TP-1.1A甲烷传感器.doc

TP-1.1A 是采用纳米级 SnO 2 进行合理的半导体掺杂，以微珠结构制成的非加热、低功耗、对甲烷高度灵敏的可燃气体传感器。由于其低功耗的特点，派生一些加热元件不可能达到的技术指标，经过多年可靠性实验，其性能指标超过了加热式、旁热式及催化燃烧式可燃气体传感器，是可燃气体传感器一个重要的分支。 一、综述 1 、特点 ? 低功耗 ☆ 寿命长 ( ≥ 5 年 )? 环境适应能力强（抗烟、酒精，不怕油分子吸附）? 应用电路简单? 对甲烷及液化石油气高度的灵敏性? 高浓度可燃气体冲击时，传感器无影响 2、应用 ☆ 煤矿瓦斯监测、工业甲烷、天然气监测 ☆ 民用燃气泄漏报警 ☆ 以天然气为动力燃料的汽车安全监测 ☆ 便携式气体探测仪 3、结构图 1 表示出 TP-1.1A 的结构，其基座由 4J29 可伐材料制成，引脚由可伐材料镀金，管帽由 10# 钢带制成。外壳的丝网由 150 目的不锈钢防火阻燃材料构成 (SUS316) ，这种结构可防止内部火花点燃 2 ： 1 的氢气 / 氧气气体产生的火花溢出外部。 注： 元件帽带标识方向为负极 。 4、基本测试电路 图 2 表示 TP-1.1A 的测试电路。 V I 是加在传感器上的电压 V O 是负载电阻 R L 上的电压输出 传感器的信号通过 R L 上电压的变化获得。 传感器电阻变化可通过公式： R S =(V I -V O ) · R L /V O 获得。 5、工作条件 工作电压 6V DC 负载电阻 51 Ω 传感器功耗 ≤ 150mW 工作温度 — 40 ℃ ~ ＋ 70 ℃ 6、机械强度 ? 拉力： 5KG 在每个方向? 振动： ( 三个互相垂直的轴线上，在 10~150~10Hz 的频率循环，以 9.81m/s 2 的加速度幅值、 1 倍频程 / 分的扫频速率各进行 20 次扫频循环 ) 频率： 1000C/ 分；高度： 4mm ，垂直方向一小时? 冲击： 100G 的加速度，重复 5 次 二、敏感特性 1、TP-1.1A对多种可燃气体的敏感特性 图 3 表示 TP-1.1A 对各种气体的反应关系 Y 轴代表的是传感气电阻 R S ( 在目标气体中 ) ， R O ( 在空气中 ) 的比 图 4 是表示测试电路 V O 的输出在不同气体及浓度下的变化曲线。 2、温湿度的影响 ? 恒定湿热试验： 40 ℃ , 95%RH ， 96 小时 ( 见图 5) 。 Y 轴表示 V O 的输出电压值。 图 5 恒定湿热实验 ? 低温实验： (-40 ℃ ,4 小时 ) 低温实验记录 0# 1# 2# 3# 4# 5# 6# 7# 空气中 (25 ℃ ,80%) 1.2 1.2 1.4 1.8 1.6 1.5 1.8 1.7 0 ℃ 1.2 1.2 1.5 1.7 1.6 1.57 1.7 1.6 -7 ℃ Δ Δ Δ 1.6 Δ 1.6 Δ Δ -10 ℃ Δ Δ Δ Δ Δ Δ Δ Δ -15 ℃ Δ Δ Δ Δ Δ Δ Δ Δ -20 ℃ Δ Δ Δ Δ Δ Δ Δ Δ -25 ℃ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ -40 ℃ ( 维持 4 小时 ) ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ 0 ℃ 1.4 1.0 1.6 2.0 1.9 1.7 2.0 2.1 加入 0.7%CH 4 3.3 3.4 3.5 3.7 3.4 3.5 3.7 3.6 20 ℃ 1.5 1.5 1.2 1.8 1.5 1.7 1.5 1.5 通入 0.65%CH 4 3.6 3.7 3.6 3.9 3.5 3.4 3.8 3.6 通入 1.2%CH 4 3.8 3.9 3.9 4.1 3.7 3.7 3.9 3.7 注： Δ ※代表传感器输出出现振荡波型 其中 Δ 代表50秒内振荡2～3次 ※ 代表 50 秒内振荡 1 次 注：在干燥的条件下 ( ≤ 70%RH)V O 输出会出现正弦振荡现象，振幅在 0~2V 之间的正弦振荡，这种状态对气敏特性没任何影响，反而进入了更低功耗状态，降低功耗尽 40% ，其特性见图 6 。 5V 4.04V 3.5V 3.85V 2.5 0.04 清洁空气中 注入 气体 甲烷浓度 0.25% 0.5% 1.00% 图 6 ? 0 ℃环境下传感器工作状态记录 测试时间 条件 0# 1# 2# 3# 4# 5# 6# 7# 0 小时 空气 (25 ℃ ,80%RH) 1.5 1.6 1.6 1.5 1.5 1.4 1.7 1.4 12 小时 0 ℃ 1.45 1.54 1.56 1.55 1.51 1.50 1.60 1.39 17 小时 0 ℃， 0.7%CH 4 3.7 3.6 3.5 3.7 3