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传感器原理及应用模块五气体传感器及其应用511 气敏传感器概述
● 学习目标: 使学生认识、了解气敏电阻;了解气敏电阻的工作原理和特性。能分析应用电路。 ● 学习重点: (1)气敏电阻的工作原理; (2)气敏电阻的应用。 ● 学习难点: 气敏电阻的应用电路分析。 * 传感器原理及应用 模块五 气体传感器及其应用 5.1.1 气敏传感器概述 任务提出: 一般家庭厨房烹调热源有煤气、天然气、石油液化气等,由于这些可燃气体的泄漏、点火失误等原因,造成爆炸、火灾和中毒死伤事故的数字十分惊人。为了保障生命财产安全,要对厨房可燃气体泄漏进行检测。 任务: 自动控制排气扇和声光报警功能电路的设计 资讯 在现代社会的生产和生活中,人们往往会接触到各种各样的气体,需要对它们进行检测和控制。比如化工生产中气体成分的检测与控制;煤矿瓦斯浓度的检测与报警;环境污染情况的监测;煤气泄漏:火灾报警;燃烧情况的检测与控制等等。气敏电阻传感器就是一种将检测到的气体的成分和浓度转换为电信号的传感器。 它有半导体式、接触燃烧式、固体电解质式、电化学式、集成式等类型。 气敏传感器概述 常用气敏传感器 接触燃烧式气体传感器 电化学气敏传感器 半导体气敏传感器等。 检测元件一般为铂金属丝(也可表面涂铂、钯等稀有金属催化层),使用时对铂丝通以电流,保持300℃~400℃的高温,此时若与可燃性气体接触,可燃性气体就会在稀有金属催化层上燃烧,因此,铂丝的温度会上升,铂丝的电阻值也上升;通过测量铂丝的电阻值变化的大小,就知道可燃性气体的浓度。 一般利用液体(或固体、有机凝胶等)电解质,其输出形式可以是气体 直接氧化或还原产生的电流,也可以是离子作用于离子电极产生的电动势。 半导体气敏传感器具有灵敏度高、响应快、稳定性好、使用简单的特点,应用极其广泛;半导体气敏元件有N型和P型之分。 铂栅、钯栅MOS场效应晶体管 氢气、硫化氢 晶体 管特性 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 表 面 控 制 型 二极 管整 流特性 非 电 阻 型 氧化镁、氧化锡、氧化钛(烧结体) 酒精、可燃性气体、氧气 体控 制型 氧化锡、氧化锌等的烧结体、薄膜、厚膜 可燃性气体 表面 控制型 电 阻 电 阻 型 气敏元件 检测气体 类型 主要 物理 特性 半导体气敏传感器分类 (a)酒精传感器 (b)甲烷传感器 (c)空气质量传感器 (d)氧气浓度传感器 (e)可燃气体传感器 各种气敏传感器 气敏电阻的外形侧视图和底视引脚图 f-f:加热电极;AA、BB:气敏电阻电极 气敏电阻的符号 气敏电阻的 基本工作电路: 如右图所示,其中的Uf为气敏电阻的加热电源,U+为气敏电阻的测量电源。
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