项目九 湿敏.ppt

　　（3）将±15 V直流稳压电源接入差动变压器实验模块中。差动变压器实验模块的输出Uo接主控台直流电压表。打开主控台总电源，预热5 min。 　　（4）用浸透酒精的小棉球，靠近传感器，并吹气两次，使酒精挥发进入传感器金属网内，观察电压表读数变化。 　　5.实验报告 　　酒精检测报警，常用于交通警检查是否酒后驾车，若需要这样一种传感器还须考虑哪些环节与因素？ * （二）湿敏传感器实验 　　1.实验目的 　　了解湿敏传感器的原理及应用范围。 　　2.实验仪器 　　湿敏传感器、湿敏座、干燥剂、棉球（自备）。　 * 　　湿度是指大气中水分的含量，通常采用绝对湿度和相对湿度两种方法表示，湿度是指单位体积中所含水蒸气的含量或浓度，用符号AH表示，相对湿度是指被测气体中的水蒸气压和该气体在相同温度下饱和水蒸气压的百分比，用符号%RH表示。湿度给出大气的潮湿程度，因此它是一个无量纲的值。实验中多用相对湿度概念。湿敏传感器种类较多，根据水分子易于吸附在固体表面渗透到固体内部的这种特性（称水分子亲和力），湿敏传感器可以分为水分子亲和力型和非水分子亲和力型，本实验所采用的属于 水分子亲和力型中的高分子材料湿敏元件。 　　3.实验原理 　　高分子电容式湿敏元件是利用元件的电容值随湿度变化的原理。具有感湿功能的高分子聚合物，例如，乙酸－丁酸纤维素和乙酸－丙酸纤维素等，做成薄膜，它们具有迅速吸湿和脱湿的能力，感湿薄膜覆在金箔电极（下电极）上，然后在感湿薄膜上再镀一层多孔金属膜（上电极），这样形成的一个平行板电容器就可以通过测量电容的变化来感觉空气湿度的变化。 * 　　4.实验内容与步骤 　　（1）湿敏传感器实验装置如图所示，红色线接+5 V电源，黑色线接地，蓝色线和黑色线分别接频率/转速表输入端和地。频率/转速表选择频率挡。记下此时频率/转速表的读数。 　　（2）将湿棉球放入湿敏腔内。并插上湿敏传感器探头，观察频率/转速表的变化。 湿敏传感器实验装置 * 　　（3）取出湿纱布，待数显表示值下降回复到原示值时，在干湿腔内被放入部分干燥剂，同样将湿度传感器置于湿敏腔孔上，观察数显表读数变化。 　　5.实验报告 输出频率f与相对湿度RH值对应，参考表，计算以上三种状态下空气相对湿度。 * * * 【知识要求】 　　1.了解气敏传感器的原理及应用范围。 　　2.了解气敏传感器的分类及工作特点。 　　3.通过与传统的气体检测传感器的比较，掌握气敏电阻的优越性。 　　4.了解湿敏传感器的原理及应用范围。 　　5.了解湿敏传感器的分类及工作特点。 　　6.了解气、湿敏传感器的发展方向。 　　重点：气敏电阻传感器的工作原理，湿敏电阻传感器的原理与应用。 * 【能力要求】 　　1.正确地识别各种气、湿敏传感器及其特点和其在整个工作系统中的作用。 　　2.在设计中，能够根据工作系统的特点，找出合适的传感器。 　　3.能够准确地判断出传感器的好坏。 　　4.能够设计一个简单的测量电路。 * （一） 半导体气敏传感器 主要物理特性 类型 气敏元件 检测气体 电阻型 电阻 表面控制型 SnO2、ZnO等的烧结体、薄膜、厚膜 可燃性气体 体控制型 La1-xSrCoO3、T-Fe2O3、氧化钛（烧结体）、氧化镁、SnO2 酒精、可燃性气体、氧气 非电阻型 二极管整流特性 表面控制型 铂硫化镉，铂氧化钛（金属半导体结型二极管） 氢气、一氧化碳、酒精 晶体管特性 铂栅、钯栅MOS场效应管 氢气、硫化氢 半导体气敏元件分类 * 　　1.电阻型半导体气敏材料的导电机理 N型半导体吸附气体时器件阻值变化图 * 　　2.电阻型半导体气敏传感器的结构 　　气敏传感器通常由气敏元件、加热器和封装体等三部分组成。气敏元件从制造工艺来分有烧结型、薄膜型和厚膜型三类。它们的典型结构如图所示。 半导体传感器的器件结构 * 　　直热式结构如图(a)、(b)所示。旁热式是将加热丝和敏感元件同时置于一个陶瓷管内，管外涂梳状金电极作测量极，在金电极外再涂上SnO2等材料，其结构如图(c)、(d)所示。 气敏器件结构与符号 * 　　3.气敏器件的基本特性 　　(1)SnO2系 　　烧结型、薄膜型和厚膜型SnO2气敏器件对气体的灵敏度特性如图所示。气敏元件的阻值Rt与空气中被测气体的浓度C成对数关系变化 SnO2气敏器件对气体的灵敏度特性 式中，n与气体检测灵敏度有关，除了随材料和气体种类不同而变化外，还会由于测量温度和添加剂的不同而发生大幅度变化；m为气体的分离度，随气体浓度变化而变化。对可燃性气体，在气敏材料SnO2中添加铂(Pt)或钯(Pd)等作为催化剂，可以提高其灵敏度和对气体的选择性。添加剂的成分和含量、元件的烧结温度和工作温度都将影响元件的选择性。 * 添加ThO2的SnO2气敏元件在不同浓