律实现自动光电比色测量的，他的适用的分析对象有SO2、NO、碳氢化合物、卤素化合物等。化学发光式气体传感器是利用化学氧化反应伴有的光热生成原理而工作，常用的化学发光式气体传感器有臭氧传感器（利用O3-C2H4产生化学发光反应所放出的光子来测定臭氧）与化学发光式NO X气体传感器（利用O3的强氧化作用，使NO与O3发生化学发光反应来实现测量）。
光散射式气体传感器是利用光束与气体中的颗粒相互作用产生散射（前散射、边散射、后散射）来进行气体浊度或不透明度测量的，就是环境排放监测中最常用的气体传感器之一。
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