《传感器与检测技术》环境量检测传感器.ppt

5.3.3 湿敏传感器应用举例——自动去湿器 图5-43是一种用于汽车驾驶室挡风玻璃的自动去湿电路。其目的是防止驾驶室的挡风玻璃结露或结霜。 图5-43　自动去湿电路 5-4 离子敏传感器 离子敏传感器是一种将离子浓度的变化转化为电信号的装置，它是一种化学传感器，由离子选择膜（敏感膜）和转换器两部分构成，敏感膜用于识别离子的种类和浓度，转换器则将敏感膜感知的信息转换为电信号。离子敏场效应晶体管的结构和一般场效应晶体管的不同在于，离子敏场效应晶体管没有金属栅电极，而是在绝缘栅上制作一层敏感膜。敏感膜的种类很多，不同的敏感膜所检测的离子种类也不同，从而具有离子选择性。 5-4 离子敏传感器 图5-44 离子场效应晶体管的结构及电路 a）离子场效应晶体管的结构示意图 b）外围共源电路 1、4—参比电极 2、5—待测溶液 3—Si3N4/SiO2 5-4 离子敏传感器 离子敏场效应晶体管是以普通场效应晶体管为基础的，因此具有场效应晶体管的优良特性，如转移特性、输出特性和击穿特性等。而作为离子敏器件，它还应满足敏感元件的一些基本特性要求，例如响应特性、离子选择性和输出稳定性等。 1） 线性度 2）动态响应 3）迟滞 4）选择系数 1） 线性度 指器件在特定的测量范围内的输出电流IDS随待测溶液中离子浓度的变化而变化的对应特性。如图5-45a 图5-45 离子敏场效应晶体管特性曲线 a）线性度曲线 b）阶跃响应曲线c）迟滞特性曲线（定性） (2) 基本特性 2）动态响应 指溶液中的离子活度阶跃变化或周期性变化时，离子敏场效应晶体管栅源电压UGS 、漏极电流IDS或输出电压UOUT随时间而变化的情况。如图5-45b。  3）迟滞 指溶液中离子活度由低值向高值变化或由高值向低值变化，离子敏场效应晶体管的输出的重复程度。图5-45c为Na+离子敏场效应晶体管栅源电压UGS的迟滞特性曲线（定性）。 4）选择系数 选择系数。在待测溶液中，一般总是存在着许多种离子，相对于待测离子而言，其他离子对待测离子的测量或多或少地有所干扰，这些离子称作干扰离子。待测离子与干扰离子都会在离子敏场效应晶体管的敏感膜产生界面电位。如图5-45c。 习题 1简述热电偶与热电阻的测温原理。 2试证明热电偶的中间温度定律，说明该定律在热电偶实际测温中的意义。 3用热电偶测温时，为什么要进行冷端温度补偿？常用的冷端温度补偿的方法有哪几种？说明其补偿原理。 4 什么是补偿导线？为什么要采用补偿导线？目前的补偿导线有哪几种类型？在使用中应注意哪些问题? 5 IEC推荐的标准热电偶有哪几种？各有什么特点？ 6用两只K型热电偶测两点温差，其连线如图546所示。已知t 1=420°C，t 0=30°C，测得两点的温差电动势为15.24mV，试问两点的温差为多少?后来发现，t 1温度下的那只热电偶错用了E型热电偶，其他都正确，试求两点实际温差。 图 5-46 习题 7简述气敏元器件的工作原理。 8为什么多数气敏元器件都附有加热器？ 9什么叫温敏电阻？温敏电阻有哪些类型？各有什么特点? 10简述离子敏传感器的工作原理。 2.热敏电阻的应用　 热敏电阻具有尺寸小、响应速度快、阻值大和灵敏度高等优点，因此在许多领域得到广泛应用。 图5-15　热敏电阻的特性曲线 1—突变型NTC 2—负指数型NTC 3—线性型PTC 4—突变型PTC 2.热敏电阻的应用　 图5-16　热敏电阻的结构外形与符号a)圆片形　b)柱形　c)珠形　d)热敏电阻符号1—热敏电阻　2—玻璃外壳　3—引出线 2.热敏电阻的应用　 图5-17　热敏电阻温度计的原理图 (1)热敏电阻测温:热敏电阻温度计的原理如图5-17所示。(2)热敏电阻用于温度补偿 : 热敏电阻可在一定的温度范围内对某些元件进行温度补偿。 2.热敏电阻的应用　 图5-18　温度补偿电路 (3)热敏电阻用于温度控制:热敏电阻用途十分广泛， 2.热敏电阻的应用　 如空调、干燥器、热水取暖器和电烘箱箱体温度检测等都用到热敏电阻。1)继电保护。 5-19 线性补偿电路 串联补偿电路 (b) 并联补偿电路 ( c) 串联补偿电路 电阻的特性曲线 (d) 并联补偿电路电阻的特性曲线 2.热敏电阻的应用　 5-20 热继电器原理图 5.2　气敏传感器 气敏传感器是用来测量气体的类别、浓度和成分的传感器。SnO2（氧化锡）敏感材料是目前应用最多的一种气敏材料，它已被广泛地应用于工矿企业、民用住宅和宾馆饭店等对可燃和有害气体的检测。因此，本节将以较多的篇幅介绍SnO2气 敏材料的气敏传感器。 5.2　气敏传感器 1电阻型半导体气敏