自动控制的CO2培养箱目前主要有三种形式的传感器：热导(TC)、红外线(TR)、超声波。
热导(TC)是通过电阻值的变化检测CO2浓度。传感器中固定有两根表面有防腐层的电阻丝，阻值相同，一根密封，一根外漏。两根电阻丝作为电桥的两个臂，加入CO2后，引起漏出的电阻丝阻值变化，电桥平衡被破坏。根据信号大小的变化，测量CO2浓度。 热导传感器简单，，线性较好，用的多。缺点是反应慢（因此只能慢慢加气），会腐蚀，容易零位漂移，所以一般仪器使用说明书上都要求使用2-6个月要做零点校正。否则会产生的误差。
红外线(TR)传感器是用红外线为介质即通过CO2气体对红外线的吸收来测定CO2浓度。其线性好，灵敏度高，可以测到0-20ppm ， 结构比较复杂，价格比较贵，广泛用于对空气、温室CO2的测量。但在CO2培养箱上使用不多，因为培养室内温度高，湿度大，传感器本身不能放入培养室，要用气泵从培养室将气抽出来，通过加温或制冷，使水气不凝结，检测后再送回培养室。传感器内还装有同步电机，因此运动部件多，线路复杂，影响使用寿命。
超声波传感器是以超声波作为检测手段来检测CO2浓度。超声波通过不同介质时传播的速度是不同的，超声波通过空气时是334M/分钟，通过CO2时是274.6M/分钟，利用这种差别检测CO2浓度的变化。超声波传感器没有运动部件，高湿度不受影响，使用寿命长，国内有少量生产。
上述三种形式都能对CO2浓度检测，各有其优缺点。要实现自动控制，能检测CO2浓度，检测的结果对比设定值再进行补充，使其维持在设定范围，在控制形式上是一个闭环。这三种形式的CO2培养箱精度高，稳定性好，省气，现代实验室应该选择自动控制的CO2培养箱。

还有一种配气式的CO2培养箱，是早期传感器技术落后时的产物。配气式的CO2培养箱使用两支玻璃管流量计，不停的对培养室充气，的时间后培养室CO2浓度就接近流量计的配气比例，箱内CO2浓度不能检测、显示、反馈，在控制形式上是一个开环。因温度和CO2气的压力变化，计要随时人工调节，又称手动式。这种形式的CO2培养箱精度低，稳定性差，耗气大，恢复慢，但价格比较便宜，适合短时间培养

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