简易可燃气体报警器

简易可燃气体报警器第一页，共二十页，2022年，8月28日

前言1

气敏传感器2

实验内容3

总结与展望4目录第二页，共二十页，2022年，8月28日前言广义的说，传感器（Transducer或Sensor）是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件或装置。可燃性气体检测报警装置广泛应用在国民经济的各个领域，同时在人们的日常生活中，在保证家庭安全方面也起到了不可忽视的作用。基于对传感器的兴趣以及可燃性气体在保证家庭安全方面的作用，我们小组现做出一种简易可燃气体报警器。第三页，共二十页，2022年，8月28日气敏传感器概念：

气敏传感器是用来检测气体类别、浓度和成分的传感器。它主要包括半导体气敏传感器、接触燃烧式气敏传感器和电化学气敏传感器等，其中用的最多的是半导体气敏传感器。分类：

半导体气敏传感器是利用待测气体与半导体表面接触时，产生的电导率等物理性质变化来检测气体的。第四页，共二十页，2022年，8月28日气敏传感器表半导体气敏元件的分类第五页，共二十页，2022年，8月28日半导体气敏传感器的机理：半导体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而制成的。

当氧化型气体吸附到N型半导体上，还原型气体吸附到P型半导体上时，将使半导体载流子减少，而使电阻值增大。当还原型气体吸附到N型半导体上，氧化型气体吸附到P型半导体上时，则载流子增多，使半导体电阻值下降。第六页，共二十页，2022年，8月28日图N型半导体吸附气体时器件阻值变化图第七页，共二十页，2022年，8月28日半导体气敏传感器类型及结构：电阻型半导体气敏传感器

图气敏半导体传感器的器件结构(a)烧结型气敏器件；(b)薄膜型器件；(c)厚膜型器件第八页，共二十页，2022年，8月28日这些器件全部附有加热器，它的作用是将附着在敏感元件表面上的尘埃、油雾等烧掉，加速气体的吸附，从而提高器件的灵敏度和响应速度。由于加热方式一般有直热式和旁热式两种，因而形成了直热式和旁热式气敏元件。

直热式旁热式第九页，共二十页，2022年，8月28日气敏传感器应用：半导体气敏传感器由于具有灵敏度高、响应时间和恢复时间快、使用寿命长以及成本低等优点，从而得到了广泛的应用。按其用途可分为以下几种类型：气体泄露报警、自动控制、自动测试等。第十页，共二十页，2022年，8月28日

实验内容一、实验目的

加强对《传感器原理及工程应用》中所学知识的理解；锻炼自己的动手能力；提高自己的学术修养和学习兴趣；培养严谨的实验态度。

通过学习传感器及其相关知识，意识到传感器是一种十分有用的器件，故选择了气敏传感器，制作一件简易的家庭可燃性气报警器。二、实验准备通过调研，我们知道可燃性气体检测用传感器又称为气体传感器或气敏元件主要用于气体的检测，并进行自动控制及安全报警。

在家庭中则主要用于煤气报警及火灾报警。

本实验用到的气敏元件是半导体气敏传感器。第十一页，共二十页，2022年，8月28日三、实验设计思路及设计电路图所做的简易可燃气体报警器是借助所学的传感器和相关电路知识利用半导体气敏传感器来检测可燃性气体并发出相关的警报。家庭燃气报警器的组成如下图所示。洁净空气中,气敏传感器的电阻较大,在电阻R上的输出电压较小;而当检测到泄漏的燃气时,气敏传感器的电阻变小,R上的输出电压增大,超过规定浓度时,驱动报警电路发出声光报警。第十二页，共二十页，2022年，8月28日根据相关知识，对此结构图进行简化，设计出如下的电路图：QM-5：半导体气敏传感器RP1：可调电阻VS1：晶闸管HTD：蜂鸣器第十三页，共二十页，2022年，8月28日气敏传感器：QM-5QM-5是半导体气敏传感器，旁热式气敏器件

适用气体:液化气、甲烷、煤气

探测范围:300～10000ppm

特征气体:1000ppm异丁烷敏感体电阻:1KΩ～20KΩ

响应时间:≤10s

恢复时间:≤30s

加热电阻:31Ω±3Ω

加热电流:≤180mA

加热电压:5.0V±0.2V

加热功率:≤900mW

测量电压:≤24V

工作条件环境温度:-20℃～+55℃第十四页，共二十页，2022年，8月28日QM-5：半导体气敏传感器RP1：可调电阻VS1：晶闸管(1.5V)HTD：蜂鸣器CDEFMNQ第十五页，共二十页，2022年，8月28日四、预期目标和疑难问题

预期目标：做出成品，加强动手能力，在完成的过程中加深理解相关的传感器知识，体会乐趣以及总结经验，充分利用并巩固所学知识。

疑难问题：电路的组装、变压器的调节、RP1的调节等相关问题。解决方案：查阅并计算实验所用的器材型号，通过科技市场等相关市场购买所需要的实验原件，借用图书馆资源，查阅电路组装、变压器调节、RP1的调节的相关知识。第十六页，共二十页，2022年，8月28日五、实际成果基本达到预期目标：组装好电路；对气敏传感器有了更深一步的理解；在试验中充分体会了实验过程中的乐趣；加强了动手能力。组装电路实物图如下：变压器分压电阻可调电阻气敏传感器蜂鸣器晶闸管第十七页，共二十页，2022年，8月28日第十八页，共二十页，2022年，8月28日实验总结与应用展望基本达到预期目标：组装好电路；对气敏传感器有了更深一步的理解；在试验中充分体会了实验过程中的乐趣；加强了动手能力。不过，由于实验条件限制，对组装好的仪器没有更进一步的实际测试与调节。本实验为基于气敏传感器应用的简易可燃气报警器及其设计，主要为报警类型，也集结于检测与监控。所做仪器的特点:简易、小型化、安装简便、电路简