检测与转换技术课件：第4章 3A气敏与湿度传感器
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传感器检查与转换技术(共76张PPT)
物体的性质和成分量： • 空气的湿度（绝对、相对）、气体的化学成分、
浓度、液体的粘度、浊度、透明度、物体的颜色 状态量： • 工作机械的运动状态（启停等）、生产设备的异
常状态（超温、过载、泄漏、变形、磨损、堵塞、 断裂等）
电工量（U、I、f、R、Z、E、B ……在电工、电子等
课程中讲授，大多数不属于本课程的范围。）
(2)动态误差。
第四十八页，共76页。
5．按使用条件分类
(1)基本误差。
(2)附加误差 。
6．按误差与被测量的关系分类
(1)定值误差。
(2)累积误差。
第三节 随机误差概率密度的正态分布
一、随机误差的实验结果——频率直方图
现在来研究一组无系统误差且无粗差的独立的等精度实验结果。所谓独立和等 精度测量，是指在相同条件下，对某量重复进行的独立测量。
第三页，共76页。
信息转换是将所提取的有用信息，根据下一单元需要，在幅值、功率及精度 等方面进行处理和转换。
信息处理的任务，视输出环节的需要，将变换后的电信号进行数字运算、A／D变 换等处理。
信息传输的任务是，在排除干扰的情况下经济地、准确无误地把信息进 行传递。
第四页，共76页。
检测（Detection）定义： 利用各种物理、化学效应，选择合 适的方法与装置，将生产、科研、生活 等各方面的有关信息通过检查与测量的 方法，赋予定性或定量结果的过程称为 检测技术。
模拟显示
的特点：
直观
第十三页，共76页。
光柱也属于模拟显光示柱显示
的特点：
一目了然
第十四页，共76页。
数字式仪表
数字式仪表的 特点： 准 确，但最后一 位经常跳动不 止。
热敏电阻
湿度传感器ppt课件
电容式湿度传感器
二、湿度及湿度传感器
1、湿度及其表示方法 2、湿度传感器及其特性参数 3、湿度传感器的分类
1、湿度及其表示方法
❖ 在自然界中，凡是有水和生物的地方，在 其周围的大气里总是含有或多或少的水汽。
❖ 大气中含有水汽的多少，表示大气的干、
湿程度，用湿度来表示，也就是说，湿度是 表示大气干湿程度的物理量。 ❖ 大气湿度有两种表示方法：绝对湿度与相 对湿度。
2） 感湿特征量—相对湿度特性曲线
❖ 每一种湿敏元件都有其感湿特征量，如电 阻、电容、电压、频率等。
感湿特性曲线
❖ 湿敏元件的感湿特征量随 环境相对湿度变化的关系 曲线，称为该元件的感湿 特征量 —相对湿度特性曲 线，简称感湿特性曲线。
❖ 人们希望特性曲线应当在
全量程上是连续的，曲线
各处斜率相等，即特性曲
❖ 湿度传感器是指能将湿度转换为与其成一
定比例关系的电量输出的器件式装置。
❖ 主要特性参数有：
①湿度量程 ②感湿特征量 ③灵敏度 ④湿度温度系数 ⑤响应时间 ⑥湿滞回线和湿滞回差
1) 湿度量程
❖ 保证一个湿敏器件能够正常工作所允许环 境相对湿度可以变化的最大范围，称为这 个湿敏元件的湿度量程。
❖ 湿度量程越大，其实际使用价值越大。理 想的湿敏元件的使用范围应当是0－100％ RH的全量程。
❖ 根 据 道 尔 顿 分 压 定 律 ， 空 气 中 压 强 P＝Pa 十 PV(Pa为干空气分压，PV为湿空气气压)和理想状 态方程，又可将相对湿度用分压表示： 相对湿度＝ (PV/PW)×100%RH 式中：PV一待测气体的水汽分压； Pw一 同一温度下水蒸汽的饱和水汽压。
2、湿度传感器及其特性参数
K2O一Fe2O3湿度敏感器件的响应特性曲线
《湿度传感器》PPT课件
典型应用：冷藏 烘干 气象监测 电池供电系统 OEM组件
深圳市深新晖电子有限公司 湿度传感器
特点： 采用有机高分子材料的一种新型的湿度 敏感元件， 具有感湿范围宽，响应迅速，抗污染能力强， 无需加热清洗及长期使用性能稳定可靠等诸多特点。 湿度传感元件通过分布在底层电极之上的湿敏高分子， 形成湿度元件的电阻变化导致相关的湿度变化。
要求
掌握：湿度表示法 电解质湿度传感器 陶瓷湿度传感器 高分子湿度传感器
了解：湿度传感器的主要参数 湿度传感器的测量电路
进 入 夏 天 ，少 不了一 个热字 当头， 电扇空 调陆续 登场， 每逢此 时，总 会想起 那 一 把 蒲 扇 。蒲扇 ，是记 忆中的 农村， 夏季经 常用的 一件物 品。 记 忆 中 的故 乡 ， 每 逢 进 入夏天 ，集市 上最常 见的便 是蒲扇 、凉席 ，不论 男女老 少，个 个手持 一 把 ， 忽 闪 忽闪个 不停， 嘴里叨 叨着“ 怎么这 么热” ，于是 三五成 群，聚 在大树 下 ， 或 站 着 ，或随 即坐在 石头上 ，手持 那把扇 子，边 唠嗑边 乘凉。 孩子们 却在周 围 跑 跑 跳 跳 ，热得 满头大 汗，不 时听到 “强子 ，别跑 了，快 来我给 你扇扇 ”。孩 子 们 才 不 听 这一套 ，跑个 没完， 直到累 气喘吁 吁，这 才一跑 一踮地 围过了 ，这时 母 亲总是 ，好似 生气的 样子， 边扇边 训，“ 你看热 的，跑 什么？ ”此时 这把蒲 扇， 是 那 么 凉 快 ，那么 的温馨 幸福， 有母亲 的味道 ！ 蒲 扇 是 中 国传 统工艺 品，在 我 国 已 有 三 千年多 年的历 史。取 材于棕 榈树， 制作简 单，方 便携带 ，且蒲 扇的表 面 光 滑 ， 因 而，古 人常会 在上面 作画。 古有棕 扇、葵 扇、蒲 扇、蕉 扇诸名 ，实即 今 日 的 蒲 扇 ，江浙 称之为 芭蕉扇 。六七 十年代 ，人们 最常用 的就是 这种， 似圆非 圆 ， 轻 巧 又 便宜的 蒲扇。 蒲 扇 流 传 至今， 我的记 忆中， 它跨越 了半个 世纪， 也 走 过 了 我 们的半 个人生 的轨迹 ，携带 着特有 的念想 ，一年 年，一 天天， 流向长
深圳市深新晖电子有限公司 湿度传感器
特点： 采用有机高分子材料的一种新型的湿度 敏感元件， 具有感湿范围宽，响应迅速，抗污染能力强， 无需加热清洗及长期使用性能稳定可靠等诸多特点。 湿度传感元件通过分布在底层电极之上的湿敏高分子， 形成湿度元件的电阻变化导致相关的湿度变化。
要求
掌握：湿度表示法 电解质湿度传感器 陶瓷湿度传感器 高分子湿度传感器
了解：湿度传感器的主要参数 湿度传感器的测量电路
进 入 夏 天 ，少 不了一 个热字 当头， 电扇空 调陆续 登场， 每逢此 时，总 会想起 那 一 把 蒲 扇 。蒲扇 ，是记 忆中的 农村， 夏季经 常用的 一件物 品。 记 忆 中 的故 乡 ， 每 逢 进 入夏天 ，集市 上最常 见的便 是蒲扇 、凉席 ，不论 男女老 少，个 个手持 一 把 ， 忽 闪 忽闪个 不停， 嘴里叨 叨着“ 怎么这 么热” ，于是 三五成 群，聚 在大树 下 ， 或 站 着 ，或随 即坐在 石头上 ，手持 那把扇 子，边 唠嗑边 乘凉。 孩子们 却在周 围 跑 跑 跳 跳 ，热得 满头大 汗，不 时听到 “强子 ，别跑 了，快 来我给 你扇扇 ”。孩 子 们 才 不 听 这一套 ，跑个 没完， 直到累 气喘吁 吁，这 才一跑 一踮地 围过了 ，这时 母 亲总是 ，好似 生气的 样子， 边扇边 训，“ 你看热 的，跑 什么？ ”此时 这把蒲 扇， 是 那 么 凉 快 ，那么 的温馨 幸福， 有母亲 的味道 ！ 蒲 扇 是 中 国传 统工艺 品，在 我 国 已 有 三 千年多 年的历 史。取 材于棕 榈树， 制作简 单，方 便携带 ，且蒲 扇的表 面 光 滑 ， 因 而，古 人常会 在上面 作画。 古有棕 扇、葵 扇、蒲 扇、蕉 扇诸名 ，实即 今 日 的 蒲 扇 ，江浙 称之为 芭蕉扇 。六七 十年代 ，人们 最常用 的就是 这种， 似圆非 圆 ， 轻 巧 又 便宜的 蒲扇。 蒲 扇 流 传 至今， 我的记 忆中， 它跨越 了半个 世纪， 也 走 过 了 我 们的半 个人生 的轨迹 ，携带 着特有 的念想 ，一年 年，一 天天， 流向长
传感器与检测技术实训三气敏、湿敏传感器
第2章 电阻式传感器
好好休息
第2章 电阻式传感器 3、化学实验室有害气体鉴别
下图所示为有害气体鉴别器的电路。MQS2B是烟雾、 有害气体传感器，平时阻值较高（10kΩ左右）。当有 烟雾或有害气体进入时，阻值急剧下降。
第2章 电阻式传感器
MQS2B的A、B两端电压下降时，＋12V电压经 MQS2B的压降减少，使得B的电压升高，经电阻R1和 RP分压、R2限流加到开关集成电路TWH8778的⑤端。 当⑤端电压达到预定值时，①、②两端导通。
高分子式 光纤湿敏传感器 界限电流式湿敏传感器 二极管式、石英振子、SAW式、微波式、热导式等
湿敏传感器的分类
第2章 电阻式传感器
电阻式湿敏传感器
电阻式湿敏传感器是利用器件电阻值随湿度 变化的基本原理来进行工作的，其感湿特征量 为电阻值。
根据使用感湿材料的不同，电阻式湿敏传感 器可分为： 电解质式(氯化锂） 陶瓷式 高分子式
第2章 电阻式传感器
这些气敏元件全部附有加热器，它的作用是使 附着在探测部分处的油雾、尘埃等烧掉，同时加速 气体氧化还原反应，从而提高元件的灵敏度和响应 速度，一般加热到200℃～400℃。
第2章 电阻式传感器
◎气敏元件的基本测量电路 半导体式气敏传感器
的基本测量电路主要包 括两部分：即气敏元件 的加热回路和测试回路。
第2章 电阻式传感器
气敏、湿敏电阻式传感器
☆气敏电阻传感器
利用半导体气敏元件同气体接触，造成半导体性质变化， 借此来检测待定气体的成分或者测量其浓度的传感器的总称。
气敏传感器主要用于工业上天然气、煤气、石油化工等部 门的易燃、易爆、有毒、有害气体的监测、预报和自动控制。
气敏电阻的材料是金属氧化物
气敏湿敏传感器PPT学习教案
值
RC1
RC2
RC1—气敏元件在浓度为Cc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
第9页/共34页
第15页/共34页
在二氧化锆中添加氧化钙、三 氧化二钇等添加物后,其离子电 导都将发生改变。尤其是在氧 化 钙 添 加 量 为 15 ％ mol 左 右 时 , 离子电导出现极大值。但是， 由于二氧化锆一氧化钙固溶体 的离子活性较低，要在高温下 ，气敏元件才有足够的灵敏度 。添加三氧化二钇的ZrO2－Y2O3 固溶体，离子活性较高，在较 低的温度下，其离子电导都较 大，如图。因此，通常都用这 种材料制作固定电解质氧敏元 件。添加Y2O3的ZrO2固体电解 质材料，称为YSZ材料。
1 添加8%molYb2O3 ；2 ZrO0.92 SC2O30.04 Yb2O30.04 3 ZrO2 ；4 添加10%molY2O3 ；5 添加13%molCaO 6 添加15%molY2O3 ；7 添加10%molCeO
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四、气体传感器应用
9 6
3 10
7
11
实
＋ 5V
用
2
R3
气敏湿敏传感器
会计学
1
第一节 气敏传感器
接触燃烧式气敏元件 金属氧化物半导体气敏元件 氧化锆气敏元件
工作原理、主要类型及应用
第1页/共34页
一、接触燃烧式气体传感器
1、检测原理
可燃性气体(H2、CO、CH4等)与空气中的氧接触，发生氧化 反应，产生反应热(无焰接触燃烧热)，使得作为敏感材料的铂 丝温度升高，电阻值相应增大。一般情况下，空气中可燃性气体 的浓度都不太高(低于10％)，可燃性气体可以完全燃烧，其发 热量与可燃性气体的浓度有关。空气中可燃性气体浓度愈大，氧 化反应(燃烧)产生的反应热量(燃烧热)愈多，铂丝的温度变化( 增高)愈大，其电阻值增加的就越多。因此，只要测定作为敏感 件的铂丝的电阻变化值(ΔR)，就可检测空气中可燃性气体的浓 度。但是，使用单纯的铂丝线圈作为检测元件，其寿命较短，所 以，实际应用的检测元件，都是在铂丝圈外面涂覆一层氧化物触 媒。这样既可以延长其使用寿命，又可以提高检测元件的响应特
新型传感器原理及应用ppt课件
半导瓷材料的表面电阻下降。由此可见，不论是N型还是P型 半导瓷，其电阻率都随湿度的增加而下降。
5.1 气敏、湿敏传感器
2) 正特性湿敏半导瓷的导电原理 正特性材料的结构、电子能量状态与负特性材料有所不 同。当水分子附着在半导瓷的表面使电动势变负时，导 致其表面层电子浓度下降，但这还不足以使表面层的空 穴浓度增加到出现反型程度，此时仍以电子导电为主。 于是，表面电阻将由于电子浓度下降而加大，这类半导 瓷材料的表面电阻将随湿度的增加而加大。
5.1 气敏、湿敏传感器
2. 半导体陶瓷湿敏电阻
通常，用两种以上的金属氧化物半导体材料混合烧结而成为多孔陶瓷，这 些材料有ZnO-LiO2-V2O5系、Si-Na2O-V2O5系、TiO2-MgO-Cr2O3系和Fe3O4等， 前三种材料的电阻率随湿度增加而下降，故称为负特性湿敏半导体陶瓷， 最后一种材料的电阻率随湿度增加而增大，故称为正特性湿敏半导体陶瓷 (以下简称半导瓷)。
1—ZnO-LiO2-V2O5；2—Si-Na2OV2O5；3—TiO2-MgO-Cr2O3
Fe3O4半导瓷正湿敏特性图
5.1 气敏、湿敏传感器
1) 负特性湿敏半导瓷的导电原理
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动势下降， 将吸引更多的空穴到达其表面，于是，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动势下降，如果表 面电动势下降较多，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。因此，由于水分子的吸附，使N型
5.1 气敏、湿敏传感器
2) 正特性湿敏半导瓷的导电原理 正特性材料的结构、电子能量状态与负特性材料有所不 同。当水分子附着在半导瓷的表面使电动势变负时，导 致其表面层电子浓度下降，但这还不足以使表面层的空 穴浓度增加到出现反型程度，此时仍以电子导电为主。 于是，表面电阻将由于电子浓度下降而加大，这类半导 瓷材料的表面电阻将随湿度的增加而加大。
5.1 气敏、湿敏传感器
2. 半导体陶瓷湿敏电阻
通常，用两种以上的金属氧化物半导体材料混合烧结而成为多孔陶瓷，这 些材料有ZnO-LiO2-V2O5系、Si-Na2O-V2O5系、TiO2-MgO-Cr2O3系和Fe3O4等， 前三种材料的电阻率随湿度增加而下降，故称为负特性湿敏半导体陶瓷， 最后一种材料的电阻率随湿度增加而增大，故称为正特性湿敏半导体陶瓷 (以下简称半导瓷)。
1—ZnO-LiO2-V2O5；2—Si-Na2OV2O5；3—TiO2-MgO-Cr2O3
Fe3O4半导瓷正湿敏特性图
5.1 气敏、湿敏传感器
1) 负特性湿敏半导瓷的导电原理
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动势下降， 将吸引更多的空穴到达其表面，于是，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动势下降，如果表 面电动势下降较多，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。因此，由于水分子的吸附，使N型
气敏和湿敏传感器课件
02
当湿度变化时，传感器材料的介 电常数会发生变化，从而改变传 感器的电容值。
电阻式湿敏传感器的工作原理
原理：电阻式湿敏传感器通过测量电 阻值的变化来测量湿度。
当湿度变化时，传感器材料的电阻值 会发生变化，从而改变传感器的电阻 值。
湿敏传感器的应用场景
工业控制
在工业生产过程中，需要对环 境湿度进行精确控制，以确保
交叉学科合作
通过与其他学科如物理学、化学、生物学等进行合作研究，可以引入新的思想和理论，推动气敏和湿敏传感器技术的 创新发展。
应用场景拓展
针对不同应用场景开发定制化的气敏和湿敏传感器，以满足多样化的市场需求。例如，针对环保、医疗 、农业等领域的特殊需求，开发具有高精度、高稳定性的专用传感器。
06
气敏和湿敏传感器案例分析
THANKS
感谢观看
工作原理
半导体型气敏传感器利用气体在半导体材料表面的吸附作用，引起半导体材料 电学性质的变化，从而输出电信号。
半导体材料
常见的半导体材料有SnO2、ZnO、TiO2等。
气敏传感器的应用场景
01
02
03
04
空气质量监测
用于监测室内外空气中的有害 气体，如CO、NOx、SO2等
。
环保监测
用于监测工业废气、汽车尾气 等有害气体排放。
法规限制
在一些应用领域，如环保监测、食品安全等，对气敏和湿敏传感器的精度和可靠性有很高 的要求。然而，由于技术限制和法规限制，一些高精度、高可靠性的传感器难以大规模生 产。
未来研究方向建议
新材料探索
为了提高气敏和湿敏传感器的性能，可以进一步探索新的敏感材料和制造工艺。例如，新型的纳米材料和生物材料有 可能为传感器技术带来突破性的进展。
当湿度变化时，传感器材料的介 电常数会发生变化，从而改变传 感器的电容值。
电阻式湿敏传感器的工作原理
原理：电阻式湿敏传感器通过测量电 阻值的变化来测量湿度。
当湿度变化时，传感器材料的电阻值 会发生变化，从而改变传感器的电阻 值。
湿敏传感器的应用场景
工业控制
在工业生产过程中，需要对环 境湿度进行精确控制，以确保
交叉学科合作
通过与其他学科如物理学、化学、生物学等进行合作研究，可以引入新的思想和理论，推动气敏和湿敏传感器技术的 创新发展。
应用场景拓展
针对不同应用场景开发定制化的气敏和湿敏传感器，以满足多样化的市场需求。例如，针对环保、医疗 、农业等领域的特殊需求，开发具有高精度、高稳定性的专用传感器。
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气敏和湿敏传感器案例分析
THANKS
感谢观看
工作原理
半导体型气敏传感器利用气体在半导体材料表面的吸附作用，引起半导体材料 电学性质的变化，从而输出电信号。
半导体材料
常见的半导体材料有SnO2、ZnO、TiO2等。
气敏传感器的应用场景
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空气质量监测
用于监测室内外空气中的有害 气体，如CO、NOx、SO2等
。
环保监测
用于监测工业废气、汽车尾气 等有害气体排放。
法规限制
在一些应用领域，如环保监测、食品安全等，对气敏和湿敏传感器的精度和可靠性有很高 的要求。然而，由于技术限制和法规限制，一些高精度、高可靠性的传感器难以大规模生 产。
未来研究方向建议
新材料探索
为了提高气敏和湿敏传感器的性能，可以进一步探索新的敏感材料和制造工艺。例如，新型的纳米材料和生物材料有 可能为传感器技术带来突破性的进展。
传感器课件-湿度传感器
10
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。
11
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。
12
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）。
29
30
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。
31
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。
8
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。
9
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。
16
二、气体湿度测量方法
干湿球法 露点法 吸湿法
17
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。
传感器及实用检测技术课件 第4章
越好,这里还要考虑到经济效益。在低湿或者抽真空情况下用的低
湿传感器,主要是要求它在低湿的情况下有足够的灵敏度,并不要 求它有很宽的测湿范围;相反地是,在高湿的情况也是如此。事实 上,各种湿度传感器的量程各不相同。
2)感湿特征量——相对湿度特性
在规定的工作湿度范围内,湿度传感器的电阻值随环境湿 度变化的关系特性曲线,简称阻湿特性。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,例如 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,例如TiO2-SnO2陶瓷湿敏电阻器。对于这 种湿敏电阻器,低湿时阻值不能太高,否则不便于和测量系统 或控制仪表相连接。
第4章
湿度传感器和气敏传感器
湿度传感器 气敏传感器
4.1 4.2
4.1 湿度传感器
4.1.1 湿度的概念
定义：空气中含有水蒸气的量称为湿度。 湿度表示的方法：主要有质量百分比和体积百分比、相
对湿度和绝对湿度、露点等表示法。
1.绝对湿度
表示单位体积空气里所含水蒸气的质量。 其定义式为
m V
当湿度增大时,RH阻值减小,其上分压减小,使VT3截
止,VT3集电极电位升高,VT4导通,LED2亮,继电器K2吸合,其常 开触点K2-1闭合,接通干燥设备进行驱湿;而VT1、VT2截 止,LED1灭,继电器K1释放,其常开触点K1-1断开,增湿设备断电 停止工作。
图4－8 湿度控制装置电路
4.1.4
增加而下降,故测试电压应采用交流电压。
。
但当交流电压大于15V时,由于产生焦耳热的缘故,对湿度
传感器的阻-湿特性产生了较大影响,因而一般湿度传感的使 用电压都小于10V。
从图4－10中可知,测试电压小于5V时,电压对阻-湿特性没有影响。
传感器与检测技术课件第四章详解演示文稿
2022/2/4
28
第28页，共37页。
4.4.4 电容式荷重传感器
电容式荷重传感器是利用弹性元件的变形，致 使电容随外加载荷的变化而变化。
2022/2/4
29
第29页，共37页。
4.4.5 电容式厚度传感器
1.电容式测厚仪
2022/2/4
30
第30页，共37页。
4.4.5 电容式厚度传感器
传感器与检测技术课件第四章 详解演示文稿
第1页，共37页。
优选传感器与检测技术课件第 四章
第2页，共37页。
4.1电容式传感器工作原理
由绝缘介质分开的两个平行金属板组成的平板电容器， 如果不考虑边缘效应，其电容量为
C S r0S
d
d
保持其中两个参数不变，仅改变其中一个参数，就可
把该参数的变化转换为电容量的变化，通过测量电路
24
第24页，共37页。
4.4 电容式传感器的应用
电容式传感器不但应用于位移、振动、 角度、加速度及荷重等机械量的精密测 量，还广泛应用于压力、差压力、液位、 料位、湿度、成分含量等参数的测量。
2022/2/4
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第25页，共37页。
4.4.1 电容式压力传感器
电容式压力传感器是将由被测压力引起的弹性 元件的位移变化转变为电容的变化来实现测量 的。
，C为总的输入电容，Cx是电容传感器。
2022/2/4
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第19页，共37页。
4.2电容式传感器的测量电路
4.调频电路: 把电容式传感器作为振荡器谐振电路的一
部分，其部分电路如图所示。当被测量引起电容量变化时，振 荡器的振荡频率就会发生变化，然后通过鉴频器把频率的变化 转换为幅值的变化，再经过放大后就可以通过仪表显示出来。
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当油烟浓度下降到CD时,排气扇断电停止工 作。
RP2调节油烟达到什么浓度，排气扇才开 始工作。
酒精测试仪原理
4.1.5 湿敏电阻
H mv
绝对湿度，单位体积内所含水蒸汽的质量。
V
相对湿度，表示空气中的绝对湿度与同温度下的饱和 绝对湿度的比值，得数是一个百分比。常用计算方法是： 实际的空气水气压强（用p1 表示）和同温度下饱和水 气压强（用p2表示）的百分比，即RH（%）= p1/ p2 x 100%
加热回路，电源可由直流或交流供电， 测量回路，电桥把电阻变化变换为电流或电压输出。 RP2，RP3电桥零点调节，RP1表头灵敏度调节。
P247
555时基电路
瓦
斯
报
/RST VCC TH
警
Vo /TR
电
GND
路
原
理
时基电路555和外围元件组成多谐振荡器。当无瓦斯气体时，气敏 元件QM-N5的A、B之间的电阻很大，电位器RP滑动触点的电压小 于0.7V，555集成电路的4脚被强行复位，振荡器停振，报警器不 响。当瓦斯浓度较大时，A、B间电阻减小，555的4脚变为高电平， 振荡器起振，扬声器发出报警声。
输入插口插入的是负特性的湿敏电阻； 当湿度降低，--Rx上升，---流过电流表电流减少。
适合用于允许流经 较大电流、以电子 导电为主的烧结型 湿敏元件，电源频 率：50Hz
土壤湿度传感器
应用于自动浇水灌溉的装置。 下图，输出电压大小反映土壤湿度变化。
数字温湿度传感器DHT11，单数据线输出。
在还原性气体中，如氢气、C0、酒精等，气体分子向气敏元件 释放电子，使气敏元件电阻变小，
对乙醚、乙醇、氢气、正己烷有高灵敏度。 工作前预热2---10分钟。
气敏电阻测量电路： 由加热回路、测量回路组成
U RL
UCRL RS RL
RS 气敏元件电阻
按加热方式分：旁热式和直热式
气敏电阻单臂电桥测量电路
负特性湿敏半导体陶瓷 正特性湿敏半导体陶瓷
湿度检测控制系统
1、不平衡电桥测湿电路
适用于离子导电型测湿元件（如瓷粉膜型湿敏电阻）。 交流电源频率为50Hz-1000HZ，不能使用直流电源，以免出 现离子的定向迁移和积累，使传感器失效。
2、欧姆定律测湿电路。
Rd是校满电阻，阻值等于湿敏电阻在满量程湿度(如100%) 时的电阻；
DHT11的供电电压为3－5.5V。
作业
84页 第5题 第6题（参考教材248页内容，不
需写入作业本）
4、1、4 气敏电阻传感器
气敏电阻是利用半导体陶瓷与气体接触而 电阻发生变化的效应制成的气敏元件。
按电阻变化机理分：表面控制型和体控制型
常用氧化锡（N型半导体）制作气敏元件，由半导体、 电极、加热器组成。
加热器作用,烧掉附着在半导体上的油污、尘埃， 加速气体的吸附பைடு நூலகம்提高灵敏度和响应速度。
在清洁大气中，因吸附的氧气量不变，气敏电阻阻值为常数， 在氧化性气体中，如氧气、NOx中，从气敏元件夺取电子，使气敏 元件电阻变大，
湿敏电阻是利用湿敏材料吸收空气中的水分而导致本身 电阻值发生变化这一原理而制成的。 湿敏电阻分类
氯化锂湿敏电阻、半导瓷湿敏电阻、高分子膜湿敏 电阻、使用较广泛的是半导瓷湿敏电阻。
半导体陶瓷湿敏电阻
根据半导体多孔陶瓷体的感湿材料吸附水分 使电阻改变的原理。
由感湿体、加热丝组成， 加热丝作用：对器件经常 加热清洗，排除恶劣气氛 对器件的污染。
DHT11数字温湿度传感器是含有已校准数 字信号输出的温湿度复合传感器。它应用 专用的数字模块采集技术和温湿度传感技 术，具有极高的可靠性与长期稳定性。
测量范围,湿度 20－90％RH
温度 0－50℃
测量分辨率分别为8bit（温度）、8bit（湿 度）
接口说明
建议连接线长度短于20米时用5K上拉电阻。 电源引脚
厨房油烟机自动控制电路
启动电风扇的油烟气体浓度Cs高于关闭电风扇的油烟气体浓 度Cd，形成回差。回差是由继电器的吸合和断开的电流不同形 成，可避免电风扇的频繁启动。
吸排油烟机自动控制原理
功能：根据厨房油烟、烟雾等造成污染空 气浓度，自动开启排气风扇，净化空气。
使用TGS109半导体气敏传感器，当油烟 达到一定浓度CS时，气敏电阻降低，流过 传感器电流增加，三极管导通，继电器工 作，排气扇通电工作。排出污染气体。
RP2调节油烟达到什么浓度，排气扇才开 始工作。
酒精测试仪原理
4.1.5 湿敏电阻
H mv
绝对湿度，单位体积内所含水蒸汽的质量。
V
相对湿度，表示空气中的绝对湿度与同温度下的饱和 绝对湿度的比值，得数是一个百分比。常用计算方法是： 实际的空气水气压强（用p1 表示）和同温度下饱和水 气压强（用p2表示）的百分比，即RH（%）= p1/ p2 x 100%
加热回路，电源可由直流或交流供电， 测量回路，电桥把电阻变化变换为电流或电压输出。 RP2，RP3电桥零点调节，RP1表头灵敏度调节。
P247
555时基电路
瓦
斯
报
/RST VCC TH
警
Vo /TR
电
GND
路
原
理
时基电路555和外围元件组成多谐振荡器。当无瓦斯气体时，气敏 元件QM-N5的A、B之间的电阻很大，电位器RP滑动触点的电压小 于0.7V，555集成电路的4脚被强行复位，振荡器停振，报警器不 响。当瓦斯浓度较大时，A、B间电阻减小，555的4脚变为高电平， 振荡器起振，扬声器发出报警声。
输入插口插入的是负特性的湿敏电阻； 当湿度降低，--Rx上升，---流过电流表电流减少。
适合用于允许流经 较大电流、以电子 导电为主的烧结型 湿敏元件，电源频 率：50Hz
土壤湿度传感器
应用于自动浇水灌溉的装置。 下图，输出电压大小反映土壤湿度变化。
数字温湿度传感器DHT11，单数据线输出。
在还原性气体中，如氢气、C0、酒精等，气体分子向气敏元件 释放电子，使气敏元件电阻变小，
对乙醚、乙醇、氢气、正己烷有高灵敏度。 工作前预热2---10分钟。
气敏电阻测量电路： 由加热回路、测量回路组成
U RL
UCRL RS RL
RS 气敏元件电阻
按加热方式分：旁热式和直热式
气敏电阻单臂电桥测量电路
负特性湿敏半导体陶瓷 正特性湿敏半导体陶瓷
湿度检测控制系统
1、不平衡电桥测湿电路
适用于离子导电型测湿元件（如瓷粉膜型湿敏电阻）。 交流电源频率为50Hz-1000HZ，不能使用直流电源，以免出 现离子的定向迁移和积累，使传感器失效。
2、欧姆定律测湿电路。
Rd是校满电阻，阻值等于湿敏电阻在满量程湿度(如100%) 时的电阻；
DHT11的供电电压为3－5.5V。
作业
84页 第5题 第6题（参考教材248页内容，不
需写入作业本）
4、1、4 气敏电阻传感器
气敏电阻是利用半导体陶瓷与气体接触而 电阻发生变化的效应制成的气敏元件。
按电阻变化机理分：表面控制型和体控制型
常用氧化锡（N型半导体）制作气敏元件，由半导体、 电极、加热器组成。
加热器作用,烧掉附着在半导体上的油污、尘埃， 加速气体的吸附பைடு நூலகம்提高灵敏度和响应速度。
在清洁大气中，因吸附的氧气量不变，气敏电阻阻值为常数， 在氧化性气体中，如氧气、NOx中，从气敏元件夺取电子，使气敏 元件电阻变大，
湿敏电阻是利用湿敏材料吸收空气中的水分而导致本身 电阻值发生变化这一原理而制成的。 湿敏电阻分类
氯化锂湿敏电阻、半导瓷湿敏电阻、高分子膜湿敏 电阻、使用较广泛的是半导瓷湿敏电阻。
半导体陶瓷湿敏电阻
根据半导体多孔陶瓷体的感湿材料吸附水分 使电阻改变的原理。
由感湿体、加热丝组成， 加热丝作用：对器件经常 加热清洗，排除恶劣气氛 对器件的污染。
DHT11数字温湿度传感器是含有已校准数 字信号输出的温湿度复合传感器。它应用 专用的数字模块采集技术和温湿度传感技 术，具有极高的可靠性与长期稳定性。
测量范围,湿度 20－90％RH
温度 0－50℃
测量分辨率分别为8bit（温度）、8bit（湿 度）
接口说明
建议连接线长度短于20米时用5K上拉电阻。 电源引脚
厨房油烟机自动控制电路
启动电风扇的油烟气体浓度Cs高于关闭电风扇的油烟气体浓 度Cd，形成回差。回差是由继电器的吸合和断开的电流不同形 成，可避免电风扇的频繁启动。
吸排油烟机自动控制原理
功能：根据厨房油烟、烟雾等造成污染空 气浓度，自动开启排气风扇，净化空气。
使用TGS109半导体气敏传感器，当油烟 达到一定浓度CS时，气敏电阻降低，流过 传感器电流增加，三极管导通，继电器工 作，排气扇通电工作。排出污染气体。