《传感器与检测技术》课件-7.1气敏传感器

《传感器与检测技术》气敏传感器Co

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01气敏传感器的分类02气敏传感器的工作原理及结构03气敏传感器的应用04气敏传感器性能测试01SENSORSANDAUTOMATICDETECTIONTECHNOLOGY气敏传感器的分类一、气敏传感器的分类气敏传感器是将气体中所含某种特定气体的成分或含量转换成相应电信号的器件或装置。通常以气敏特性来分类，主要可分为：利用物理现象的气敏传感器有热传导式、热敏电阻式、红外吸收光谱式；利用材料对气体的吸附反应的半导体类；利用化学效应的电化学类，如恒电位电解式、氧浓差电池（固体电解质型）等。a酒精传感器b其他可燃性气敏传感器

一、气敏传感器的分类半导体传感器除了对气体的选择性稍差外，几乎集中了其他各类的全部优点：灵敏度高、响应快、使用寿命长、成本低、使用维修方便、应用广，是气敏传感器发展的主要方向。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。02SENSORSANDAUTOMATICDETECTIONTECHNOLOGY气敏传感器的工作原理及结构二、气敏传感器的工作原理及结构

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。当半导体器件被加热到稳定状态，在气体接触半导体表面而被吸附时，当半导体的功函数小于吸附分子的亲和力时，吸附分子将从器件夺得电子而变成负离子吸附，半导体表面呈现电荷层。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，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，使半导体电阻值下降。

气体浓度发生变化，其阻值也将变化。

1.工作原理二、气敏传感器的工作原理及结构

半导体气敏传感器由敏感元件、加热器和外壳。按其制造工艺来分有烧结型、薄膜型和厚膜型3类。2.结构a.烧结型气敏器件b.薄膜型器件

c.厚膜型器件图二、气敏传感器的工作原理及结构

一般有直热式和旁热式两种，直热式器件是将加热丝、测量丝直接埋入SnO2或ZnO等粉末中烧结而成的，工作时加热丝通电，测量丝用于测量器件阻值。测量回路和加热回路间没有隔离而相互影响。3.加热方式

旁热式气敏器件的特点是将加热丝放置在一个陶瓷管内，管外涂梳状金电极作测量极，在金电极外涂上SnO2等材料，旁热式结构的气敏传感器克服了直热式结构的缺点，使测量极和加热极分离。二、气敏传感器的工作原理及结构

SiO2气敏器件所用检测电路如图所示，当所测气体浓度变化时，气敏器件的阻值发生变化，从而使输出发生变化。4.测量电路03SENSORSANDAUTOMATICDETECTIONTECHNOLOGY气敏传感器的应用三、气敏传感器的应用

当传感器接触到有害可燃气体后，A-B间电阻变小，B点电位升高并向C2充电，当充电电位达到U850导通电位（约1.4V），VT导通，驱动报警器KD9561报警。一旦有害气体浓度降低，使B电位低于1.4V时，VT截止，报警解除。1.有害气体报警电路三、气敏传感器的应用

气体传感器选用二氧化锡气敏元件。当气体传感器探测不到酒精时，加在A的第5脚电平为低电平；当气体传感器探测到酒精时，其内阻变低，从而使A的第5脚电平变高。A为显示推动器，它共有10个输出端，每个输出端可以驱动一个发光二极管，显示推动器A根据第5脚电压高低来确定依次点亮发光二极管的级数，酒精含量越高则点亮二极管的级数越大。2.实用酒精测试仪04SENSORSANDAUTOMATICDETECTIONTECHNOLOGY气敏传感器性能测试四、气敏传感器性能测试

气敏传感器(又称气敏元件)是指能将被测气体浓度转换为与其成一定关系的电量输出的装置或器件。它一般可分为：半导体式、接触燃烧式、红外吸收式、热导率变化式等等。本实验所采用的SnO2（氧化锡）半导体气敏传感器是对酒精敏感的电阻型气敏元件；该敏感元件由纳米级SnO2及适当掺杂混合剂烧结而成，具微珠式结构，应用电路简单，可将传导性变化改变为一个输出信号，与酒精浓度对应。1.测试原理a.TP-3酒精浓度—输出曲线

b.传感器实物、原理图四、气敏传感器性能测试2.测试步骤按图示意接线，注意传感器的引线号码。（1红色，3黑色，2蓝色）四、气敏传感器性能测试2.测试步骤接线(1)工作过程(2)观察读数(3)按图示意接线，注意传感器的引线号码。（1红色，3黑色，2蓝色）将F／V表量程切换到20V档。检查接线无误后合上主电源开关，传感器通电较长时间(至少5分钟以上，因传感器长时间不通电的情况下，内阻会很小，上电后Vo输出很大，不能即时进入工作状态)后才能工作。等待传