第11章气、湿、色敏传感器讲解

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湿敏传感器介绍

机电设备中传感器的连接与信号获取
任务1
环境湿度检测
相关概念
1．湿度：是指大气中水蒸气的含量，常用绝对湿度、相对湿度和露点等表示。 2．绝对湿度：指单位体积空气中含有水蒸气的重量，单位为g/m3。 3．相对湿度：被测气体中蒸气压和该气体在相同温度下饱和水蒸气压比值的百分比，无量纲。相对湿度表示大气的潮湿程度，被广泛使用。 4．露点：指具有某湿度值的气体在压力保持一定的条件下进行冷却，这时包含在气体中的水蒸气饱和凝缩进而结成露，此时的温度称为露点。
机电设备中传感器的连接与信号获取
任务1
环境湿度检测
湿敏传感器的使用
一、电源选择：湿敏电阻必须工作在交流回路中。若用直流供电，会引起多孔陶瓷表面结构改变，湿敏特性变劣；若交流电源频率过高，由于元件的附加容抗而影响测湿灵敏度和准确性。因此应以不产生正、负离子积聚为原则，使电源频率尽可能低。对于离子导电型湿敏元件，电源频率一般以 1kHz为宜。对于电子导电型湿敏元件，电源频率应低于 50Hz。二、线性化处理：一般湿敏元件的特性均为非线性，为准确地获得湿度值，要加入线性化电路，使输出信号正比于湿度的变化。
机电设备中传感器的连接与信号获取
任务1
环境湿度检测
组成：由多孔感湿陶瓷薄片的两面加上两个电极，再焊出引线；外面围绕镍镉加热丝，并由引脚引出；把它们固定在绝缘陶瓷底座上组成的。工作原理：当环境湿度发生改变时，多孔感湿陶瓷吸湿，电阻值随之变化。为了防止电阻极化，测量时必须是交流。另外，在高温、高湿环境下，要定期加热清洗，使传感器恢复性能。
机电设备中传感器的连接与信号获取

湿敏传感器解析

它是负特性半导瓷，MgCr2O4为Ｐ型半导体，它的电阻率低，阻值温度特性好.
结构: 在MgCr2O4-TiO2陶瓷片的两面涂覆有多孔金电极。金电极与引出线烧结在一起，为了减少测量误差，在陶瓷片外设置由镍铬丝制成的加热线圈，以便对器件加热清洗，排除恶劣气氛对器件的污染。整个器件安装在陶瓷基片上，电极引线一般采用铂—铱合金。
有的湿度传感器的电阻值随湿度的增加而增大，这种为正特性湿敏电阻器，如Fe3O4 湿敏电阻器。有的阻值随着湿度的增加而减小，这种为负特性湿敏电阻器，如TiO2－ SnO2陶瓷湿敏电阻器。
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。
1. 负特性湿敏半导体陶瓷的导电机理
由于水分子中的氢原子具有很强的正电场，当水在半导瓷表面吸附时，就有可能从半导瓷表面俘获电子，使半导瓷表面带负电
如果该半导瓷是Ｐ型半导体，则由于水分子吸附使表面电势下降，将吸引更多的空穴到达其表面，其表面层的电阻下降
若该半导瓷为Ｎ型，则由于水分子的附着使表面电势下降，如果表面电势下降较多，不仅使表面层的电子耗尽，同时吸引更多的空穴达到表面层，有可能使到达表面层的空穴浓度大于电子浓度，出现所谓表面反型层，这些空穴称为反型载流子。它们同样可以在表面迁移而表现出电导特性，使N型半导瓷材料的表面电阻下降
•常温常湿试验[湿度(10～90)％RH，温度(–10℃～＋ 40℃)]；
•油气循环试验(油蒸气↔加热清洗循环25万次，交流电压5V)。
经过以上各种试验，大多数陶瓷湿度传感器仍能可靠地工作，说明稳定性比较好。
（2）ZnO-Cr2O3陶瓷湿敏元件 ZnO-Cr2O3湿敏元件的结构是将多孔材料的金电极烧结在多孔陶瓷圆片的两表面上，并焊

气敏和湿敏电阻传感器图片及应用

5—补偿电阻 6－陶瓷片 7－TiO2氧敏电阻 8－进气口
9－引脚 2021/3/18
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氧浓度传感器外形
可用于汽车尾气测量
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汽车尾气分析
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有毒气体传感器的使用
2021/3/18
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湿敏电阻传感器
绝对湿度：是指大气中水汽的密度，即每一立方米大气中所含水汽的质量(克数)。
a）气敏烧结体 b）气敏电阻外形 c）基本测量转换电路
1—引脚 2—塑料底座 3—烧结体 4—不锈钢网罩 5—加热电极 6—工作电极 7—加热回路电源 8—测量回路电源
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气敏电阻外形
其他可燃性气体传感器
酒精传感器
酒精测试仪
呼气管
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酒精传感器的选择性
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NH3传感器
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二、二氧化钛氧浓度传感器
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。
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二、二氧化钛氧浓度传感器
气敏电阻
使用气敏电阻传感器（以下简称气敏电阻），可以把某种气体的成分、浓度等参数转换成电阻变化量，再转换为电流、电压信号。
气敏电阻品种繁多，主要有可测量还原性气体和测量氧气浓度的两大类。
一、还原性气体传感器所谓还原性气体就是在化学反应中能给出电子，化学价升高的气体。还原性气体多数属于可燃性气体，例如石油蒸气、酒精蒸气、甲烷、乙烷、煤气、天然气、氢气等。测量还原性气体的气敏电阻一般是用SnO2、ZnO 或Fe2O3等金属氧化物粉料添加少量铂催化剂、激活剂及其它添加剂，按一定比例烧结而成的半导体器件。

气体湿敏传感器

m—可燃性气体的浓度[％(Vol)]；
—由检测元件上涂覆的催化剂决定的常数。
ρ ，C和的值与检测元件的材料、形状、结构、表面处理方法
等因素有关。Q由可燃性气体的种类决定，在一定条件下，都
是确定的常数。则：E=k•m•b ， b Q

C
即A、B两点的电位差E与可燃性气体的浓度m成比例。测得E
（5）气敏元件的加热电阻和加热功率
气敏元件一般工作在200℃以上高温。为气敏元件提供必要工作温度的加热电路的电阻(指加热器的电阻值)称为加热电
阻，用RH表示。直热式的加热电阻值一般小于5Ω ；旁热式的
加热电阻大于20Ω 。气敏元件正常工作所需的加热电路功率，称为加热功率，
用ＰＨ表示。一般在(0.5～2.0)W范围。
气敏元件大多以金属氧化物半导体为基材。当被测气体在该
半导体表面吸附后引起其电特性(例如电导率)变化。SnO2、 ZnO、Fe2O3等材料存在气敏效应，当表面吸附某种气体时会引起电导率的变化。作为敏感元件，要求这种反应必须可逆。
气敏元件的定性解释模型：表面电荷层模型等。
电阻型气体传感器件的主要特性参数与特点
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，在相同温度条件下在不同地区测定，其固有阻值也出现差别。因此，必须在洁净的空气环境中进行测量。
（2）气敏元件的灵敏度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
二氧化锆氧敏元件与多数固体电解质氧敏元件一样，作成浓差电池形式。在二氧化锆两侧装上铂电极，两电极的电位不同时，两极间产生浓差电动势，测定固体浓差电池的电动势，可测定被测气体浓度。

气敏、湿敏传感器

一、气敏电阻传感器气敏电阻传感器是一种能把某种气体的成分、浓度等参数转换成电阻变化量再转换为电流、电压信号的传感器，它的传感元件是气敏电阻。

气敏电阻形式繁多，可以检测各种特定对象的气体，如各种还原性气体。

1．还原性气体传感器所谓还原性气体就是在化学反应中能给出电子，化学价升高的气体。

还原性气体多数属于可燃性气体，例如石油蒸气、酒精蒸气、甲烷、乙烷、煤气、天然气、氢气等。

【举例】各种可燃性气体传感器如，酒精传感器、煤气报警器、液化气报警器、一氧化碳传感器、甲烷传感器等。

2．二氧化钛氧浓度传感器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。

TiO2氧浓度传感器结构及测量转换电路介绍【举例】氧浓度传感器可用于汽车尾气测量气敏半导体的灵敏度较高，它较适用于气体的微量检漏、浓度检测或超限报警。

二、湿敏电阻传感器湿度包括：绝对湿度和相对湿度，湿度对电子元件的影响很大。

检测湿度的手段很多，如毛发湿度计、干湿球湿度计、石英振动式湿度计、微波湿度计、电容湿度计、电阻湿度计等，本节介绍陶瓷湿敏电阻式湿度传感器。

图2－19是陶瓷湿敏电阻传感器的结构、外形及测量转换电路框图，它主要用于测量空气的相对湿度。

新型传感器包括气敏传感器、湿敏传感器、微传感器、光栅传感器、光电式传感器、光纤传感器、集成化智能传感器等。

本章分别介绍了这些新型传感器概念、工作原理、性能参数、应用领域等相关问题。

第10章气敏、湿敏传感器本章主要内容10.1 气敏传感器一.电阻型半导体气敏传感器的结构与分类1. 定义2. 结构：半导体气敏传感器一般由三部分组成：敏感元件、加热器和外壳。

3. 分类：按其制造工艺，分为烧结型、薄膜型和厚膜型；按加热方式不同，可分为直热式和旁热式两种气敏器件。

二. 半导体气敏材料的气敏机理三. SnO2 系列气敏器件1. 主要特性2. 检测电路四. 气敏传感器的应用1 简易家用气体报警2 有害气体鉴别、报警与控制电路3 防止酒后开车控制器10.2 湿敏传感器一．半导体陶瓷湿敏电阻1. 负特性湿敏半导瓷的导电原理2 正特性湿敏半导瓷的导电原理二. 典型半导瓷湿敏元件三. 湿敏传感器的应用1 湿度检测器2 高湿度显示器本章教学要求及重点、难点一．教学要求1.了解气敏、湿敏电阻传感器的结构2. 掌握气敏、湿敏电阻传感器的工作原理及应用二. 重点、难点重点：气敏、湿敏电阻传感器的原理及应用难点：气敏、湿敏电阻传感器的原理10.1 气敏传感器一.电阻型半导体气敏传感器的结构与分类1. 定义气敏电阻传感器是一种能把某种气体的成分、浓度等参数转换成电阻变化量再转换为电流、电压信号的传感器，它的传感元件是气敏电阻。

气敏、湿敏电阻传感器的应用PPT课件

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广东机电职业技术学院------传感器及应用
一、气敏电阻传感器
气敏电阻是一种半导体敏感器件，它是利用气体的吸附而使半导体本身的电导率发生变化这一机理来进行检测的。人们发现某些氧化物半导体材料如SnO2、ZnO、Fe2O3、MgO
、NiO、BaTiO3等都具有气敏效应。气敏电阻工作原理：
气体的成分、浓度等参数变化 ↓
直热式的加热丝兼作电极。其结构简单、成本低、功耗小；但热容量小，易受环境气流影响；因加热丝热胀冷缩，易使之与材料接触不良；在测量电路中，信号电路和加热电路相互干扰。间接式加热丝和电极分立，有好的稳定性。
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广东机电职业技术学院------传感器及应用
（2）温湿度特性： SnO2传感器的阻值随温度、湿度上升而有规律地减小。因此除尽量保持恒温、恒湿外，其有效
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。
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广东机电职业技术学院------传感器及应用
（1）气敏特性：遇H2、CO、碳氢化合物等(还原性即可燃性)气体，材料表面层电阻率减小；遇O2等氧化性气体时，材料表面层电阻率增大。在检测前，材料表面已经吸着氧，所以对可燃性气体更敏感。最佳工作温度一般多在200～500℃ 范围内。为使传感器能在这样高的温度范围内稳定工作，具有高温稳定性的半导体材料只有金属氧化物，常见的是SnO2和 ZnO。
（4）
烧结型气体传感器主要用来检测甲烷、丙烷、一氧化碳、氢气、酒精、硫化氢等。
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广东机电职业技术学院------传感器及应用
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。

传感器介绍PPT课件

原理。
例题：（新教材 2003天津理综）如图，当电键K断开时，用光
子能量为的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零。合上电键，
调节滑线变阻器，发现当电压表读数小于时，电流表读数仍不为零；
当电压表读数大于或等于时，电流表读数为零。由此可知阴极材料
的逸出功为 (
)
A
A. 1.9eV B. 0.6eV
解：反向截止电压为，
解：a=2kS/m
10
0
10
∴ S=ma/2k
U=U0 Rx / R = U0 S / L
P
=maU0 / 2kL
U
=mU0 a / 2kL∝a
U0
（3）测力
例题：（风力测定仪）如图所示为一种测定风作用力的仪器原
理图，图中P为金属球，悬挂在一细长裸金属丝下面，O是悬挂点， R0是保护电阻，CD是水平放置的光滑电阻丝，与悬挂小球的细金属丝始终保持良好接触，无风时细金属丝与电阻丝在C点接触，此时电路中的电流为I，有风时细金属丝将偏转一角度θ（θ与风力大小有关），细金属丝与电阻丝在C/点接触，已知风力方向水平向左， OC=h，CD=L，球的质量为M，电阻丝单位长度的电阻为k，电源内电阻和细金属丝电阻均不计，金属丝偏转θ角时，电流表的示数
1、干簧管是一种能感知磁场的传感器 2、光敏电阻电阻随光照的增强而减小（半导体材料） 3、热敏电阻一般随温度升高电阻减小（半导体材料） 4、金属热电阻温度升高电阻增大 5、电容式位移传感器 6、霍尔元件
如图所示，R1为定值电阻，R2为热敏电阻， L为小灯泡，当温度降低时（ C ）
A、R1两端的电压增大 B、电流表的示数增大 C、小灯泡的亮度变强 D、小灯泡的亮度变弱

《光电检测技术》课件-色敏传感器

2023/4/26
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2023/4/26
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二、色敏传感器的应用
色彩信号处理电路
2023/4/26
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识别色彩, 必须获得两个光电二极管的短路电流比。故采用对数放大器电路, 在电流比较小的时候, 二极管两端加上的电压和流过电流之间存在近似对数关系, 即OP1、OP2输出分别跟lnISD1、 lnISD2成比例, OP3取出它们的差。输出为Uo = C（ln ISD2-lnISD1）= C ln (ISD2/ ISD1), 其正比于短路电流比ISD2/ISD1的对数。其中c为比例常数。将电路输出电压经A/D变换, 处理后即可判断出与电平相对应的波长（即颜色）。
S4-11 、色敏传感器
色敏光电传感器实际上是光电传感器的一种特殊类型。它是两只结深不同的的光电二极管组合体，其结构和工作原理的等效电路如图所示。
电极1 电极2
1
SiO2
P+
N
2
P
电极3
3
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色敏光电传感器43;-N结为浅结，N-P结为深结。当光照射时，P+，N，P三个区域及其间的势垒区均有光子吸收，但是吸收的效率不同。紫外光部分吸收系数大，经过很短距离就被吸收完毕；因此，浅结对紫外光有较高灵敏度。而红外光部分吸收系数小，光子主要在深结处被吸收；因此，深结对红外光有较高的灵敏度。即半导体中不同的区域对不同波长分别具有不同灵敏度。这一特性为识别颜色提供了可能性。利用不同结深二极管的组合，即可构成测定波长的半导体色敏传感器。

传感器(9 气敏、湿敏)

9.1.4应用举例家用有毒气体探测报警器
一氧化碳、液化气，甲烷、丙烷都是有毒可燃气体，当空气中达到一定浓度时．将危及人的健康与安全。此电路线路简单，具有很高的灵敏度，对探测上述有毒气体是行之有效的。
1.传感器
2.探测报警电路如图所示。
用QM—N10气敏传感器作为探测头，它是一种新型的低功耗、高灵敏度的气敏元件。
9.2.6应用实例
1.烹调设备湿度控制的应用实例
湿敏传感器安装在烹调设备的排气口，根据湿度变化控制烹调过程的进行。
2. 湿度测量系统方框图
作业：
一、课后习题1、2。二、简述电容式湿敏传感器的工作原理。三、气敏传感器中加热器的作用是什么？四、设计家用有毒气体报警器的报警电路。五、判断题： 1、当氧化性气体吸附到N型半导体上，还原性气体吸附到P型半导体时，将使载流子增加，电阻减小。２、具有负离子吸附倾向的气体有02和NOx，称为氧化性气体。３、气敏传感器使用时通常需要4分钟左右的预热时间。４、氯化锂湿敏传感器一般选用交流电供电源。六、湿敏传感器通常由————、———、————三部分组成。气敏传感器由————、———、————三部分组成。
2.陶瓷湿敏传感器
金属氧化物陶瓷构成的湿敏传感器有离子型和电子型两种。离子型陶瓷湿敏传感器：由绝缘材料制成的多微孔陶瓷元件对水分子具有物理吸附作用（毛细作用），因而在潮湿气氛中呈现出 H+离子，使元件的电导率增加。处于实用阶段的这类传感器分别以：α-Fe2O3、K2CO3，ZnO、V2O5、Li2O为主要成分。电子型陶瓷湿敏元件：利用分子在氧化物表面上的化学吸附导致元件电导率改变进行湿度测量。图9.15是氧化锆—氧化镁合成陶瓷湿度传感器。电热元件用于加热（300~700 ℃ ）和清洗污物。外壳保证传感器在高温下使用的热稳定性。这类传感器已应用于食品加工、空调和干燥器等设备中。

湿敏传感器

湿敏传感器主婴用于湿度测量和湿度控制。湿度测量方面有气象观测，一般的环境管理的湿度测量，微波炉、干燥设备、医疗设备、汽车的除湿设备、录像机等的湿度或者露点检测等；湿度控制方面有食品、医疗、农业、造纸业、纺织业、电子业等产业以及楼房、家庭的空调管理，印刷、制药、食品加工等干燥度的控制，食品储存、微生物管理等的湿度调节等。表3-1列出湿度传感器的应用及其相应的湿度范围。
3、常用湿敏传感器的种类
4、湿敏传感器的相关参数
湿敏传感器的基本应用电路
2、湿敏传感器的工作原理
湿敏传感器的核心部分是湿敏元件，湿敏元件一般由基体、电极和感湿层组成，图3-1列出两种常见的湿敏元件结构图。湿敏元件的基体为不吸水且耐高温的绝缘材料，如聚碳酸醋板、氧化铝瓷等。在基体之上，常用掩膜法真空蒸镀上薄膜，或用丝网印刷法加工出两个电极，电极常用不易氧化的导电材料，如金、银等制成。在基体、电极加工好后，再涂敷感湿材料，然后在几百摄氏度的温度下烧结而成感湿层。感湿层很薄，通常仅仅几微米至几十微米，它是湿敏元件的主体，可随空气湿度变化而改变阻值(有时也可利用改变电介常数)，即常说的吸湿与脱湿。
1、概述
湿度是表示空气中水蒸气含量的物理量，常用绝对湿度和相对湿度来表示。所谓绝对湿度就是单位体积空气内所含水蒸气的质量，也就是指空气中水蒸气的密度，单位为g/m3。所谓相对湿度就是在某一温度下，空气中所含水蒸气的实际密度与同一温度下饱和密度之比，即相对湿度 RH=水蒸气实际密度/饱和密度(%)，日常生活中所说的空气湿度，实际上就是指相对湿度。又因为水蒸气的压强也近似与其密度成正比.所以也可以说，空气的相对湿度是空气内的水蒸气压强与同一温度下水蒸气饱和压强之比。使水蒸气的相对湿度变成100%的温度叫做露点，所以露点就是水蒸气的饱和密度所对应的温度，也是绝对湿度的一种计算方法。

常用传感器的种类

通常据其基本感知功能可分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类。

1、热敏传感器热敏传感器是将温度转换成电信号的转换器件，可分为有源和无源两大类。

前者的工作原理是热释电效应、热电效应、半导体结效应。

后者的工作原理是电阻的热敏特性，约占热敏传感器的55%。

在温度检测精度要求比较高的场合，这种传感器比较适用。

较为广泛的热电阻材料为铂、铜、镍等，它们具有电阻温度系数大、线性好、性能稳定、使用温度范围宽、加工容易等特点。

用于测量-200℃～+500℃范围内的温度。

2、光敏传感器光敏传感器是最常见的传感器之一，它的种类繁多，主要有：光电管、光电倍增管、光敏电阻、光敏三极管、太阳能电池、红外线传感器、紫外线传感器、光纤式光电传感器、色彩传感器、CCD和CMOS图像传感器等。

国内主要厂商有OTRON品牌等。

光传感器是产量最多、应用最广的传感器之一，它在自动控制和非电量电测技术中占有非常重要的地位。

最简单的光敏传感器是光敏电阻，当光子冲击接合处就会产生电流。

3、气敏传感器气敏传感器是用来检测气体浓度和成分的传感器，它对于环境保护和安全监督方面起着极重要的作用。

气敏传感器是暴露在各种成分的气体中使用的，由于检测现场温度、湿度的变化很大，又存在大量粉尘和油雾等，所以其工作条件较恶劣，而且气体对传感元件的材料会产生化学反应物，附着在元件表面，往往会使其性能变差。

所以对气敏传感器有下列要求：能够检测报警气体的允许浓度和其他标准数值的气体浓度，能长期稳定工作，重复性好，响应速度快，共存物质所产生的影响小等。

4、力敏传感器力敏传感器是将应力、压力等力学量转换成电信号的转换器件。

力敏传感器有电阻式、电容式、电感式、压电式和电流式等多种形式，它们各有优缺点。

其广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。

《气湿敏传感器》课件

03
CATALOGUE
气湿敏传感器的发展趋势
提高灵敏度和精度
优化材料结构
通过改进材料结构，提高气湿敏传感器的灵敏度和响应速度。
表面修饰与功能化
采用表面修饰和功能化技术，提高气湿敏传感器的选择性，降低交叉敏感性。
微纳技术与纳米材料
利用微纳加工技术和纳米材料，减小气湿敏传感器的尺寸，提高其精度和稳定性。
农业领域的应用
在农业生产中，气湿敏传感器可用于监测和控制温室内的气体和湿度，以提高农作物的生长和产
量。
通过监测温室内的气体成分和湿度，可以及时调整环境条件，满足不同植物生长的需求，提高农
作物的品质和产量。
此外，气湿敏传感器还可以用于农田环境的监测，例如检测土壤中的气体和湿度，以指导农民合
加强基础研究与技术突破
总结词
基础研究和技术突破是推动气湿敏传感器发展的重要驱动力。
详细描述
加强基础研究，深入了解气湿敏传感器的原理和机制，探索新的材料、工艺和设计方法。同时，鼓励技术突破，推动传感器技术的创新和进步，为气湿敏传感器的发展注入新的活力。
拓展应用领域和范围
总结词ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
拓展应用领域和范围是气湿敏传感器发展的必然趋势。
理施肥和灌溉。
医疗领域的应用
在医疗领域，气湿敏传感器可用于监测患者的呼吸和环境中的气体成分，以协助医生诊断和治疗
。
对于某些疾病，如哮喘、慢性阻塞性肺病等，气湿敏传感器可以用于监测患者的呼吸状况，及时发现异常情况并采取相应措施。
在手术室和重症监护室等医疗环境中，气湿敏传感器可以用于监测空气中的气体成分和湿度，以
详细描述
为了提高气湿敏传感器的稳定性与可靠性，可以采用先进的材料和制造工艺，优化传感器结构，提高其长期稳定性和重复性。此外，加强质量检测和控制也是必要的措施。

ch11 气敏传感器及其应用.ppt

半导体气敏器件的分类
一、电阻型半导体气敏器件
适宜制作半导体气敏传感器的材料主要是氧化物。由于半导体材料的特殊性质,气体在半导体材料颗粒表面的吸附可导致材料载流子浓度发生相应的变化,从而改变半导体元件的电导率。由氧化物半导体粉末制成的气敏元件,具有很好的疏松性,有利于气体的吸附,因此其响应速度和灵敏度都较好。通常所指的氧化物半导体气敏传感器,就是由粉末状氧化物经烧结或沉积而制成的。
产生电阻值变化使电桥失去平
待测气体
衡。电桥输出信号的大小反映
被测气体的种类或浓度。
11.2 接触燃烧式气敏传感器接触燃烧式气敏传感器结构与测量电路原理如图
铂金等金属线圈埋设在氧化催化剂中便构成接触燃烧式气敏传感器
一般在金属线圈中通以电流，使之保持在300~500℃的高温状态，当可燃性气体与传感器表面接触，燃烧热进一步使金属丝温度升高，从而电阻值增大。其电阻值增量为：
1．表面电阻控制型气敏器件
它是利用半导体表面因吸附气体引起半导体元件电阻值变化特性制成的一类传感器。多数是以可燃性气体为检测对象,但如果吸附能力很强,即使是非可燃性气体也能作为检测对象。这种类型的传感器,具有气体检测灵敏度高、响应速度比一般传感器快、实用价值大等优点。
表面电阻控制型半导体气敏器件的工作原理,主要是靠表面电导率变化的信息来检验被接触气体分子。因此,要求做这种器件的半导体材料的体内电导率一定要小,这样才能提高气敏器件的灵敏度。
目前常使用的ν-Fe2O3气敏器件,其结构如图8.49所示。 (氧化物半导体,由于化学反应强而且容易还原的氧化物,在比较低的温度下与气体接触时晶体中的结构缺陷就发生变化,继之体电阻发生变化,因此,可以检测各种气体)

传感器课件-湿度传感器

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根据道尔顿定律，湿空气的压力应等于干空气的压力与水蒸汽的压力之和。
B = Pg+Pn 海平面的标准大气压为101 325Pa。
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湿度测量概述
一、空气湿度的表示方法湿度是表示空气中水蒸汽含量多少的尺
度。常用来表示空气湿度的方法有：绝对湿度、相对湿度和含湿量。
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1. 绝对湿度
绝对湿度定义为每平方米湿空气，在标准状态下所含水蒸汽的重量，即湿空气中的水蒸汽密度（单位是克/米3）。
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三、新型氯化锂湿度传感器
优点：长期工作稳定性好，制作湿度测量仪时会有较高的精度，响应迅速。
缺点：有结露时易失效。它特别适合空调系统使用。
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第四节高分子湿度传感器
一、高分子电容式湿度传感器
该传感器基本上是一个电容器，在高分子薄膜上的电极是很薄的金属微孔蒸发膜，水分子可通过两端的电极被高分子薄膜吸附或释放。随着水分子被吸附或释放，高分子薄膜的介电系数将发生相应的变化。因为介电系数随空气的相对湿度变化而变化，所以只要测定电容值就可测得相对湿度。
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大气是由干空气和一定量的水蒸气混合而成的，我们称其为湿空气。干空气的成分主要是氮（78％）、氧（21％）、氩（0.93％）、二氧化碳（0.03％）及其它微量气体。
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在湿空气中水蒸汽的含量虽少，但其变化却会对空气环境的干燥和潮湿程度产生重要的影响，且使湿空气的物理性质随之发生改变。
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二、气体湿度测量方法
干湿球法露点法吸湿法
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第二节干湿球与露点法湿度检测
干湿球湿度计的基本原理为：当大气压力B和风速v不变时，利用被测空气相应于湿球温度下饱和水蒸气压力和干球温度下的水蒸气分压力之差，与干湿球温度之差之间存在的数量关系确定空气湿度。