气体和湿度传感器资料
气体和湿度传感器资料78页PPT
气体和湿度传感器资料
6
、
露
凝
无
游
氛
，
天
高
风
景
澈
。
7、翩翩新 来燕，双双入我庐 ，先巢故尚在，相 将还旧居。
8
、
吁
嗟
身
后
名
，
于
我
若
浮
烟
。
9、 陶渊 明（ 约 365年 —427年 ），字 元亮， （又 一说名 潜，字 渊明 ）号五 柳先生 ，私 谥“靖 节”， 东晋 末期南 朝宋初 期诗 人、文 学家、 辞赋 家、散
谢谢！
1
0
、
倚
南
窗
以
寄
傲
，
审
容
膝
之
易
安
。
6பைடு நூலகம்、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
气体和湿度传感器及其应用1精选全文
可编辑修改精选全文完整版第十章气体和湿度传感器及其应用10.1气体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。
由于被测气体的种类繁多，性质各不相同，不可能用一种传感器来检测所有气体，所以气敏传感器的种类也有很多。
近年来随着半导体材料和加工技术的迅速发展，实际使用最多的是半导体气敏传感器，这类传感器一般多用于气体的粗略鉴别和定性分析，具有结构简单、使用方便等优点。
半导体气敏传感器是利用待测气体与半导体(主要是金属氧化物)表面接触时，产生的电导率等物性变化来检测气体。
按照半导体与气体相互作用时产生的变化只限于半导体表面或深入到半导体内部，可分为表面控制型和体控制型。
第一类，半导体表面吸附的气体与半导体间发生电子授受，结果使半导体的电导率等物性发生变化，但内部化学组成不变；第二类，半导体与气体的反应，使半导体内部组成(晶格缺陷浓度)发生变化，而使电导率改变。
按照半导体变化的物理特性，又可分电阻型和非电阻型两类。
电阻型半导体气敏元件是利用敏感材料接触气体时，其阻值变化来检测气体的成分或浓度；非电阻型半导体气敏元件是利用其他参数，如二极管伏安特性和场效应晶体管的阈值电压变化来检测被测气体。
10.1.1电阻型半导体气敏传感器电阻型半导体气敏传感器大多使用金属氧化物半导体材料作为气敏元件。
它分 N 型半导体如 SnO2、Fe2O3、ZnO等；P 型半导体，如 CoO、P b O、CuO、N i O 等。
1.材料和结构因为许多金属氧化物具有气敏效应，这些金属氧化物都是利用陶瓷工艺制成的具有半导体特性的材料，因此称之为半导体陶瓷，简称半导瓷。
常见传感器及工作原理
常见传感器及工作原理传感器是现代科技中不可或缺的一部分，它们负责将物理量转换成电信号或其他可以被处理的形式，从而实现对环境变化的感知和监测。
以下是一些常见传感器及其工作原理的介绍。
1. 温度传感器温度传感器是用来测量环境温度的设备。
它们可以基于不同的工作原理来实现。
其中一种常见的工作原理是热敏电阻。
热敏电阻的电阻值随温度的变化而变化，通过测量电阻值的变化来确定温度。
还有一种常见的工作原理是热电偶。
热电偶利用两种不同金属的热电效应产生电势差，通过测量电势差来确定温度。
2. 湿度传感器湿度传感器用于测量环境的湿度水分含量。
一种常见的湿度传感器是电容式湿度传感器。
它利用物质在不同湿度下的电容变化来测量湿度。
当空气中的湿度增加时，电容值也会增加。
另一种常见的湿度传感器是电阻式湿度传感器。
它利用湿度对电阻值的影响来测量湿度。
3. 光照传感器光照传感器用于测量环境中的光照强度。
一种常见的光照传感器是光敏电阻。
光敏电阻的电阻值随光照强度的变化而变化，通过测量电阻值的变化来确定光照强度。
另一种常见的光照传感器是光电二极管。
光电二极管利用光的能量来产生电流，通过测量电流的变化来确定光照强度。
4. 气体传感器气体传感器用于检测环境中的气体浓度。
一种常见的气体传感器是电化学传感器。
电化学传感器利用气体与电极之间的化学反应来测量气体浓度。
不同的气体会引起不同的化学反应，从而产生不同的电流信号。
另一种常见的气体传感器是光学传感器。
光学传感器利用气体对特定波长的光的吸收程度来测量气体浓度。
5. 压力传感器压力传感器用于测量环境中的压力变化。
一种常见的压力传感器是压阻式传感器。
压阻式传感器利用压力对电阻值的影响来测量压力变化。
当受到压力时，电阻值会发生变化。
另一种常见的压力传感器是压电传感器。
压电传感器利用压力对压电材料的形变产生电荷来测量压力变化。
以上是一些常见传感器及其工作原理的简介。
传感器的应用范围非常广泛，从工业生产到家庭生活都离不开它们。
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。
30种常见传感器模块简介及工作原理
30种常见传感器模块简介及工作原理传感器是物理、化学或生物特性转换成可测量信号的设备。
它们在各个领域中起着重要的作用，从智能家居到工业自动化，从医疗设备到汽车技术。
本文将介绍30种常见的传感器模块及它们的工作原理。
1. 温度传感器：温度传感器是测量环境温度的常见传感器。
它们根据温度的影响来改变电阻、电压或电流。
2. 湿度传感器：湿度传感器用于测量空气中的湿度水分含量。
根据湿度的变化，传感器可能改变电阻、电容或输出电压。
3. 压力传感器：压力传感器用于测量液体或气体的压力。
它们可以转换压力为电阻、电流或电压的变化。
4. 光敏传感器：光敏传感器用于测量光照强度。
它们的响应基于光线与其敏感部件之间的相互作用。
5. 加速度传感器：加速度传感器用于测量物体的加速度或振动。
它们可以检测线性或旋转运动，并将其转换为电压或数字信号。
6. 接近传感器：接近传感器用于检测物体与传感器之间的距离。
它们可以使用电磁、超声波或红外线等技术来实现。
7. 声音传感器：声音传感器用于检测环境中的声音级别或频谱。
它们可以将声波转换为电信号以进行进一步的处理。
8. 姿势传感器：姿势传感器用于检测物体的倾斜、角度或方向。
它们可以使用陀螺仪、加速度计等技术来实现。
9. 指纹传感器：指纹传感器用于检测和识别人体指纹。
它们通过分析指纹的纹理和特征来实现身份验证。
10. 光电传感器：光电传感器使用光电效应或光电测量原理进行工作。
它们通常用于检测物体的存在、颜色或距离。
11. 气体传感器：气体传感器用于检测和测量空气中的气体浓度。
它们可以用于检测有害气体、燃气泄漏等。
12. 液位传感器：液位传感器用于测量液体的高度或压力。
它们可以使用压力、浮球或电容等技术来检测液位变化。
13. 磁场传感器：磁场传感器用于测量、检测和方向磁场强度。
它们通常用于指南针、地磁测量等应用。
14. 触摸传感器：触摸传感器用于检测触摸或接近物体。
它们可以使用电容、电感或红外线等技术来实现。
第五章湿度传感器
湿度传感器
Company Logo
基本概念 1、干空气与湿空气（Dry air and Wet air）： 通常把不包含水汽的空气称为干空气，把包 含干空气与水蒸汽的混合气体称为湿空气。 2、绝对湿度(Absolute humidity)： 绝对湿度是指单位体积的湿空气中所包含的 水蒸汽的质量，也就是空气中水蒸汽的密度。一 般用kg/m3或g/m3作单位，即一立方米湿空气中所 含水蒸汽的千克数或克数。
Company Logo
五、电子式湿度计 1、电阻式湿度传感器 氯化铝薄膜、过氧化铝等电阻率变化。 2、电容式湿度传感器 高分子聚合物膜、氯化锂、水溶性盐、凝胶 状纤维物、炭精粉与过氧化铝混合物等作为电容 器的电介质，介电常数随相对湿度变化。
Company Logo
电容式湿度传感器结构 用陶瓷基底上的聚 酯材料作为湿度敏感材 料 多孔铂层作为电极 表面覆上保护性聚 酯层防止油污、灰尘等 的污染
Company Logo
一、湿度的测量方法 湿 机械式---毛发湿度计 干湿球式 光电露点湿度计 电子式湿度计
Company Logo
二、毛发湿度计：
毛发变化3% 现用纤维素与约 50μm的金属箔粘 合在一起，卷成螺 旋状构成
Company Logo
基本概念
5、相对湿度（Relative humidity）
6、露点与霜点（Dew Point and Frost Point） 湿空气在气压不变条件下使其所含水蒸汽达 到饱和状态时所必须冷却到的温度称为露点温度 或露点。若露点温度低于0℃，水汽实际将凝结 成霜， 称为霜点温度或霜点。
Company Logo
天然气在线露点仪
选择露点仪的应注意的几个问题： 1、镜面污染对露点测量的影响 2、镜面降温速度和样气流速 当其它条件固定时，加大流 速将有利于气流和镜面之间的传质。 特别是在进行低霜点测量时，流速 应适当提高，以加快露层形成速度， 但是流速不能太大，否则会造成过 热问题。这对制冷功率比较小的热 电制冷露点仪尤为明显。流速太大 还会导致露点室压力降低而流速的 改变又将影响体系的热平衡。
第8章 气体和湿度传感器
孔高分子膜制成的防尘过滤膜；5-用丝网印刷法印制的Au梳状电极
有机高分子湿度传感器 1. 高分子电阻式湿度传感器 水吸附在有极性基的高分子膜上，在低湿 下，因吸附量少，不能产生荷电离子，所以 电阻值较高。 相对湿度增加时，吸附量也增加，集团化 的吸附水就成为导电通道，正负离子对起到 载流子作用，电阻值下降。 利用这种原理制成的传感器称为电阻式高 分子湿度传感器。
8.2
mV Ha V
2.相对湿度 相对湿度为待测气氛中水汽分压与相同温度下水 的饱和水汽压的比值的百分数。
pV Hr p 100 % RH W T
3.露点 在一定大气压下，将含水蒸气的空气冷却，当降 到某温度时，空气中的水蒸气达到饱和状态，开始从 气态变成液态而凝结成露珠，这种现象称为结露。 此时的温度称为露点或露点温度。 如果这一特定温度低于0οC，水汽将凝结成霜。
第8章 气体和湿度传感器
气体传感器 8.2 湿度传感器 8.3 气体和湿度传感器的应用 8.4 实训
8.1
8.1 气体传感器
8.1 气体传感器 气体传感器是一种把气体中的特定成分检测出 来,并将它转换为电信号的器件,以便提供有关待测 气体的存在及浓度大小的信息。见表8-1。 气体传感器的性能必须满足下列条件： （1）能够检测并能及时给出报警、显示与控制信 号； （2）对被测气体以外的共存气体或物质不敏感； （3）性能稳定性、重复性好； （4）动态特性好、响应迅速； （5）使用、维护方便，价格便宜。
在工业中应用的气体传感器 在Fe和Cu等矿物冶炼过程中常使用氧传 感器。 在半导体工业中需用多种气体传感器。 在食品工业中也常用氧传感器。 4. 检测大气污染方面用的气体传感器 对于污染环境需要检测的气体有SO2、 H2S、NOX、CO、CO2等，因为需要定量测 量，宜选用电化学气体传感器。
传感器的十种类型
传感器的十种类型传感器是一种能够感知和检测环境中各种物理量并将其转化为可供人类理解的信号的装置。
它们被广泛应用于工业、医疗、军事、交通等领域，起到了至关重要的作用。
本文将介绍十种常见的传感器类型，并从人类的视角出发，以生动的语言描述它们的工作原理和应用场景。
1. 温度传感器温度传感器可以测量环境的温度并将其转化为电信号。
它们在各个领域都有广泛的应用，如气象预报、温控设备、医疗仪器等。
例如，在农业领域，温度传感器可以帮助农民监测土壤温度，以确定植物的生长状态。
2. 湿度传感器湿度传感器用于测量和监测环境的湿度。
它们常用于气象观测、农业、建筑等领域。
例如，湿度传感器可以帮助农民判断土壤的湿度，从而合理灌溉农作物。
3. 光传感器光传感器可以感知光线的强度和频率。
它们广泛应用于照明控制、光敏仪器等领域。
例如，在智能家居中，光传感器可以根据环境光线的强度自动调节灯光亮度。
4. 压力传感器压力传感器用于测量和监测物体的压力。
它们在工业、医疗、汽车等领域有着重要的应用。
例如，在汽车中，压力传感器可以监测轮胎的气压，提醒驾驶员及时充气。
5. 位移传感器位移传感器可以测量和监测物体的位移和位置变化。
它们常用于机械工程、自动化控制等领域。
例如，在工业生产线上，位移传感器可以帮助监测机器人的位置，确保精准的操作。
6. 加速度传感器加速度传感器可以测量物体的加速度和振动。
它们在运动控制、安全监测等领域得到广泛应用。
例如，在智能手机中，加速度传感器可以感知手机的倾斜和摇晃，实现屏幕自动旋转和晃动控制等功能。
7. 气体传感器气体传感器可以检测环境中的气体浓度和成分。
它们在环境监测、工业安全等领域发挥着重要作用。
例如，在室内空气质量监测中，气体传感器可以检测二氧化碳和有害气体的浓度，保障人们的健康。
8. 液位传感器液位传感器可以测量和监测液体的高度和容量。
它们广泛应用于化工、水处理、油田开发等领域。
例如，在储罐中，液位传感器可以实时监测液体的高度，避免溢出或过度放空。
气体传感器原理
气体传感器原理气体传感器是一种用于检测和测量气体浓度的设备，广泛应用于环境监测、工业生产、安全防护等领域。
本文将介绍气体传感器的原理，并对常见的气体传感器类型进行简要说明。
一、气体传感器的原理气体传感器的原理基于不同气体与传感器之间的相互作用，通过测量这种相互作用的变化来获得气体的浓度信息。
下面介绍几种常见的气体传感器原理：1. 电化学式传感器：该类型的气体传感器利用气体与电化学反应产生的电流或电势变化来测量气体浓度。
例如，电化学气体传感器可以检测一氧化碳、二氧化硫等有毒气体。
传感器通过电极与气体进行接触，当气体与电极表面发生反应时，会引起电流或电势的变化，进而可根据变化的大小来确定气体浓度。
2. 光学式传感器：光学式传感器利用气体对光的吸收、散射或发射特性来测量气体浓度。
例如，红外线气体传感器可以检测甲烷、二氧化碳等气体。
传感器通过发射特定波长的光，经过气体后，测量光的强度变化，并据此计算气体浓度。
3. 热导式传感器：热导式传感器利用气体对热量传导的影响来测量气体浓度。
传感器通过加热元件在气体中产生热量，测量热量传导的速度变化，并通过计算得出气体浓度。
这种传感器常用于检测可燃气体如甲烷、乙烷等。
4. 半导体式传感器：半导体式传感器是一种常见的气体传感器类型，使用气敏材料（通常是金属氧化物）作为传感器元件。
当气体与传感器表面接触时，气敏材料的电阻会发生变化，通过测量电阻变化可以获取气体浓度信息。
这种传感器广泛应用于一氧化碳、硫化氢等气体的检测。
二、常见的气体传感器类型1. 温度传感器：温度传感器是一种常见的气体传感器类型，可用于检测气体的温度。
它通过测量气体与传感器之间的热交换来确定温度。
常见的温度传感器包括热电偶和热敏电阻。
2. 湿度传感器：湿度传感器用于测量气体中的湿度水分含量。
传感器通过测量气体与传感器之间的湿度差异来确定湿度。
常见的湿度传感器包括电容式、电阻式和表面声波式传感器。
3. 氧气传感器：氧气传感器用于测量气体中氧气的浓度，广泛应用于医疗、环境监测等领域。
常用传感器介绍范文
常用传感器介绍范文传感器是指能够对物理量进行检测和感知，并将其转化成可供人类或机器理解的信号或数据的装置。
传感器在日常生活中广泛应用，例如智能手机中的加速度传感器和指南针，汽车中的倒车雷达，以及工业生产中的温度传感器等。
下面将介绍一些常用的传感器。
1.温度传感器：温度传感器用于测量物体或环境的温度，可以感知室内温度、水温、空气温度等。
常见的温度传感器有热敏电阻传感器、热电偶、热电阻等。
2.光敏传感器：光敏传感器用于检测光照的强度或光照的变化。
常见的光敏传感器有光敏电阻传感器、光电二极管等。
3.湿度传感器：湿度传感器用于测量空气中的湿度水分含量。
它们可以用于测量室内湿度、土壤湿度、空气中的湿度等。
4.压力传感器：压力传感器用于测量物体的压力或压强，常见于汽车、工业控制、医学诊断等领域。
常见的压力传感器有压阻式传感器、压电式传感器、电容式传感器等。
5.加速度传感器：加速度传感器用于测量物体的加速度。
它们常被应用于智能手机、运动追踪设备、汽车安全系统等领域。
常见的加速度传感器有压阻式传感器、微机械加速度传感器等。
6.气体传感器：气体传感器用于检测空气中的化学物质或气体的浓度。
常见的气体传感器有氧气传感器、二氧化碳传感器、甲醛传感器等。
7.磁力传感器：磁力传感器用于测量磁场的强度或方向。
它们广泛应用于指南针、地磁测量、磁共振成像等领域。
常见的磁力传感器有霍尔效应传感器、磁阻传感器等。
8.接近传感器：接近传感器用于测量物体与传感器之间的接近距离。
它们被广泛应用于自动门、机器人导航、工业自动化等领域。
常见的接近传感器有红外线传感器、超声波传感器、电磁感应传感器等。
这些传感器只是常见的一部分，随着科技的发展，新型传感器也在不断涌现。
传感器在改善生活质量、提高生产效率和保障安全等方面起着重要的作用。
各类传感器介绍范文
各类传感器介绍范文传感器是一种可以将非电能转化为电能信号的装置，它能够感知和测量环境中各种物理量的变化，并将其转化为电信号输出，以便于在电子设备中进行处理和控制。
传感器广泛应用于各个领域，如工业自动化、医疗健康、环境监测、军事安防等。
下面将介绍几种常见的传感器及其原理和应用。
1. 温度传感器（Temperature Sensor）：温度传感器是一种用来感知环境中温度变化的传感器。
常见的温度传感器有热敏电阻、热电偶和红外线传感器等。
热敏电阻基于温度对电阻值的影响，热电偶利用两种不同材料的电动势差随温度变化而变化，红外线传感器则测量物体放射出的红外线辐射能量来计算温度。
温度传感器广泛应用于气象观测、温控系统、家电等领域。
2. 湿度传感器（Humidity Sensor）：湿度传感器是一种用来感知环境中湿度变化的传感器。
常见的湿度传感器有电容式湿度传感器、电阻式湿度传感器和表面声波湿度传感器等。
电容式湿度传感器基于湿度对介质电容值的影响，电阻式湿度传感器则利用吸湿材料的电导性质来测量湿度，表面声波湿度传感器则通过测量湿度对声速的影响来计算湿度。
湿度传感器广泛应用于气象观测、粮食储存、仓储检测等领域。
3. 光线传感器（Light Sensor）：光线传感器是一种用来感知环境中光照强度变化的传感器。
常见的光线传感器有光敏电阻、光电二极管和光电三极管等。
光敏电阻利用光对电阻值的影响来测量光照强度，光电二极管和光电三极管则通过光的照射产生电压信号来测量光照强度。
光线传感器广泛应用于照明系统、自动化设备、智能手机等领域。
4. 压力传感器（Pressure Sensor）：压力传感器是一种用来感知环境中压力变化的传感器。
常见的压力传感器有电容式压力传感器、电阻应变式压力传感器和压电传感器等。
电容式压力传感器利用压力对电容值的影响来测量压力，电阻应变式压力传感器则通过压力对电阻值的影响来测量压力，压电传感器则利用压力引起的压电效应来转化为电信号输出。
第9章 气、湿敏传感器ppt课件
➢ 对于P型半导体器件，情况刚好相反，氧化性气体使 其电阻减小，还原性气体使其电阻增大。
2021/3/5
传感器原理及应用
第九章 气、
注： (1) 检测不同气体，加热温度及添加物质不同， 目的是使传感器对不同气体有选择性。
第九章 气、
❖ 下图是一温度补偿电路。当环境温度降低时，则负温度 热敏电阻(R5)的阻值增大，使相应的输出电压得到补偿。
~U
R6
蜂鸣器
BZ
R1 R3
气敏传感器
R2 R4
SCR W
氖管
R5 NTC电阻
2021/3/5
传感器原理及应用
第九章 气、
PTC电阻
氖管
B
R2
R3
~U R1
气敏传感器
BZ 蜂鸣器
➢当半导体的功函数大于吸附分子的离解能，吸附分子向半导 体释放电子成为正离子吸附，半导体载流子数增加，半导体 电阻率减少，阻值降低。具有正离子吸附倾向的气体被称为 还原性气体(例H2、CO、炭氢化合物和酒类等)。
➢当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
第九章 气、
概述
• 气敏传感器：检测气体浓度和成分，主要 用于环境保护和安全监督等方面。
• 湿敏传感器：检测湿度情况，广泛应用于 工业、农业、国防、科技和生活等各个领 域。
2021/3/5
传感器原理及应用
第九章 气、
9.1 气敏传感器
分类：
通常以气敏特性来分类，主要可分为： – 半导体型气敏传感器， – 电化学型气敏传感器， – 固体电解质气敏传感器， – 接触燃烧式气敏传感器， – 光化学型气敏传感器， – 高分子气敏传感器等。
空气湿度传感器原理
空气湿度传感器原理
空气湿度传感器是一种用于测量环境中的空气湿度的设备。
其工作原理基于湿度对一些物理或化学性质的影响。
最常见的空气湿度传感器是基于电容原理。
传感器通常由两个电极组成，它们之间有一个介质，如聚合物。
当环境中的湿度变化时，介质的吸湿能力会发生变化，导致电容值发生变化。
这个变化可以由传感器的电路测量，从而得到湿度的值。
另一种常见的空气湿度传感器原理是基于电阻原理。
传感器通常由两个电极组成，它们之间有一个含有湿度感应材料的电阻器。
湿度的变化会导致感应材料的电阻值发生变化，进而改变整个电阻器的电阻值。
传感器的电路可以测量这个电阻值的变化，从而计算出湿度的值。
还有一些其他的空气湿度传感器原理，如基于热电效应、振荡效应或声波效应。
这些原理都是利用了湿度对物质性质的影响，通过测量物质特性的变化来间接测量湿度的值。
总的来说，空气湿度传感器利用不同的物理或化学效应，测量环境中的湿度值。
这些传感器可以广泛应用于气象观测、室内环境监控、农业等领域。
本科气体湿度传感器
A
F2
F1
M
R1
R2
C
B
D
W2
W1
E0
因为ΔRF很小，且RF1•R1=RF2•R2
ρ—检测元件的电阻温度系数； ΔT—由于可燃性气体接触燃烧所引起的检测元件的温度增加值； ΔH—可燃性气体接触燃烧的发热量； C—检测元件的热容量； Q—可燃性气体的燃烧热；m—可燃性气体的浓度[％(Vol)]； α—由检测元件上涂覆的催化剂决定的常数。
则有
这样，在检测元件F1和补偿元件F2的电阻比RF2/RF1接近于1的范围内，A，B两点间的电位差E，近似地与ΔRF成比例。在此，ΔRF是由于可燃性气体接触燃烧所产生的温度变化(燃烧热)引起的，是与接触燃烧热(可燃性气体氧化反应热)成比例的。即ΔRF可用下式表示
（4）气敏元件的响应时间
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。
BZ
气敏传感器
（1）直接加热式SnO2气敏元件(直热式气敏元件)
内热式气敏器件结构及符号
1
2
3
4
SnO2烧结体
加热极兼电极
(a)结构
4
3
2
1
(b)符号
由芯片(敏感体和加热器)，基座和金属防爆网罩三部分组成。因其热容量小、稳定性差，测量电路与加热电路间易相互干扰，加热器与SnO2基体间由于热膨胀系数的差异而导致接触不良，造成元件的失效，现已很少使用。
传感器与检测技术电阻式气体和湿度传感器
零五酒精测试仪与温湿度计——电阻式气体与湿度传感器地测试项目描述•酒精测试仪是一款常用检测司机酒精含量地仪器。
根据被测员地呼气检测饮酒信息,及时测试车主血液酒精浓度,显示"醉酒驾驶","饮酒驾驶","安全驾驶"状态。
•呼气酒精含量测试仪是一款轻巧,实用,安全,便于随身携带地酒精含量检测工具,适用于警查车,司机自检等方面•对于环境量地检测,除了常用地酒精检测仪外, 还有一种大家熟悉地检测空气湿度地湿敏传感器,如图五-二所示地温湿度计,它既能检测温度同时也能检测湿度,其湿度地检测主要是利用了湿敏传感器。
湿度信息地传递需要通过水对湿敏器件直接接触来完成,因此湿敏器件只能直接暴露于待测环境,不能密封知识准备•一,气敏电阻传感器•所谓气敏传感器,是利用半导体气敏元件同气体接触,造成半导体质变化,借此来检测待定气体地成分或者浓度地传感器地总称。
气敏传感器主要用于工业上天然气,煤气,石油化工等部门地易燃,易爆,有毒,有害气体地监测,预报与自动控制。
•（一）气敏传感器地材料与种类•气敏传感器是用来检测气体类别,浓度与成分地传感器。
由于气体种类繁多, 质各不相同,不可•按构成气敏传感器材料可分为半导体与非半导体两大类。
目前实际使用最多地是半导体气敏传感器。
•气敏电阻地材料是金属氧化物,在合成材料时,通过化学计量比地偏离与杂质缺陷制成,金属氧化物半导体分N型半导体,如氧化锡,氧化铁,氧化锌,氧化钨等;P型半导体,如氧化钴,氧化铅,氧化铜,氧化镍等。
为了提高某种气敏元件对某些气体成分地选择与灵敏度,合成材料有时还掺入了催化剂,如钯（Pd）,铂（Pt）,银（Ag）等。
（二）气敏电阻传感器工作原理•金属氧化物在常温下是绝缘地,制成半导体后却显示气敏特。
其机理是比较复杂地。
但是这种气敏元件接触气体时,由于表面吸附气体,致使它地电阻率发生明显地变化却是肯定地。
• 这种对气体地吸附可分为物现吸附与化学吸附。
传感器技术及应用项目四气体成分及湿度的测量
任务二 使用湿敏传感器检测湿度
三、湿敏电阻的应用 2. 汽车后窗玻璃自动除湿电路
在常温常湿条件下，由于RH的阻值较大，VT1导通而VT2截止，继电器K不吸合， 加热电阻无电流通过。当车内湿度较大时，湿度传感器RH的阻值减小，使VT1截止， VT2翻转为导通状态，继电器K工作，其动合触点K1闭合，发光二极管LED点亮，加 热电阻开始加热。当后窗玻璃杯加热到一定程度，潮气被驱散，湿度减小，RH阻值 降低，施密特触发器又翻转到初始状态。发光二极管LED熄灭，电阻丝停止加热，从 而实现了自动除湿控制。
左图所示为湿敏元件的外形和结构示意 图。湿敏传感器的特点是线性度及抗污染性 差。在检测环境湿度时，湿敏传感器要长期 暴露在待测环境中，很容易因被污染而影响 其测量精度及长期稳定性。
任务二 使用湿敏传感器检测湿度
二、湿敏电阻的类型
湿敏电阻按照感湿层所用材料不同，又分为氯化锂、金属氧化物、硫酸钙、碘化 物等多种形式。目前应用较多的是金属氧化物半导体陶瓷湿敏电阻，其中半导体陶瓷 湿敏电阻按结构可分为烧结型和涂覆膜型两大类。
实践操作
任务二 使用湿敏传感器检测湿度
简易婴儿尿湿报警器的制作
主要实验器材
任务二 使用湿敏传感器检测湿度
实践操作
简易婴儿尿湿报警器的制作
制作步骤
1）按原理图制作印刷电路板图，外壳可选用成品音乐门铃进行改制。 2）晶体管VT1的基极与电源负极用导线与直径3.5mm的插座相连，将插座固定在 音乐门铃外壳上。 3）将湿敏传感器的插头插入孔内即可运行调试。
传感器技术及应用项目四气体成分及湿度的 测量
任务一 使用气敏传感器检测气体
任务导入
用数字万用表检测气敏传感器QM-3
采用如图所示简单电路就可以 了解气敏传感器的特性，电路使 用QM-3型气敏传感器，用数字万 用表显示测量数据，可以检查器 件的好坏。当电源开关S断开时， 传感器没有驱动电流（加热电流 ），A、B之间电阻大于20MΩ。当 接通开关S时，器件内的微加热丝 f-f得电发热。此时若将内盛酒精 的小瓶瓶口靠近传感器，可以看 到电阻显示值立即由20MΩ以上降 到0.5~1MΩ。移开小瓶等待20~40s 之后，A、B间电阻又恢复至大于 20MΩ的状态。以上反应可以重复 实验，但需注意要使空气恢复到 洁净状态。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
敏感；
（3）性能稳定性、重复性好；
（4）动态特性好、响应迅速； （5）使用、维护方便，价格便宜。
8.1.1
半导体气体传感器
利用半导体气敏元件同气体接触，造成 半导体性质变化，来检测气体的成分或浓度。 半导体气体传感器大体可分为电阻式和 非电阻式两大类。见表8-2。 电阻式是用氧化锡、氧化锌等金属氧化 物材料制作。 非电阻式是一种半导体器件。
3.
图8-1 定位电解法一氧化碳气体浓度测试电路
产生的电子在工作电极上，产生的氢 离子在工作电极旁的电解液中。电子使工 作电极产生负电压，电子由外电路向辅助 电极（C）流动。 氢离子在电解液中向辅助电极流动， 接收辅助电极上的电子和电极旁的氧气， 发生还原反应： 2H＋＋O2／2＋2e－→H2O
2.
体电阻控制型气体传感器
体控制型电阻式气体传感器是利用体电 阻的变化来检测气体的半导体器件。 检测对象主要有：液化石油气，主要是 丙烷；煤气，主要是CO、H2；天然气，主 要是甲烷。
例如利用SnO2气敏器件可设计酒精探 测器，
当酒精气体被检测到时，气敏器件电 阻值降低，测量回路有信号输出，提供给 电表显示或指示灯发亮。
一旦器件与被测气体接触，
就会与吸附的氧起反应，将被氧束缚 的电子释放出来， 使敏感膜表面电导率增大，器件电阻 减少。
目前常用的材料为氧化锡和氧化锌等较 难还原的氧化物，也有研究用有机半导体 材料的。
在这类传感器中一般均参有少量贵金属 （如Pt等）作为激活剂。
这类器件目前已商品化的有SnO2、ZnO 等气体传感器。
8.1.4
加伐尼电池式气体传感器 由隔离膜、铅电极（阳）、电解液、白 金电极（阴）组成一个加伐尼电池。 当被测气体通过聚四氟乙烯隔膜扩散到 达负极表面时，即可发生还原反应。 溶液中产生电流，流过外电路。 该电流数值和气体的速度成比例。
2.
定位电解法气体传感器 由工作电极、辅助电极及参比电极以及 聚四氟乙烯制成的透气隔离膜组成，在电极 间充以电解液。 图8-1所示为定位电解法气体传感器气体 浓度测试电路，图中NAP－505为日本生产 的小型、低功耗一氧化碳传感器。一氧化碳 通过透气膜进入电解液到达工作电极（W） 表面，工作电极表面发生氧化反应： CO＋H2O→CO2＋2H＋＋2e－
固体电解质式气体传感器 这类传感器内部不是依赖电子传导， 而是靠阴离子或阳离子进行传导。 因此，把利用这种传导性能好的材料 制成的传感器称为固体电解质传感器。
8.1.2
8.1.3
接触燃烧式气体传感器
接触燃烧式气体传感器是将白金等金属 线圈埋设在氧化催化剂中构成。 使用时对金属线圈通以电流，使之保持 在300~600οC的高温状态，同时将元件接 入电桥电路中的一个桥臂。
参比电极（R）表面同样发生氧化反应 ，产生的电子使参比电极产生负电压，该电 压由运算放大器IC2组成的积分电路积分， 积分输出电压加在工作电极和辅助电极之间 ，以保持工作电极电压稳定，不随电子流出 而下降。 工作电极流出的电流（电子）与一氧化 碳浓度成比例。电流在10Ω电阻上产生电压 ，由运算放大器IC1放大输出，可知一氧化 碳浓度。
气敏器件工作时要提供加热电源。
3.
非电阻型气体传感器
二极管气体传感器是利用一些气体被 金属与半导体的界面吸收， 对半导体禁带宽度或金属的功函数的 影响，而使二极管整流特性发生性质变化 而制成。
场效应管FET型气体传感器是根据栅压 域值的变化来检测未知气体。 电容型气体传感器是根据CaO— BaTiO3等复合氧化物随CO2浓度变化、其 静电容量有很大变化而制成。
分类
焦炉煤气、发生炉煤气、 家庭用 天然气 煤矿 冶金、试验室 甲烷 氢气
有毒气体
一氧化碳（不完全燃烧的煤气） 硫化氢、含硫的有机化合物 卤素，卤化物，氨气等 氧气（缺氧） 水蒸气（调节湿度，防止结露） 大气污染（SOx,NOx,CL2等） 燃烧过程气体控制，调节燃/空比 一氧化碳（防止不完全燃烧） 水蒸气（食品加工）
烟雾，司机呼出酒精
煤气灶等 石油工业、制药 厂 冶炼厂、化肥厂 地下工程、家庭 电子设备、汽车 、温室 工业区 内燃机，锅炉 内燃机、冶炼厂 电子灶
火灾预报，事故 预报
环境气体
工业气体
其它灾害
气体传感器的性能必须满足下列条件： 控制信号；
（1）能够检测并能及时给出报警、显示与
（2）对被测气体以外的共存气体或物质不
表8-2 半导体气体传感器的分类
主要的物理 特性 传感器举例 工作温度 代表性被测气体
表面控制型 氧化锡、氧化锌 电阻 式 LaI-xSrxCoO3，FeO氧 化钛、 氧化钴、氧化镁、氧化 锡 氧化银
室温～450οC 可燃性气体
体控制型
300～450οC 700οC以上
室温 室温～200οC 150οC
酒精、可燃性气 体、氧气
乙醇 氢气、一氧化碳、 酒精 氢气、硫化氢
表面电位
非电 二极管整流 铂/硫化镉、铂/氧化钛 阻式 特性 晶体管特性 铂栅MOS场效应管
1.
表面控制型气体传感器
平常器件工作在空气中，
空气中的O2和NO2，接受来自N型半导 体材料敏感膜的电子吸附。 表现为N型半导体材料敏感膜的表面传 导电子数减少，表面电导率减小，器件处 于高阻状态。
第8章 气体和湿度传感器
8.1 8.2 8.3 8.4 气体传感器 湿度传感器 气体和湿度传感器的应用 实训
8.1 气体传感器
气体传感器是一种把气体中的特定成分 检测出来,并将它转换为电信号的器件。
提供有关待测气体的存在及浓度大小的 信息。 主要检测对象和应用场所见表8-1。
表8-1 气敏传感器主要检测对象及其应用场所
一旦有可燃性气体与传感器表面接触， 燃烧热量进一步使金属丝升温，造成器件 阻值增大，从而破坏了电桥的平衡。 其输出的不平衡电流或电压可测得可燃 性气体的浓度。
电化学式气体传感器 1. 离子电极型气体传感器 由电解液、固定参照电极和pH电极组成。 通过透气膜使被测气体和外界达到平衡。 以被测气体为CO2为例，在电解液中达 到如下化学平衡： CO2+H2O=H++HCO3― 根据pH值就能知道CO2 的浓度。