气敏传感器61633
具有无线传输功能的智能丙酮气敏传感器
（ｂ ｉ ｉ ｒｉ ｆ ｅｈ ｏｏｙ， ｉ ｊ ０ １０ Ｃ ｉａ Ｈｅ ｅ Ｕｎｖ ｓ ｙｏ ｃ ｎ ｌｇ Ｔａ ｉ ３ ０ ３ ， ｈｎ ） ｅ ｔ Ｔ ｎｎ
ｍｏ ｉｏ ｃ ａ ｉｎ． ｔｈ ｈｅ ａ ｖ ｎｔｇ ｓｏ ｉ ｈ ｓ ｎ ｉ ｖｔ ｓｒ ｎｇ ａ ｔ—ｎ ｅｆｒ ｎｃ ｌ ｗ ｗｅ ｏ ｕ ｐｉ ｎ， ｎ ｉｃ ｔｄ ｓｇ ｉ ｎｔ ｒｏ ｃ ｓｏ Ｉ ａｓｔ ｄ ａ ａ ｅ ｆｈ ｇ ｅ ｓｔ ｉｙ， ｔｏ ｎ ｉｉ ｔｒｅ ｅ ｅ，ｏ ｐｏ ｒｃ ｎｓ ｍ ｔｏ ａ ｄ ｃｒ ｕｉ ｅ ｉｎ ｓｍ— ｉ
行实时 、 程监控 的场所。 远
关键词 ： 气敏传 感器 ； 丙酮； ｉ２ ＴＯ 薄膜 ； Ｒ 无线传输 Ａ Ｍ；
中图分 类号 ：Ｐ １ Ｔ ２２ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：０ ２—１４ （ ００ ０ ０ ０ — ３ １０ ８ １ ２ １ ）４— ０ １ ０
Ｄｅ ｅｏ ｍ ｅ ｔｏ ｎｔｌｉｅ ｔＡ ｃ ｔ ｎ ａ －ｅ ｓ ｒ ｗｉｈ Ｗ ｉｅｅ ｓＤａ ａ Ｔｒ ｎｓ ｉｓｏ ｖ ｌｐ ｎ ｆＩ ｅｌｇ ｎ ｅ ｏ ｅ Ｇ ｓｓ ｎ ｏ ｔ ｒ ｌｓ ｔ ａ ｍ ｓ ｉｎ
样 电路 测 量 出气 敏 元 件 的 电 阻值 ， 然后 经 过微 控 制 器 Ｌ Ｃ １ １处 理 、 析 后 ， 过 ｎ Ｆ ０ Ｐ ２３ 分 通 Ｒ ９ ５无 线 收 发 模 块 来 实现 系统 的 数 据 传 输 。 该 系统 具 有 无 线 数 据 传 输 功 能 ， 灵敏 度 高 ， 干扰 强 ， 耗 低 ， 且 抗 功 电路 设 计 简 单 ， 广 泛 应 用 于 对 丙 酮 气体 浓 度 进 可
现代检测技术-其他传感器 气体 湿度 生物
50
还原性气体
吸附
5
t
10s 2min 4min
大气中
气体吸附
半导体气体传感器
❖ 体电阻控制型 ——γ－Fe2O3气敏元件对不同气体的响应特性
电阻/kΩ
1000
空气
CH4 500
200
H2
C2H5OH
100 i-C4H10 C3H8
50 0.05 0.1 0.2 0.5 1.0
氧气传感器
▪ 浓差电池型
多孔质 陶瓷层
排 气
ZrO2-Y2O3
固体电解质（氧化锆
ZrO2）在高温下（未达到熔 融温度）具有氧离子导电性；
在纯净氧化锆中添加不同比
例的氧化钙或三氧化二钇， 其导电性将发生改变。
Pt电极
空气
电
动
势
工作温度大于600℃
当两侧氧气浓度不同时，高浓度一侧的氧从Pt电极上得到 电子，以离子形式向低浓度一侧迁移，并使低浓度一侧铂电子 带负电。
呈现以电子为多数载流子的N型导电性，其电导率随氧分压 的降低而增大；
当氧分压很高时，氧化物中的氧原子过剩而形成金属原 子空位，呈现以空穴为多数载流子的P型导电性，其电导率 随氧分压的增大而增大；
当氧分压处于中间状态时，电子或空穴都很少，导电性 为离子导电。
代表性敏感材料：N型TiO2、Nb2O5，属于体电阻控制 型。
• 铂金属丝，直径50-60微米，纯 度99.999%，线圈直径约0.5mm。
• 氧化铝和氧化硅为载体的贵金属 （铂、钯）催化层，可以提高检测 元件的响应特性，延长使用寿命。
接触燃烧式气体传感器
E
E0
RF1 RF RFR1
气敏传感器主要参数
气敏传感器主要参数一、背景介绍气敏传感器是一种能够感知周围气体浓度变化的设备，广泛应用于环境监测、安全控制、工业自动化等领域。
在选择气敏传感器时，了解其主要参数是非常重要的。
二、响应时间响应时间是气敏传感器对气体浓度变化的快速反应能力。
常见的气敏传感器响应时间一般在毫秒级别，对于一些应用场景，如燃气泄漏检测，需要快速响应的传感器。
因此，在选择气敏传感器时，要对其响应时间进行评估。
三、灵敏度灵敏度是气敏传感器检测气体浓度变化的能力。
灵敏度通常表示为对应浓度变化的电信号输出。
传感器的灵敏度越高，可以检测到更小浓度的气体。
因此，在选择气敏传感器时，要考虑所需检测气体的浓度范围，并选择合适的灵敏度。
四、选择性选择性是指气敏传感器对不同气体的响应能力。
不同的气敏传感器对不同气体的选择性不同。
在一些特定应用场景中，可能需要针对性地选择具有特定选择性的传感器。
因此，在选择气敏传感器时，要了解其选择性能力。
五、工作温度范围工作温度范围是指气敏传感器能够正常工作的温度范围。
传感器的工作温度范围应与实际应用环境的温度范围相匹配。
在选择气敏传感器时，要注意其工作温度范围，以免因温度过高或过低影响传感器的性能。
六、精度精度是指气敏传感器输出值与实际浓度值之间的差异程度。
传感器的精度越高，输出值与实际浓度值的差异越小，表示其测量结果更加准确。
在一些对测量结果精度要求较高的应用中，要选择具有较高精度的传感器。
七、功耗功耗是指气敏传感器在工作时所消耗的电能。
传感器的功耗越低，可以延长其使用寿命，减少更换电池的频率。
在一些需要长时间连续工作的应用中，选择低功耗的传感器尤为重要。
八、稳定性稳定性是指气敏传感器输出值在长期使用下的重复性和一致性。
传感器具有良好的稳定性时，其输出值在相同条件下具有较小的扩散。
在一些长期监测的应用中，选择具有较好稳定性的传感器可以减少定期校准和维护的频率。
九、线性度线性度是指气敏传感器输出值与浓度变化之间的线性关系。
《气敏传感器》课件
相对误差
指传感器测量值与真 实值之间的差距，较 小的相对误差表示传 感器的测量精度较高。
工作温度范围
指传感器能够正常工 作的温度范围，对应 不同应用场景需要选 择适合的工作温度范 围。
响应时间
指传感器从检测到气 体变化到输出检测结 果所需的时间，较短 的响应时间意味着传 感器更加敏捷。
气敏传感器的应用
• 空气质量监测 • 工业制程控制 • 安全监测 • 智能家居
气敏传感器的发展趋势
1 微型化
2 智能化
ห้องสมุดไป่ตู้
随着技术的进步，气敏传感器正在朝着更小、 更集成的趋势发展，以适应日益复杂的应用 场景。
借助人工智能和物联网技术，气敏传感器正 在实现智能化，能够自动分析和判断气体状 况，并提供准确的监测结果。
3 多功能化
《气敏传感器》PPT课件
本课件介绍气敏传感器的原理、分类、制备方法、性能指标、应用和未来发 展趋势，帮助你深入了解这一重要领域。
什么是气敏传感器
气敏传感器是一种可以感知气体成分、浓度或相应的物理性质的装置。通过 检测气体的变化，它可以帮助我们了解环境中的气体状况。
气敏传感器的分类
基于传感材料分类
1 薄膜制备法
通过沉积敏感材料在基底上，形成薄膜结构的制备方法。
2 溶胶凝胶法
将溶胶中的成分凝胶化，制备敏感材料的方法。
3 高压方法
利用高压技术将材料转变为具有特殊结构和性质的制备方法。
气敏传感器的性能指标
灵敏度
指传感器对气体的响 应程度，越高说明相 同浓度的气体变化能 够被传感器更好地捕 捉到。
根据传感器所使用的敏感材 料的不同，可以将气敏传感 器分为多种类型，如金属氧 化物传感器、半导体传感器 等。
第10章 气敏传感器及其应用
第10章气敏传感器及其应用在现代社会的生产和生活中，人们往往会接触到各种各样的气体，需要对它们进行检测和控制。
比如化工生产中气体成分的检测与控制；煤矿瓦斯浓度的检测与报警；环境污染情况的监测；煤气泄漏：火灾报警；燃烧情况的检测与控制等等。
气敏传感器是一种检测特定气体的传感器。
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。
它的应用主要有：一氧化碳气体的检测、瓦斯气体的检测、煤气的检测、氟利昂（R11、R12）的检测、呼气中乙醇的检测、人体口腔口臭的检测等等。
它将气体种类及其与浓度有关的信息转换成电信号，根据这些电信号的强弱就可以获得与待测气体在环境中的存在情况有关的信息，从而可以进行检测、监控、报警；还可以通过接口电路与计算机组成自动检测、控制和报警系统。
气敏传感器的实物如图10-1所示。
图10-1 气敏传感器实物图10.1气敏电阻气敏电阻就是一种将检测到的气体的成分和浓度转换为电信号的传感器。
10.1.1气敏传感器的工作原理由于气体与人类的日常生活密切相关，对气体的检测已经是保护和改善生态居住环境不可缺少手段，气敏传感器发挥着极其重要的作用。
例如生活环境中的一氧化碳浓度达0.8～1.15 ml/L时，就会出现呼吸急促，脉搏加快，甚至晕厥等状态，达1.84ml/L时则有在几分钟内死亡的危险，因此对一氧化碳检测必须快而准。
利用SnO2（氧化锡）金属氧化物半导体气敏材料，通过颗粒超微细化和掺杂工艺制备SnO2纳米颗粒，并以此为基体掺杂一定催化剂，经适当烧结工艺进行表面修饰，制成旁热式烧结型CO敏感元件，能够探测0.005%～0.5%范围的CO气体。
还有许多易爆可燃气体、酒精气体、汽车尾气等有毒气体的进行探测的传感器。
常用的主要有接触燃烧式气体传感器、电化学气敏传感器和半导体气敏传感器等。
接触燃烧式气体传感器的检测元件一般为铂金属丝（也可表面涂铂、钯等稀有金属催化层），使用时对铂丝通以电流，保持300℃～400℃的高温，此时若与可燃性气体接触，可燃性气体就会在稀有金属催化层上燃烧，因此铂丝的温度会上升，铂丝的电阻值也上升；通过测量铂丝的电阻值变化的大小，就知道可燃性气体的浓度。
气敏传感器公开课ppt知识讲稿
• 气敏传感器概述 • 气敏传感器的技术原理 • 气敏传感器的应用实例 • 气敏传感器的发展趋势与挑战 • 结论
01
气敏传感器概述
定义与工作原理
定义
气敏传感器是一种检测特定气体的传感器，它能将气体种类和浓度信息转换成 电信号，以便进一步处理和控制。
工作原理
气敏传感器的工作原理主要是基于不同气体对传感器材料的吸附、反应或化学 变化，从而改变传感器的电阻、电容、电感等参数，最终输出电信号。
01
02
03
原理
利用敏感材料吸附气体分 子后，其电阻值发生变化， 通过测量电阻值来检测气 体浓度。
敏感材料
金属氧化物、导电聚合物 等。
应用场景
广泛应用于可燃气体、有 毒气体、酒精等检测。
非电阻型气敏传感器
原理
利用敏感材料吸附气体分子后，其电 导率、电容、频率等参数发生变化， 通过测量这些参数来检测气体浓度。
敏感材料
应用场景
广泛应用于二氧化碳、湿度、氧气等 检测。
半导体金属氧化物、高分子材料等。
气敏传感器的性能参数
灵敏度
指传感器输出变化量与 输入变化量之比，越高
越好。
响应时间
稳定性
选择性
指传感器输出变化达到 稳定值所需的时间，越
短越好。
指传感器在长时间内保 持性能参数不变的能力，
越强越好。
指传感器对不同气体的 敏感程度，越高越好。
隐患。
工作原理
气敏传感器通过敏感材料吸附烟雾 颗粒，并检测其电阻变化来探测烟 雾。
应用场景
家庭、办公室、工厂、仓库等场所 的火灾预警系统。
天然气泄漏检测
天然气泄漏检测
油烟浓度检测探头(油烟传感器)介绍
油烟浓度检测探头（油烟传感器）介绍
油烟浓度检测探头是智易时代研发的可实现油烟排放浓度实时监测的仪器，适用于餐厅、饭店、机关食堂等单位排放的烹饪油烟浓度监测用传感器。
不同于传统油烟检测需要现场采样并取回实验室进行分析后才能得出油烟浓度数据，本油烟检测探头采用了专用的基于气敏组件的油烟传感技术，可以对油烟成分进行综合分析，从而得到量化、较准确的油烟浓度值，并可感知烟气温度、湿度等信息，同时可搭配数据采集传输仪，实现油烟浓度、温度、湿度的实时在线监测。
工作原理：
声波器件表面的波速和频率会随外界环境的变化而发生漂移。
气敏传感器就是利用这种性能在压电晶体表面涂覆一层选择性吸附某气体的气敏薄膜，当该气敏薄膜与待测气体相互作用（化学作用或生物作用，或者是物理吸附），使得气敏薄膜的膜层质量和导电率发生变化时，引起压电晶体的声表面波频率发生漂移；气体浓度不同，膜层质量和导电率变化程度亦不同，即引起声表面波频率的变化也不同。
通过测量声表面波频率的变化就可以获得准确的反应气体浓度的变化值。
探头安装位置：
在烟道上安装，要避开弯道，离烟道出口的距离要大于2倍烟道直径
深度：离烟道壁的距离要大于10cm。
探头安装方法：
1）探头尺寸：φ45*270mm,打孔直径（46mm/47mm即可）；
2）在安装位置用自攻螺丝固定好法兰；
3）将探头伸进烟道到合适位置后，固定法兰与探头；
4）在探头和烟道处打一圈密封胶，以防油烟泄露；
5）如果是户外安装，需在引线连接处做好户外防护措施；
6）探头引线有4股，分别是正、负、485A、485B（对应红黑黄蓝四线），可利用航空插头
方式进行引线连接，安装方便；。
气敏传感器PPT课件
传 感 器 的 负 载 电 阻 为 R1 及 R2 ， 其 输 出 直 接 接 LED 显 示 驱 动 器 LM3914。当无酒精蒸汽时，R1及R2上的输出电压很低，随着酒精
蒸汽的浓度增加，输出电压也上升，则LM3914的LED（共10个） 亮的数目也增加。
应应用用电电子子学学院院
《《传传感感器器技技术术》》
-23-
二、油烟检测原理
MF12型 NTC热敏 电阻
聚脂塑料封 装热敏电阻
应应用用电电子子学学院院
《《传传感感器器技技术术》》
-24-
二、油烟检测原理
玻璃封装 NTC热敏 电阻
大功率PTC热敏电阻
应应用用电电子子学学院院
《《传传感感器器技技术术》》
-25-
二、油烟检测原理
贴片式NTC热敏电阻
非标热敏电阻
应应用用电电子子学学院院
《《传传感感器器技技术术》》
-26-
MQ-2 可燃气体、烟雾 MQ-4 天然气、甲烷 MQ-5 液化气、甲烷、煤制气 MQ-6 液化气、异丁烷、丙烷 MQ-8 氢气、煤制气 MQ-7 一氧化碳CO MQ-9 一氧化碳、可燃气体 MQ-3 酒精（乙醇） MQ213 酒精 MP-4 天然气 MP-6 液化气 MP-7 一氧化碳MP-8 氢气
应用电子学甲院烷传感器 《传感器技术》
-13-
NH3传感器
可燃气体传感器的检测原理
举例：二氧化钛氧浓度传感器的连接以及调测
二氧化钛氧浓度传感器的工作原理：半导体材料二氧 化钛（TiO2）属于N型半导体，对氧气十分敏感。其 电阻值的大小取决于周围环境的氧气浓度。当周围氧 气浓度较大时，氧原子进入二氧化钛晶格，改变了半 导体的电阻率，使其电阻值增大。
mq-6 气敏传感器 中文资料
好的气敏元件有６只针状管脚，其中４个用于信号取出，２个用于提供加热电流。
测量电路如图２所示
E. 灵敏度特性曲线
图3给出了MQ-6 型气敏器件 的灵敏度特性。
其中： 温度：20℃、 相对湿度：65% 、 氧气浓度：21% RL=20kΩ Rs：器件在不同气体，不同浓度下 的电阻值。 R0:器件在洁净空气中的电阻值。
郑州炜盛电子科技有限公司
MQ-6
MQ-6 气敏元件L2O3 陶瓷管、SnO2 敏感层,测量电极和加
热器构成的敏感元件固定在塑料或不锈钢制成的腔体内，加热器为气敏元件提供了必要的工作条件。封装
技术条件 -10℃-50 ℃ -20℃-70 ℃ 小于 95%Rh 21%(标准条件)
氧气浓度会影响灵敏度特性
备注 最小值大于２％
C.灵敏度特性
符号
参数名称
技术参数
备注
Rs
敏感体电阻
10K Ω- 60KΩ (1000ppm LPG )
α
(1000ppm/
浓度斜率
≤0.6
4000ppm LPG)
标准工作条件
材料 二氧化锡 金（Au） 铂（Pt） 镍铬合金（Ni-Cr） 三氧化二铝 100目双层不锈钢 （SUB316） 镀镍铜材（Ni-Cu） 胶木 镀镍铜材（Ni-Cu）
TEL:0371-60932955 60932966 60932977
FAX:0371-60932988
Email:w insensor@
图３ MQ-6型气敏元件的灵敏度特性
图4给出了MQ-6 型气敏器件的温湿度 特性
Ro: 20℃，33%RH条件下，1000ppmLPG中器 件电阻。 Rs: 不同温度，湿度下，1000ppmLPG 中器件 电阻。.
有毒有害气体传感器参数
有毒有害气体传感器参数有毒有害气体传感器是一种用于检测环境中有害气体浓度的传感器。
它的参数包括：检测气体种类、检测范围、灵敏度、线性误差、响应时间、稳定性、重复性、温度影响、湿度影响、输出信号类型等。
1. 检测气体种类有毒有害气体传感器可以检测多种气体，如二氧化硫、氨气、一氧化碳、氯气、氢氟酸、氧气等。
选择合适的传感器需要根据具体的应用场景和需求进行选择。
2. 检测范围检测范围是指传感器可以探测到的气体浓度的范围。
通常情况下，有毒有害气体传感器的检测范围是从几ppb到几万ppm。
在选择传感器时，需要根据实际应用需求确定检测范围。
3. 灵敏度灵敏度是指传感器在一定条件下可以探测到的最小浓度差。
传感器的灵敏度越高，可以探测的最小浓度差就越小。
但是过高的灵敏度也容易导致误检或漏检的问题，因此需要考虑灵敏度和可靠性之间的平衡。
4. 线性误差传感器的线性误差是指其输出信号与被测气体浓度之间的偏离程度。
线性误差越小，传感器的测量结果就越准确。
5. 响应时间响应时间是指传感器检测到有害气体后产生响应的时间。
响应时间在应用中非常关键，因为它直接决定了传感器的实时性以及需要进行的控制和处理时间。
6. 稳定性稳定性是指传感器在长时间使用过程中，输出信号是否稳定和可靠。
传感器的稳定性是应用中必不可少的一个参数，因为它直接影响传感器的可靠性和稳定性。
7. 重复性重复性是指传感器在多次检测同一气体浓度下，输出信号的稳定程度。
重复性越高，传感器的测量结果就越准确。
8. 温度影响温度是一个容易影响传感器稳定性和精度的重要因素。
传感器的温度影响包括工作温度范围、稳定性、线性误差等。
9. 湿度影响湿度同样是一个容易影响传感器精度的重要因素。
传感器的湿度影响包括工作湿度范围、稳定性、线性误差等。
10. 输出信号类型传感器输出的信号类型主要包括模拟信号和数字信号。
模拟信号通常为电压信号或电流信号，数字信号通常为RS485、4-20mA等。
气敏传感器工作原理
气敏传感器工作原理
气敏传感器是一种可以检测气体浓度变化的设备。
它的工作原理基于化学反应和电学信号转换。
首先，气敏传感器内部包含一个灵敏的化学材料，通常是一种金属氧化物。
这些氧化物材料具有氧化还原能力，在特定气体环境中可以发生化学反应。
当目标气体进入传感器时，它会与化学材料发生反应，导致材料的电导率发生变化。
其次，传感器利用电极将化学材料与外部电路连接。
当传感器受到外部电压的激励时，电导率的变化将导致电流的流动。
传感器内部的电路会测量电流的变化，从而得出气体浓度的信息。
一般情况下，气敏传感器的电阻值与目标气体浓度呈反比关系。
当目标气体浓度增加时，传感器的电阻值会减小，电流增大；反之，当目标气体浓度减小时，电阻值会增大，电流减小。
总的来说，气敏传感器通过化学反应和电学信号转换的方式来检测气体浓度的变化。
它可以应用于空气质量监测、工业生产过程中有害气体的检测等领域。
MQ2普敏气体烟雾传感器
MQ-2/MQ-2S 可燃气体检测用特点： 应用：在较宽的浓度范围内对可燃气体有良好的灵敏度 家庭用气体泄漏报警器 对液化气、丙烷、氢气 的灵敏度较高 工业用可燃气体报警器 长寿命、低成本 便携式气体检测器 简单的驱动电路即可MQ-2/MQ-2S 气体传感器所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡(SnO 2)。
当传感器所处环境中存在可燃气体时，传感器的电导率随空气中可燃气体浓度的增加而增大。
使用简单的电路即可将电导率的变化转换为与该气体浓度相对应的输出信号。
MQ-2/MQ-2S 气体传感器对液化气、丙烷、氢气的灵敏度高，对天然气和其它可燃蒸汽的检测也很理想。
这种传感器可检测多种可燃性气体，是一款适合多种应用的低成本传感器。
图1是传感器典型的灵敏度特性曲线。
图中纵坐标为传感器的电阻比（Rs/Ro ），横坐标为气体浓度。
Rs 表示传感器在不同浓度气体中的电阻值 Ro 表示传感器在1000ppm 氢气中的电阻值 图中所有测试都是在标准试验条件下完成的。
灵敏度特性：图2是传感器典型的温度、湿度特性曲线。
图中纵坐标是传感器的电阻比（Rs/Ro ）。
Rs 表示在含1000ppm 丙烷、不同温/湿度下传感器的电阻值Ro 表示在含1000ppm 丙烷、20℃/65%RH 环境条件下传感器的电阻值温/湿度的影响：基本测试回路：图3是传感器的基本测试电路。
该传感器需要施加2 个电压：加热器电压（V H ）和测试电压（V C ）。
其中V H 用于为传感器提供特定的工作温度。
V C 则是用于测定与传感器串联的负载电阻（R L ）上的电压（V RL ）。
这种传感器具有轻微的极性，V C 需用直流电源。
在满足传感器电性能要求的前提下，V C 和V H 可以共用同一个电源电路。
为更好利用传感器的性能，需要选择恰当的R L 值。
0.50.70.9 1.11.31.51.7 1.9-20-101020304050℃R s /R 060%RH 30%RH 85%RH图2图1VcV HGNDR LV RL图3规格：A. 标准工作条件B. 环境条件C.灵敏度特性敏感体功耗（Ps ）值可用下式计算： 传感器电阻（Rs ），可用下式计算：Ps=Vc 2×Rs/(Rs+R L )2Rs=(Vc/V RL -1)×R LD. 结构，外形MQ-2/MQ-2S 气敏元件的结构和外形如图4所示(结构 A 或 B), 由微型Al 2O 3陶瓷管、SnO 2 敏感层,测量电极和加热器构成的敏感元件固定在塑料或不锈钢制成的腔体内，加热器为气敏元件提供了必要的工作条件。
气敏传感器mq-3
MQ-3 酒精检测用半导体气敏元件MQ-3气体传感器所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡(SnO2)。
当传感器所处环境中存在酒精蒸汽时，传感器的电导率随空气中酒精气体浓度的增加而增大。
使用简单的电路即可将电导率的变化转换为与该气体浓度相对应的输出信号。
MQ-3气体传感器对酒精的灵敏度高，可以抵抗汽油、烟雾、水蒸气的干扰。
这种传感器可检测多种浓度酒精气氛，是一款适合多种应用的低成本传感器。
MQ-3气体传感器特点* 对乙醇蒸汽有很高的灵敏度和良好的选择性* 快速的响应恢复特性* 长期的寿命和可靠的稳定性* 简单的驱动回路应用用于机动车驾驶人员及其他严禁酒后作业人员的现场检测；也用于其他场所乙醇蒸汽的检测。
测试电路气敏传感器的外观和相应的结构形式如图3所示，它由微型氧化铝陶瓷管、氧化锌敏感层，测量电极和加热器构成，敏感元件固定在塑料或不绣钢制成的腔体内，加热器为气敏元件提供了必要的工作条件。
封装好的气敏元件有6个管脚，其中4个用于信号取出，2个用于提供加热电流。
图3中①、②、③分别表示MQ-3乙醇传感器的引脚排布图、引脚功能图、使用接线图。
其中H-H表示加热极（如5V），A-A、B-B传感器表示敏感元件的2个极，图③中“V”为传感器的工作电压，同时也是加热电压。
MQ-3传感器的外观和相应的结构形式本设计主要是通过电阻分压电路测量酒精气体浓度变化的，而LM3914也是根据输入电压的大小决定点亮LED的数量的，因此可以先调试传感器之后的电路时是否正常。
使用5V稳MQ3 酒精传感器是气敏传感器，其具有很高的灵敏度、良好的选择性、长期的使用寿命和可靠的稳定性。
MQ3 型气敏传感器由微型Al2O3、陶瓷管和SnO2 敏感层、测量电极和加热器构成的敏感元件固定在塑料或者不锈钢的腔体内，加热器为气敏元件的工作提供了必要的工作条件。
传感器的标准回路有两部分组成：其一为加热回路；其二为信号输出回路，它可以准确反映传感器表面电阻的变化。
气敏传感器的原理
气敏传感器的原理
红外线型气敏传感器是一种利用红外线光谱技术来检测气体成分的传感器。这种传感器通 常由红外光源、光探测器和过滤器组成。当红外光束通过目标气体时，不同气体分子会吸 收不同波长的红外光，导致光强减弱。通过测量不同波长的光强可以确定目标气体的成分 和浓度。红外线型气敏传感器具有高灵敏度、高选择性等优点，因此在环保、医疗等领域 得到广泛应用
以上是几种常见气敏传感器的原理，每种类型的气敏传感器都有其独特的特点和适用范围 。在实际应用中，需要根据具体需求选择合适的气敏传感器类型，以达到准确的检测效果
除了以上提到的几种常见气敏传感器原理，还有一些其 他类型的气敏传感器，例如红外线型气敏传感器、电容 型气敏传感器等。这些传感器各有其特点和应用场景， 下面简要介绍其中两种
气敏传感器的原理
光学型气敏传感器是一种通过测量气体对光信号的影响来检测气体浓度的传感器。这种传 感器通常由光源、光探测器和光学膜片组成。当光束通过光学膜片时，光束会受到目标气 体的吸收或散射作用，从而改变光强的分布。通过测量光强的变化可以确定目标气体的浓 度
半导体型气敏传感器
气敏传感器的原理
半导体型气敏传感器是一种利用半导体的物理特性来检测气体浓度的传感器。这种传感器 通常由一种半导体材料制成，当气体与半导体材料接触时，半导体的电阻值会发生变化。 通过测量电阻值的变化可以确定目标气体的浓度。半导体型气敏传感器具有灵敏度高、响 应时间短等优点，因此在许多领域得到广泛应用
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电容型气敏传感器
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气敏传感器的原理
电容型气敏传感器是一种利用电容原理来检测气体浓度的传感器。这 种传感器通常由两个平行电极和绝缘层组成。当目标气体与绝缘层接 触时，气体分子会吸附到绝缘层表面，导致电容值发生变化。通过测 量电容值的变化可以确定目标气体的浓度。电容型气敏传感器具有结 构简单、响应时间短等优点，因此在一些特殊领域得到应用，如检测 有毒有害气体等
气敏传感器(应加快离子导体)
金属氧化物
加热电极
输出极
输出极
加热器
金属氧化物
烧结型 半导体氧化物 Pt电极
薄膜型
氧化铝基片
厚膜型
加热器
加热电极
利用半导体材料与气体相接触时，材料电阻发生变 化的效应来检测气体的成分或浓度。
该类气敏元件通常工作在高温状态 （200~450℃）, 目的是为了加速上述的氧化还原 反应。
例如, 用氧化锡制成的气敏元件, 在常温下吸附 某种气体后, 其电导率变化不大, 若保持这种气体浓 度不变, 该器件的电导率随器件本身温度的升高而 增加, 尤其在100~300℃范围内电导率变化很大。显 然, 半导体电导率的增加是由于多数载流子浓度增 加的结果。
内热式气敏器件结构
旁热式气敏器件结构
（2）薄膜型
在石英基片上蒸发或溅射一层半导体薄膜制 成（厚度0.1 μm以下） 。上下为输出电极和加 热电极，中间为加热器。
（3）厚膜型
将金属氧化物粉末、添加剂粘合剂等混合 配成浆料，将浆料印刷到基片上，制成数十 微米的厚膜。
灵敏度、工艺性、机械强度和一致性等方面， 厚膜气敏元件较好。
当吸附氧化性气体时，半导体的功函数小于吸附 分子的电子亲和力，吸附分子从半导体夺走电子 成为负离子吸附。半导体载流子数减少，电阻率 增大，阻值增大。
100 元件电阻 元件加热 正常状态
吸附氧化气体
元件阻值变化 50
0 空气中
吸附还原气体 时间
吸附气体后
吸附分子与半导体相互争夺电子。
工作温度在200~400℃范围内吸附效果较好，电导 率变化较大。
情境二、气体的检测
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◆ 能力拓展
一、氧气传感器
氧化锆(ZrO2)是能使氧离子自由通过的固体电解质。 如图2-8所示，在其两面安有多孔质的铂电极时， 将产生电动势，氧气浓度大的一侧的电极为正，氧 气浓度低的一侧的电极为负。
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二、制作禁止吸烟警告器
检测环境是否有烟雾和烟雾的浓度，例如检测 起火时的浓烟。烟雾探头碰到烟雾或某些特定 的气体，烟雾探头内部阻值发生变化，产生一 个模拟值，从而对其进行控制。
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一、认识气敏传感器
常见的气敏电阻如图2-2所示。气敏传感器，从 原理上可分为接触燃烧式和半导体式。
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一、认识气敏传感器
1．接触燃烧式气体传感器
2．半导体式气敏传感器
3．电化学气敏传感器
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二、气敏传感器的使用
1．电源电路
2．辅助电路
3．检测工作电路
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◆ 任务实施
一、气敏传感器的选型
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二、气敏传感器的实际应用
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◆ 知识引入
气敏传感器是能够感知环境中某种气体及其 浓度的一种敏感器件，它将气体种类及其浓 度有关的信息转换成电信号，根据这些电信 号的强弱便可获得与待测气体在环境中存在 情况有关的信息。生活中常用的有测饮酒者 呼气中酒精量的传感器，测量汽车空燃比的 氧气传感器，家庭和工厂用的煤气泄漏传感 器，刚发生火灾之后测建筑材料发出的有毒 气体传感器，坑内沼气警报器等。
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三、测量参考电路
采用家用可燃气体检测监控器可以对厨房可燃 气体进行检测，其实用电路如图2-7所示。
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四、总结调试
(1) 元件开始通电工作时，没有接触可燃性气体，其电导率也急剧 增加，1分钟后达到稳定，这时方可正常使用，这段变化在设计电路 时可采用延时处理解决。 (2) 加热电压的改变会直接影响元件的性能，所以在规定的电压范 围内使用为佳。 (3) 负载电阻可根据需要适当改动，不影响元件灵敏度。 (4) 环境温湿度的变化会给元件电阻带来小的影响，当元件在精密 仪器上使用时，应进行温湿度补偿，最简便的方法是采用热敏电阻 补偿之。 (5) 避免腐蚀性气体及油污染，长期使用需防止灰尘堵塞防爆不锈 钢网。 (6) 使用条件：温度-15～35℃；相对湿度45%～75%RH；大气压 力80～106kPa。 (7) 如厨房使用液化石油气，由于该类气体的主要成分为丙烷，比 空气重，容易沉积到地面上，因此所制作的可燃气体检测器要安装 在接近地面处；如厨房使用煤气和天然气由于该类气体比空气轻， 应将可燃气体检测器安装在靠近天花板处，这样容易积聚上升的气 体。
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正是由于吸附的气体分子从材料表面得到或者给 予电子，使表面层的阻值发生了改变，我们分别考虑 以下两种情况：
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， 半导体表面呈现空间电荷区。 氧气等具有负离子吸附倾向的气体被称为氧化型气体或电子 接收性气体。
如果半导体的功函数大于吸附分子的离解能，吸附分子将向器 件释放出电子，而形成正离子吸附。具有正离子吸附倾向的 气体有H2、CO、碳氢化合物和醇类，它们被称为还原型气体 或电子供给性气体。
半导体气敏传感器
非电阻控制型
二极管式气敏传感器 MOS二极管式气敏传感器 Pd-MOSFET气敏传感器
图1：半导体式气敏传感器的分类
气敏传感器的性能要求：
对被测气体具有较高的灵敏度 对被测气体以外的共存气体或物质不敏感 性能稳定，重复性好 动态特性好，对检测信号响应迅速 使用寿命长 制造成本低，使用与维护方便等
器 件 电 阻 / k
10 0
稳 定状 器件加热 态
响 应 时 间 约 1 min 以 内 氧 化型
50
5
还 原型
加 热开 关
2 mi n 4 min 大 气中
吸 气时
:图2： N型半导体吸附气体时器件阻值变化图
1.4 表面电阻控制型气体传感器的结构
1）
表面控制型气体传感器有三种结构类型：烧结型、薄膜型 及厚膜型。其中，烧结型最为成熟，薄膜型及厚膜型特性一致 性较差。这里仅介绍烧结型。
1.3 半导体式气敏传感器的工作原理
半导体式气敏传感器：
–利用半导体气敏元件同气体接触，造成 半导体性质发生变化的原理来检测特定 气体的成分或者浓度
半导体式气敏传感器可分为：
–电阻式 –非电阻式
表面电阻控制型气敏传感器的工作原理
㈠表面电导理论
表面电阻控制型元件的表面电阻会根据待测气体 种类及浓度的不同增大或减小。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，被 吸附的分子首先在表面物性自由扩散，失去运动能量， 一部分分子被蒸发掉，另一部分残留分子产生热分解 而固定在吸附处（化学吸附）。吸附分子和材料表面 层交换电子而带上不同的电荷成为正离子或负离子， 同时影响半导体材料表面层的性质。
（6）初期稳定时间 一般电阻型气敏元件,在刚通电的瞬间,其电阻值将
下降,然后再上升,最后达到稳定。由开始通电直到气敏 元件阻值到达稳定所需时间,称为初期稳定时间。初期稳 定时间是敏感元件存放时间和环境状态的函数。存放时 间越长,其初期稳定时间也越长。在一般条件下,气敏元 件存放两周以后,其初期稳定时间即可达最大值。
RC1
RC2
RC1—气敏元件在浓度为C1的被测气体中的阻值：
RＣ2—气敏元件在浓度为C2的被测气体中的阻值。通常，C1＞C2。
（c）输出电压比灵敏度KV
KV
Va Vg
Va:气敏元件在洁净空气中工作时，负载电阻上的电压输出； Vg:气敏元件在规定浓度被测气体中工作时，负载电阻的电压输出
（3）气敏元件的分辨率
元件(电阻型)的固有电阻值，表示为Ｒａ。一般其固有电阻值在
(103～105)Ω 范围。
测定固有电阻值Ｒａ时, 要求必须在洁净空气环境中进行。由于经
济地理环境的差异，各地区空气中含有的气体成分差别较大，即 使对于同一气敏元件，在温度相同的条件下，在不同地区进行测 定，其固有电阻值也都将出现差别。因此，必须在洁净的空气环 境中进行测量。
气敏传感器
1.1 概述 气敏传感器是用来检测气体类别、浓度和成分的传感器。
由于气体种类繁多, 性质各不相同，不可能用一种传感器检测所 有类别的气体，因此，能实现气-电转换的传感器种类很多，按 构成气敏传感器材料可分为半导体和非半导体两大类。目前实 际使用最多的是半导体气敏传感器。
电阻控制型
表面电阻控制型 体电阻控制型
表示气敏元件对被测气体的识别（选择）以及对干扰气 体的抑制能力。气敏元件分辨率S表示为
S Vg Vg Va Vgi Vgi Va
Va—气敏元件在洁净空气中工作时，负载电阻上的输出电压； Vg—气敏元件在规定浓度被测气体中工作时，负载电阻上的电压 Vgi—气敏元件在i种气体浓度为规定值中工作时，负载电阻的电压
（4）气敏元件的响应时间
表示在工作温度下，气敏元件对被测气体的响应速度。一般从气 敏元件与一定浓度的被测气体接触时开始计时，直到气敏元件的 阻值达到在此浓度下的稳定电阻值的63％时为止，所需时间称为 气敏元件在此浓度下的被测气体中的响应时间，通常用符号tr表示。
（5）气敏元件的恢复时间 表示在工作温度下,被测气体由该元件上解吸的速度,一 般从气敏元件脱离被测气体时开始计时,直到其阻值恢复 到在洁净空气中阻值的63％时所需时间。
因此，当氧化型气体吸附到N型半导体（SnO2, ZnO)上， 还原型气体吸附到P型半导体(CrO3)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。
规则总结：
氧化型气体＋N型半导体：载流子数下降，电阻增加 还原型气体＋N型半导体：载流子数增加，电阻减小 氧化型气体＋P型半导体：载流子数增加，电阻减小 还原型气体＋P型半导体：载流子数下降，电阻增加
（2）气敏元件的灵敏度
是表征气敏元件对于被测气体的敏感程度的指标。它表示气体敏 感元件的电参量（如电阻型气敏元件的电阻值）与被测气体浓度 之间的依从关系。表示方法有三种
（a）电阻比灵敏度K
K Ra Rg
Ra—气敏元件在洁净空气中的电阻值； Rg—气敏元件在规定浓度的被测气体中的电阻值
（b）气体分离度
1.2 半导体气敏元件的特性参数
气体敏感元件，大多是以金属氧化物半导体为基础材料。当 被测气体在该半导体表面吸附后，引起其电学特性(例如电导率) 发生变化。
根据半导体变化的物理性质，可分为电阻型和非电阻型两种。 在此只介绍电阻型。
（1）气敏元件的电阻值
将电阻型气敏元件在常温下洁净空气中的电阻值，称为气敏