气敏传感器汇编

1、第六章第六章 气敏传感器及应用技术气敏传感器及应用技术梁长垠梁长垠 教授教授Professor LiangProfessor Liang第六章第六章 超声波传感器及应用技术超声波传感器及应用技术教学目的：1、了解气敏传感器的作用、分类和使用方法； 2、熟悉常用气敏传感器的特点及应用范围；4、掌握常用气敏传感器的工作原理及使用方法；5、学会正确选用气敏传感器的方法。教学重点：1、气敏传感器特点与选用；2、气敏传感器原理及接口电路设计方法。教学难点：1、气敏传感器工作原理；2、气敏传感器应用电路分析与设计方法。教学方法：1、引导文教学法2、引探教学法3、头脑风暴法第六章第六章 超声波传感器及应用技

2、术超声波传感器及应用技术问题思考：1、气敏传感器的作用是什么？2、常用的气敏传感器有哪些种？各自的原 理是什么?3、气敏传感器的原理是什么？其应用场合 有哪些?4、举出5种以上气敏传感器的应用场景。第六章第六章 磁敏传感器及应用技术磁敏传感器及应用技术第一节 气敏传感器定义与分类 气敏传感器定义 气敏传感器分类第二节 气敏传感器工作原理 半导体气敏传感器 接触燃烧式气敏传感器第三节 气敏传感器应用分析与训练 气敏传感器综合应用 酒精浓度检测电路设计与调试电路设计与调试 气体泄漏检测电路设计与调试气体泄漏检测电路设计与调试 第六章第六章 磁敏传感器及应用技术磁敏传感器及应用技术第一节第一节 气敏

3、传感器定义与分类气敏传感器定义与分类一、气敏传感器定义 应用领域：应用领域：能够感知环境中某种气体及其浓度的一种敏感器件。爆炸性气体：爆炸性气体：液化气、煤气、甲烷液化气、煤气、甲烷二、气敏传感器分类 有毒性气体：有毒性气体：一氧化碳、硫化氢、氨气、卤化物一氧化碳、硫化氢、氨气、卤化物环境气体：环境气体：氧气、二氧化碳、水蒸气、大气污染氧气、二氧化碳、水蒸气、大气污染工业气体：工业气体：一氧化碳、氧气、水蒸气一氧化碳、氧气、水蒸气乙醇气体：乙醇气体：乙醇乙醇半导体气敏传感器（半导体气敏传感器（电阻型和非电阻型电阻型和非电阻型）绝缘体气敏传感器（绝缘体气敏传感器（接触燃烧式和电容式接触燃烧式和电

4、容式）电化学气敏传感器（电化学气敏传感器（恒电位电解式和伽伐尼电池式恒电位电解式和伽伐尼电池式）第一节第一节 超声波传感器定义与分类超声波传感器定义与分类气敏传感器应用 第一节第一节 气敏传感器定义与分类气敏传感器定义与分类第二节第二节 气敏传感器工作原理气敏传感器工作原理一、半导体气敏传感器 半导体气敏传感器半导体气敏传感器电阻式传感器电阻式传感器非电阻式非电阻式传感器传感器烧结型烧结型薄膜型薄膜型厚膜型厚膜型金属金属- -半导体半导体结二极管型结二极管型MOSMOS二极管型二极管型MOSFETMOSFET型型半导体气敏传感器是利用半导体气敏元件同气体接触后，造成半导体性质变化来检测特定气体

5、的成分或者测量其浓度。第二节第二节 气敏传感器工作原理气敏传感器工作原理电阻式半导体气敏传感器是利用气敏半导体材料，如二氧化锡(SnO2)、二氧化锰(MnO2)等金用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、醉、苯以及天然气等时，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。1.1.电阻式气敏传感器电阻式气敏传感器简而言之，电阻式气敏传感器是利用气体在半导体表面的氧化和还原反应，导致敏感元件阻值变化。电阻式气敏传感器按照半导体与气体相互作用位置不同可分为表面控制型与体控制型两大类。电阻式气敏传感器制造工艺不同可分为烧结型、薄膜型和厚膜型。第二节第二节

6、 气敏传感器工作原理气敏传感器工作原理非电阻式半导体气敏传感器是利用气敏吸附和反应时引起的PN结或场效应管功能参数变化来实现气体检测的。2.2.非电阻式气敏传感器非电阻式气敏传感器非电阻式气敏传感器属于表面控制型传感器。非电阻式气敏传感器主要特点是灵敏度高，常用于可燃防爆检测、有毒有害气体检测等。非电阻式气敏传感器分类： 金属-半导体结二极管型 MOS二极管型 MOSFET气体型第二节第二节 气敏传感器工作原理气敏传感器工作原理二、接触燃烧性气敏传感器 1.1.可燃性气体可燃性气体将在空气中大道一定浓度、触及火种可引起燃烧的气体称为可燃性气体。例如：甲烷、乙炔、甲醇、乙醇、乙醚、一氧化碳、氢气

7、等。2.2.接触燃烧性气体传感器分类接触燃烧性气体传感器分类直接接触燃烧式、催化接触燃烧式直接接触燃烧式、催化接触燃烧式3.3.接触燃烧性气体传感器原理接触燃烧性气体传感器原理气敏材料(如Pt电热丝等)在通电状态下，可燃气体与空气中的氧在Pt电热丝上产生无焰接触燃烧，是的敏感元件的Pt电热丝温度上高，电阻值增大。4.4.应用：应用：石化工厂、造船厂、矿井隧道、浴室、厨房等处可燃性气体的监测和报警。第三节第三节 气敏传感器综合应用分析气敏传感器综合应用分析 1.家用可燃气体报警器电路 2、酒精浓度检测仪 第一节第一节 气敏传感器气敏传感器定义与分类定义与分类 2、酒精浓度检测仪 第一节第一节 气

8、敏传感器气敏传感器定义与分类定义与分类 视发光管点亮数 量判断醉酒程度 3、汽车尾气检测 第一节第一节 气敏传感器气敏传感器定义与分类定义与分类 4、瓦斯（甲烷CH4)检测报警器 第一节第一节 气敏传感器气敏传感器定义与分类定义与分类第二节第二节 气敏传感器工作原理气敏传感器工作原理气敏传感器应用 第一节第一节 超声波传感器定义与分类超声波传感器定义与分类第二节第二节 磁敏传感器工作原理磁敏传感器工作原理第二节第二节 磁敏传感器工作原理磁敏传感器工作原理二、干簧管 定义：干簧管(磁簧管、舌簧管)是一种磁敏的特殊开关。结构与外形：两个触点由特殊材料制成，被封装在真空 的玻璃管里。工作原理：用磁铁

9、接近它，干簧管两个节点就会吸合在一起，使电路导通。典型应用：计数、限位等。 例如：轮胎上沾上磁铁与干簧管的自行车公里计 开关门的报警器、问候器 断线报警器 接近开关等第二节第二节 磁敏传感器工作原理磁敏传感器工作原理三、霍尔元件 1、霍尔效应 在金属或半导体薄片两端通以电流I，并在薄片的垂直方向上施加磁感应强度为B的磁场，那么，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电势UH（称为霍尔电动势或霍尔电压）。这种现象称为霍尔效应。第二节第二节 磁敏传感器工作原理磁敏传感器工作原理三、霍尔元件 1、霍尔效应 霍尔效应的产生是由于运动电荷受到磁场中洛伦兹力作用的结果。霍尔电势UH可用下式表示： UH=RHIB

10、/d (V) 式中 RH霍尔常数 I控制电流， B磁感应强度 d霍尔元件的厚度令 KH=RH/d，则得到 UH=KHIB 可见，霍尔电势的大小正比于控制电流I和磁感应强度B。KH称为霍尔元件的灵敏度，它与元件材料的性质与几何尺寸有关。第二节第二节 磁敏传感器工作原理磁敏传感器工作原理三、霍尔元件 2、霍尔元件 （1）霍尔元件结构与电路符号 （2）霍尔元件特性 线性特性 开关特性霍尔元件的输出电动势分别于I、B成线性关系霍尔元件输出电势在一定区域内随B增加迅速增加的特性第二节第二节 磁敏传感器工作原理磁敏传感器工作原理四、霍尔传感器 1、霍尔传感器 将霍尔元件、放大器、调理电路等集成在一个芯片上

11、。（1）线性型霍尔传感器线性型霍尔传感器由霍尔元件、线性放大器和射极跟随器组成，它输出模拟量。霍尔传感器霍尔传感器线性型霍尔传感器线性型霍尔传感器开关型霍尔传感器开关型霍尔传感器输出电压与外加磁场强度呈线性关系，在B1B2的磁感应强度范围内有较好的线性度，磁感应强度超出此范围时则呈现饱和状态。第二节第二节 磁敏传感器工作原理磁敏传感器工作原理（2）开关型霍尔传感器开关型霍尔传感器由稳压器、霍尔元件、差分放大器，斯密特触发器和输出级组成，它输出数字量图中，Bnp为工作点“开”的磁感应强度，BRP为释放点“关”的磁感应强度。当外加的磁感应强度超过动作点Bnp时，传感器输出低电平，当磁感应强度降到动

12、作点Bnp以下时，传感器输出电平不变，一直要降到释放点BRP时，传感器才由低电平跃变为高电平。Bnp与BRP之间的滞后使开关动作更为可靠。第二节第二节 磁敏传感器工作原理磁敏传感器工作原理四、霍尔传感器 （3）锁键型霍尔传感器锁键型是开关型霍尔传感器的一种特殊形式，它输出数字量当磁感应强度超过动作点Bnp时，传感器输出由高电平跃变为低电平，而在外磁场撤消后，其输出状态保持不变（即锁存状态），必须施加反向磁感应强度达到BRP时，才能使电平产生变化。第二节第二节 磁敏传感器工作原理磁敏传感器工作原理四、霍尔传感器 （4 4）霍尔传感器的恒压驱动）霍尔传感器的恒压驱动第二节第二节 磁敏传感器工作原理

13、磁敏传感器工作原理四、霍尔传感器 （5 5）霍尔传感器的恒流驱动）霍尔传感器的恒流驱动第二节第二节 磁敏传感器工作原理磁敏传感器工作原理第二节第二节 磁敏传感器工作原理磁敏传感器工作原理（6 6）霍尔传感器应用常用接口电路）霍尔传感器应用常用接口电路（7 7）霍尔传感器应用集锦）霍尔传感器应用集锦第二节第二节 磁敏传感器工作原理磁敏传感器工作原理第三节 磁敏传感器应用分析与训练一、霍尔电机测速电路设计与调试电路设计与调试1 1、实训目的实训目的（1）熟悉霍尔传感器的工作原理；（2）掌握霍尔测速系统原理及调试方法；2 2、实训设备与器件实训设备与器件传感器综合应用创新实训平台、磁敏传感器应用模块

14、、测试用磁钢、直流电机测速模块、数字式万用表等。3 3、实训原理、实训原理霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。利用霍尔传感器测量电机转速时，可在电机主轴上相连的码盘上安装一个磁钢，当电机旋转时，磁钢经过霍尔传感器，其可以直接输出脉冲信号，送数字转速表/频率计单元中进行显示，也可计算单位时间内的脉冲数，再换算出转速。第三节 磁敏传感器应用分析与训练一、霍尔电机测速电路设计与调试电路设计与调试4 4、实训实训电路电路第三节 磁敏传感器应用分析与训练一、霍尔电机测速电路设计与调试电路设计与调试4 4、实训实训电路电路第三节 磁敏传感器应用分析与训练一、霍尔电机测速电路设计与调试电路设计与调

15、试4 4、实训实训电路电路第三节 磁敏传感器应用分析与训练一、霍尔电机测速电路设计与调试电路设计与调试5 5、实训实训步骤步骤1.将磁敏传感器应用模块的电机模块接口（J8）与直流电机测速模块的cone10接口用16P彩排线接到，把“磁敏传感器应用模块”上的SP1接用跳线接到底板上的数字转速表/频率计单元的IN端口上并设置为转速表模式。2.检查各相关线路，接通实训平台电源，用数字万用表测量磁敏传感器应用模块的供电电压（+5V）是否正常。3. 把拨动开关SW1拨到右侧（模拟控制），利用调速旋钮RP1控制直流电机转速，观察转速表数据，记录在表中。4.使用示波器观察TP7（SP2）处霍尔传感器的输出波形。5把SW1拨到左侧（PWM控制），用20P排线将传感器J1接口与智能显示终端J2接口相连接，开启电源，通过按键K1