412气敏传感器.ppt

* * 电气测试技术 电子信息与自动化学院 贺晓蓉 烟雾报警器 酒精传感器 二氧化碳传感器 4.12 气敏传感器 气敏传感器是一种将检测到的气体成份和浓度转换为电信号的传感器。应用：在现代社会的生产和生活中，会接触到各种各样的气体，需要进行检测和控制。比如化工生产中气体成份的检测与控制；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。 ???????????????????????????? ???????????????????????????? ???????????????????????????????? 实验室中的传感器 4.12.1 气敏传感器的分类 常用的主要有接触燃烧式气体传感器、电化学气敏传感器和半导体气敏传感器等。 接触燃烧式气体传感器的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。 图4-156 热导式气敏传感器 a）结构 b）测量电路 电化学气敏传感器一般利用液体（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。N型在检测时阻值随气体浓度的增大而减小；P型阻值随气体浓度的增大而增大。 图4-155 气敏电阻的测量电路 图4-154 气敏电阻的结构及原理 4.12.2半导体气敏传感器的工作原理 半导体气敏传感器是利用半导体气敏元件同气体接触后，造成半导体性质的变化来检测特定气体的成分或者测量其浓度。 半导体气敏传感器大体上可分为两类：电阻式和非电阻式。电阻式半导体气敏传感器是利用气敏半导体材料，如氧化锡(SnO2)、 氧化锰(MnO2)等金属氧化物制成敏感元件，当它们吸收了可燃气体的烟雾，如氢、一氧化碳、烷、醚、醇、苯以及天然气、沼气等时，会发生还原反应，放出热量，使元件温度相应增高，电阻发生变化。利用半导体材料的这种特性，将气体的成分和浓度(典型气敏元件的阻值－浓度关系)变换成电信号，进行监测和报警。 从图中可以看出，元件对不同气体的敏感程度不同，如对乙醚、乙醇、氢气等具有较高的灵敏度，而对甲烷的灵敏度较低。一般随气体的浓度增加，元件阻值明显增大，在一定范围内呈线性关系。 气敏传感器应用较广泛的是用于防灾报警，如可制成液化石油气、天燃气、城市煤气、煤矿瓦斯以及有毒气体等方面的报警器。也可用于对大气污染进行监测以及在医疗上用于对O2、CO2等气体的测量。生活中则可用于空调机、烹调装置、酒精浓度探测等方面。 4.12.3 气敏传感器应用 案例1.氧传感器（动画） 案例2.燃气报警器 各类易燃、易爆、有毒、有害气体的检测和报警都可以用相应的气敏传感器及其相关电路来实现，如气体成分检测仪、气体报警器、空气净化器等已用于工厂、矿山、家庭、娱乐场所等。 家用燃气泄漏报警器 案例3.抽油烟机自动启动及报警器 案例4.酒精传感器 图为防止酒后开车控制器原理图。图中QM–J1为酒敏元件。若司机没喝酒，在驾驶室内合上开关S，此时气敏器件的阻值很高，Ua为高电平，U1低电平，U3高电平，继电器K2线圈失电，其常闭触点K2-2闭合，发光二极管VD1通，发绿光，能点火启动发动机。 防止酒后开车控制器原理图 案例5. 防止酒后开车控制器 * * *