第八章固态传感器.ppt

四、气体传感器的应用 8.4 气体传感器 酒精检测报警器 四、气体传感器的应用 8.4 气体传感器 下图是差分式可燃性气体检测仪电路原理图。 在此电路中，BG1、BG2的参数应力求一致，最好选用差分对管。采用这种差分电路，检测气体的灵敏度可达100 ×10－6。 K1 W11 W31 W41 W21 R3 R2 BG1 BG2 R4 R5 K2 3V 6V μA 差分式可燃性气体检测仪电路 R1 RQ 四、气体传感器的应用 8.4 气体传感器 下图是家用煤气(CO)安全报警电路。 一部分是煤气报警器，在煤气浓度达到危险界限前发生警报；另一部分是开放式负离子发生器，其作用是自动产生空气负离子，使煤气中主要有害成分一氧化碳与空气负离子中的臭氧(O3)反应，生成对人体无害的二氧化碳。 IC1 IC2 J BG3 ~220V K J1 R10 R12 R11 R1 R2 R3 R4 BG1 BG2 C1 C2 C3 C4 R5 R6 R7 R8 R13 R9 D1 D2 D3 D4 D5 Dw W1 W2 C7 C5 C6 MT2 MT1 3CTS3 RQ A B LED 6 2 1 3 7 4 8 5 2 13 8 7 B1 B2 D7 煤气安全报警器原理图 8.5 湿度传感器 8.5 湿度传感器 精密仪器、半导体集成电路与元器件制造场所，气象预报、医疗卫生、食品加工等行业都有广泛的应用。 电解质型：以氯化锂为例，它在绝缘基板上制作一对电极，涂上氯化锂盐胶膜。氯化锂极易潮解，并产生离子导电，随湿度升高而电阻减小。 陶瓷型：一般以金属氧化物为原料，通过陶瓷工艺，制成一种多孔陶瓷。利用多孔陶瓷的阻值对空气中水蒸气的敏感特性而制成。 高分子型：先在玻璃等绝缘基板上蒸发梳状电极,通过浸渍或涂覆,使其在基板上附着一层有机高分子感湿膜。有机高分子的材料种类也很多,工作原理也各不相同。 单晶半导体型：所用材料主要是硅单晶，利用半导体工艺制成。制成二极管湿敏器件和MOSFET湿度敏感器件等。其特点是易于和半导体电路集成在一起。 湿度传感器依据使用材料分类： 一、湿度表示法 8.5 湿度传感器 空气中含有水蒸气的量称为湿度，含有水蒸气的空气是一种混合气体。主要有质量百分比和体积百分比、相对湿度和绝对湿度、露点（霜点）等表示法。 1、质量百分比和体积百分比 质量为M的混合气体中，若含水蒸气的质量为m，则质量百分比为 v／V×100％ 这两种方法统称为水蒸气百分含量法。 在体积为V的混合气体中，若含水蒸气的体积为v，则体积百分比为 m／M×100％ 一、湿度表示法 8.5 湿度传感器 2、相对湿度和绝对湿度 水蒸气压是指在一定的温度条件下，混合气体中存在的水蒸气分压(p)。而饱和蒸气压是指在同一温度下，混合气体中所含水蒸气压的最大值(ps)。温度越高，饱和水蒸气压越大。在某一温度下，其水蒸气压同饱和蒸气压的百分比，称为相对湿度. 绝对湿度表示单位体积内，空气里所含水蒸气的质量，其定义为 m——待测空气中水蒸气质量；V——待测空气的总体积； ρv——待测空气的绝对湿度。 如果把待测空气看作是由水蒸气和干燥空气组成的二元理想混合气体，根据道尔顿分压定律和理想气体状态方程，可得出： P：空气中水蒸气分压；M：水蒸气的摩尔质量 R：理想气体常数； T：空气的绝对温度。 一、湿度表示法 8.5 湿度传感器 3、露（霜）点 水的饱和蒸气压随温度的降低而逐渐下降。在同样的空气水蒸气压下，温度越低，则空气的水蒸气压与同温度下水的饱和蒸气压差值越小。当空气温度下降到某一温度时，空气中的水蒸气压与同温度下水的饱和水蒸气压相等。此时，空气中的水蒸气将向液相转化而凝结成露珠，相对湿度为100％RH。该温度， 50 10 20 30 40 -10 0 10 20 30 40 50 温度/℃ 10%RH 露点/℃ 90%RH 80%RH 70%RH 60%RH 50%RH 40%RH 20%RH 30%RH 称为空气的露点温度，简称露点。如果这一温度低于0℃时，水蒸气将结霜，又称为霜点温度。两者统称为露点。空气中水蒸气压越小，露点越低，因而可用露点表示空气中的湿度。 二、湿度传感器的主要参数 8.5 湿度传感器 二、湿度传感器的主要参数 1、湿度量程 指湿度传感器技术规范中所规定的感湿范围。全湿度范围用相对湿度(0～100)％RH表示，它是湿度传感器工作性能的一项重要指标。 2、感湿特征量——相对湿度特性 每种湿度传感器都有其感湿特征量，如电阻、电容等，通常用电阻比较多。以电阻为例，在规定的工作湿度范围内，湿度传感器的电阻值随环境湿度变化的关系特性曲线，简称