气敏传感器的基本连接电路

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气敏传感器及信号调理电路概要

3.2体电阻控制型传感器
• 体电阻控制型气敏元件，受到外界氧分压强，或还原性气体的还原作用，致使晶体中的结构缺陷发生变化，随之体电阻发生变化。这种变化是可逆的，当待测气体脱离后气敏元件又恢复原状。
氧化铁系气敏元件 γ -Fe2O3气敏元件
• 当它与气体接触时，随着气体浓度的增加形成Fe2+离子，而变成Fe3O4，使器件的体电阻下降。当被测气体脱离后，它又被氧化，即恢复原状态。
ρ —检测元件的电阻温度系数； Δ T—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； Δ H—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。
RF1 RF R1 E E0 RF1 RF2 RF R1 R2

因为Δ RF很小，且RF1•R1=RF2•R2
R1 E E0 R1 R2 RF1 RF2

RF2 RF1
接触燃烧式气敏传感器
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。
--主要用于可燃性气体的检测
MOS二极管气敏器件的C—U特性
•
其漏极电流ID有栅压控制，将栅极和漏极短路，在源极和漏极之间加电压，ID的计算式为ID=β（UG-UT）2，始终UT为ID流过时最小临界电压值。 • 在测量中，UT会随空气中所含H2浓度的增高而降低。

全国苏科版初中信息技术九年级全册第五单元第6节2《气敏传感器的应用》教学设计

4.请举例说明气敏保护和人体健康监测方面的优势和局限性。
板书设计
①气敏传感器的基本概念和工作原理
-概念：气敏传感器是能够检测气体成分并将其转换为电信号的传感器。
-原理：气敏传感器通过与气体接触，使传感器的电阻值发生变化，从而产生电信号。
②常见气敏传感器的种类及其应用领域
全国苏科版初中信息技术九年级全册第五单元第6节2《气敏传感器的应用》教学设计
学校
授课教师
课时
授课班级
授课地点
教具
教学内容
《气敏传感器的应用》是苏科版初中信息技术九年级全册第五单元的第6节。本节课主要介绍了气敏传感器的工作原理、种类及应用。内容包括：1.气敏传感器的基本概念和原理；2.常见气敏传感器的种类及特点；3.气敏传感器在生活中的应用实例。通过本节课的学习，学生能够了解气敏传感器的基本知识，掌握气敏传感器的使用方法和注意事项，并能运用气敏传感器解决实际生活中的问题。
教学资源准备
1.教材：确保每位学生都有本节课所需的教材或学习资料。教材中应包含气敏传感器的原理、种类、应用实例等内容，以便学生能够通过阅读教材，对气敏传感器有一个全面的认识。
2.辅助材料：准备与教学内容相关的图片、图表、视频等多媒体资源。这些多媒体资源应有助于学生更好地理解气敏传感器的工作原理和应用。例如，可以准备一些展示气敏传感器工作过程的动画视频，以及一些应用实例的图片和图表，帮助学生直观地了解气敏传感器在实际生活中的应用。
最后，从对课程学习的影响来看，九年级的学生对信息技术课程有着较高的兴趣，他们希望通过学习信息技术来提高自己的综合素质和竞争力。然而，由于信息技术课程的实践性和应用性较强，学生在学习过程中可能会遇到一些困难，如对理论知识的理解不深，对实践操作的掌握不够熟练等。因此，在教学过程中，教师需要关注学生的个体差异，因材施教，针对不同学生的实际情况进行有针对性的指导。

6.1气敏传感器基本原理及测量电路.pptx

阻的特性影响很大，因此加热器的加热电压必须恒定。如前所述，MQN型气敏传感器使用时气敏电阻工作时必须加热到200300℃，
其目的是加速被测气体的化学吸附和电离的过程并烧去气敏电阻表面的污物（起清洁作用）。
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8. 气体检测使用注意事项
2）温度补偿半导体气敏电阻在气体中的电阻值与温度和湿度有关。当温度和湿度较低时，电
测量转换电路
据分压比定律，Uo不受温度影响，减小了
测量误差。
汽车尾气分析
二氧化钛氧浓度传感器可用于汽车或燃烧炉排放气体中的氧浓度测量。
观察右图看说明非线性特性对浓度超限报警是否有利？
气敏半导体的灵敏度特性曲线
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8. 气体检测使用注意事项
1）气敏电阻使用时一定要加热一般由变压器二次绕组交流输出或直流电压提供低电压加热。加热温度对气敏电
阻值较大；温度和湿度较高时，电阻值较小。因此，即使气体浓度相同，电阻值也会不同，需要进行温度补偿。
如前所述，TiO2氧浓度传感器的测量转换电路中，与TiO2气敏电阻串联的热敏电阻Rt 起温度补偿作用。
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8. 气体检测使用注意事项
• 温度补偿中实用的热敏电阻工作原理 • 半导体热敏电阻简称热敏电阻，是一种新型的半导体测温元件。 • 热敏电阻是利用半导体的电阻值随温度的变化而显著变化的特性实现测
气敏传感器类型：
半导体气敏传感器接触燃烧式气敏传感器电化学气敏传感器
2.气敏传感器外形
— 5—
半导体气敏传感器应用最多。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、氟利昂的检测、呼气中乙醇的检测、人体口腔口臭的检测等等。
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气敏传感器

BZ
蜂鸣器
R1
气敏传感器
R3
SCR
~U
R6
R2
R4
W
R5
氖管 NTC电阻
PTC电阻氖管 B R2
R3
BCR BZ 蜂鸣器 R4
~U
气敏传感器
R1
图为正温度系数热敏电阻(R2)的延时电路。刚通电时，其电阻值也小，电流大部分经热敏电阻回到变压器，蜂鸣器(BZ)不发出报警。当通电1～2min后，阻值急剧增大，通过蜂鸣器的电流增大，电路进入正常的工作状态。
3.2 应用举例
例1：家用可燃性气体报警器电路。
B
R
~220V 氖管Biblioteka 气敏传感器BZ 蜂鸣器
家用可燃性气体报警器电路
图是设有串联蜂鸣器的应用电路。随着环境中可燃性气体浓度的增加，气敏元件的阻值下降到一定值后，流入蜂鸣器的电流，足以推动其工作而发出报警信号。
例2：实用酒精测试仪（测试驾驶员醉酒的程度）。
（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0.1μm以下）。上下为输出电极和加
热电极，中间为加热器。金属氧化物输出极加热器
薄膜型
加热电极
2.3 工作原理
元件加热到稳定状态，当有气体吸附时，吸附分子在气敏元件表面自由扩散(物理吸附)，一部分吸附分子被蒸发掉，一部分吸附分子产生热分解固定在吸附处(化学吸附)。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，电阻率增大，阻值增大。具有负离子吸附倾向的气体被称为氧化性气体(例O2、NOx等)。

气敏传感器实训报告心得

一、引言气敏传感器作为一种重要的检测元件，在环境保护、工业生产、医疗健康等领域发挥着重要作用。

为了深入了解气敏传感器的原理、应用及其在实际工作中的应用，我们参加了为期两周的气敏传感器实训。

通过本次实训，我对气敏传感器有了更深刻的认识，现将实训心得体会如下。

二、实训内容1. 气敏传感器原理及分类实训中，我们首先学习了气敏传感器的原理和分类。

气敏传感器是一种能够将气体浓度转化为电信号的传感器，主要分为半导体型、金属氧化物型和催化燃烧型三种。

半导体型气敏传感器具有体积小、响应速度快、成本低等优点，广泛应用于工业、环保等领域。

2. 气敏传感器制作工艺实训过程中，我们亲手制作了一个简单的气敏传感器。

首先，我们了解了气敏传感器的制作工艺，包括传感器元件的选取、电路设计、封装等环节。

然后，我们按照指导老师的指导，完成了传感器的制作。

3. 气敏传感器性能测试在完成传感器制作后，我们对其性能进行了测试。

测试内容包括灵敏度、响应时间、恢复时间等。

通过对比实验数据，我们分析了传感器性能的影响因素，并提出了优化方案。

4. 气敏传感器应用案例分析实训过程中，我们还学习了气敏传感器在环保、工业、医疗等领域的应用案例。

通过这些案例，我们了解到气敏传感器在实际工作中的应用价值，以及如何针对不同应用场景选择合适的传感器。

三、实训心得体会1. 提高动手能力本次实训让我深刻体会到动手能力的重要性。

在制作气敏传感器过程中，我学会了如何使用各种工具和仪器，掌握了传感器的制作工艺。

这些技能将在今后的学习和工作中发挥重要作用。

2. 培养团队合作精神实训过程中，我们小组共同完成了传感器的制作和测试。

在这个过程中，我们相互协作，共同解决问题。

通过这次实训，我深刻体会到团队合作精神的重要性，以及如何在团队中发挥自己的优势。

3. 深化专业知识通过实训，我对气敏传感器的原理、分类、制作工艺、性能测试等方面的知识有了更加深入的了解。

这些知识将为我今后的学习和工作奠定坚实的基础。

气敏传感器

气敏传感器气敏传感器是一种检测特定气体的传感器，用来检测气体类别、浓度和成分。

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。

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，因此本文主要讲述半导体气敏元件的有关原理及应用。

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。

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，前者半导体表面吸附的气体与半导体间发生电子接受，结果使半导体的电导率等物理性质发生变化，但内部化学组成不变；后者半导体与气体的反应，使半导体内部组成发生变化，而使电导率变化。

按照半导体变化的物理特性，又可分为电阻型和非电阻型，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；非半导体式气敏元件则是根据气体的吸附和反应，使其某些关系特性发生改变，来对气体进行直接或间接的检测，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的。

表1为半导体气敏元件的分类：表1 半导体气敏元件的分类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。

电化学气敏传感器的原理及其应用

图2 恒定电位电解式传感器的工作原理图1 恒电位电解式气敏传感器结构
考电极为 R, 电池 E 提供基准电压 , R 确定参考电极电压 , 同时由外部电压保持电路也确定了工作电极 ( W) 与对电极 ( C) 相对于 R 之间的电压。当传感器检测到毒气后 , 毒气在阴阳电极间通过内部电解池发生氧化还原的化学反应 , 在阴极 ( W) 发生还原反应 , 失去电子 ; 在阳极 ( C) 发生氧化反应 , 得到电子 , 因此 , W- C 间电位随即发生了变化 , C 端电位上升 , W 端电位下降。运算放大器 A1 构成了 R 和 C 端的负反馈电路 , 调整参考极 R 的电位 , 直到 R- C 端电位差保持到原状态恒定电位即可。 W 极电化反应产生的电流 , 经过 R 2 负反馈调节 , 即可从输出端 Uo 得到毒性气体浓度与电解电流的线性比率曲线。气敏传感器的灵敏度与温度有着很大的关系 , 无论是同类敏感材料的不同掺杂 , 还是对于不同的气体敏感的不同敏感材料 , 其阻抗都
这类传感器体积小巧敏感度高适用于医学或者军事防毒领域20氯气传感器的底视图它是一种恒电位电解式传感器nh31000氨气传感器也和此图类似毒性传感器的功能特性主要有测量范围最大负荷工作寿命输出信号分辨率温度范围压力范围压力系数t80应时间相对湿度范围典型曲线范围洁净空气最大零点漂长时间输出漂移偏置电压线性度输出等由于温度和湿度对不同传感器影响程度不同在不同的工作环境下还要考虑到传感器的适应度温度灵敏度曲线就能反映传感器在不同温度环境下的敏感程度如图次漂移这种灵敏度是在20用一个百分比信号表达所示可看出h21000氨气传感器交叉体积分数气体体积分数10灵敏度10气体体积分数10灵敏度10co2008015h2200no220so220ethylene200h2s2030防毒面具设计原理防毒面具用在毒性气体浓度大于人体所能承受的安全毒气浓度环境中它通过气敏传感器检测毒气使毒气通过滤块吸收有毒气体后成为洁净空气通过吸气活门进入面罩内该防毒面具用在医学人员救助演习的碱性或者酸性气体的检测环境中故选用了cl220氯气传感器和nh31000氨气传感器

气敏传感器工作原理及应用

气敏传感器工作原理及应用气敏传感器是一种能够感知气体浓度变化并将其转化为电信号的传感器。

它是通过一种特别的物理或化学反应来实现的，当特定气体分子接触到传感器的感应层时，会产生化学反应或物理性质的变化，这种变化可以被传感器检测到并转化为电信号输出。

一般来说，气敏传感器可以分为两大类：基于电阻变化的传感器和基于电容变化的传感器。

基于电阻变化的传感器中最常见的是金属氧化物半导体传感器（MOS）。

这类传感器的感应层由一种或多种金属氧化物组成，当目标气体与感应层接触时，其电阻值会发生变化，这种变化与目标气体浓度呈正相关。

例如，常用的氧气传感器就是利用金属氧化物感应层的电阻值变化来检测氧气浓度的。

基于电容变化的气敏传感器则是通过感应层与探测电极之间的电容变化来检测气体浓度的。

当目标气体接触到感应层时，感应层的电容值会发生变化，这种变化可以由传感器测量电路检测到并转化为电信号输出。

气敏传感器广泛应用于许多领域，以下是一些常见的应用示例：1.空气质量监测：气敏传感器可以用于监测室内和室外空气中的有害气体浓度，如CO2、CO、甲醛等，用于提醒人们做好防护措施，保障健康。

2.工业安全监测：在工业生产中，许多化学物质具有毒性或易燃性，气敏传感器可以用于检测这些气体浓度，及时发现异常情况并采取相应措施，确保工作环境的安全。

3.火灾报警系统：气敏传感器可以用于检测火灾产生的有害气体，如烟雾、一氧化碳等，一旦检测到异常浓度，可以及时发出警报并采取紧急措施。

4.环境污染监测：气敏传感器可以用于监测大气中的有害气体浓度，如二氧化硫、氮氧化物等，帮助评估环境污染程度和制定相应防治措施。

5.智能家居：气敏传感器可以用于检测厨房或浴室中的有害气体，如煤气泄漏、液化气泄漏等，及时发出警报并切断气源，避免潜在的安全隐患。

总结起来，气敏传感器通过感应层与目标气体的相互作用来感知气体浓度变化，具有灵敏度高、响应速度快等特点，可广泛应用于环境监测、工业安全、火灾报警等领域，起到保护生命和财产安全的重要作用。

气敏传感器

（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0.1μm以下）。上下为输出电极和加
热电极，中间为加热器。金属氧化物输出极加热器
薄膜型
加热电极
Hale Waihona Puke 2.3 工作原理元件加热到稳定状态，当有气体吸附时，吸附分子在气敏元件表面自由扩散(物理吸附)，一部分吸附分子被蒸发掉，一部分吸附分子产生热分解固定在吸附处(化学吸附)。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，电阻率增大，阻值增大。具有负离子吸附倾向的气体被称为氧化性气体(例O2、NOx等)。
3.2 应用举例
例1：家用可燃性气体报警器电路。
B
R
~220V 氖管
气敏传感器
BZ 蜂鸣器
家用可燃性气体报警器电路
图是设有串联蜂鸣器的应用电路。随着环境中可燃性气体浓度的增加，气敏元件的阻值下降到一定值后，流入蜂鸣器的电流，足以推动其工作而发出报警信号。
例2：实用酒精测试仪（测试驾驶员醉酒的程度）。
测量电路：
MQ-4传感器外形：
谢谢！
半导体气敏元件的特性参数：
（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，

气敏传感器实训报告册

一、实训目的通过本次气敏传感器实训，旨在让学生掌握气敏传感器的原理、结构、工作特性及检测方法，提高学生对气敏传感器在实际应用中的认识，培养学生的动手能力和创新意识。

二、实训环境实训地点：实验室实训器材：气敏传感器、实验台、电源、信号发生器、数据采集器、电脑等。

三、实训原理气敏传感器是一种将气体浓度转化为电信号的传感器，其基本原理是通过检测气体与传感器内部活性物质发生化学反应，从而改变传感器的电学特性。

常见的气敏传感器有半导体气敏传感器、金属氧化物气敏传感器等。

四、实训内容1. 气敏传感器基本原理及结构认识通过观察实物，了解气敏传感器的结构组成，包括传感器主体、加热丝、电极、保护电路等。

2. 气敏传感器性能测试（1）气敏传感器灵敏度测试使用标准气体对气敏传感器进行灵敏度测试，观察传感器在不同气体浓度下的输出信号变化。

（2）气敏传感器响应时间测试通过改变气体浓度，测试气敏传感器在不同浓度下的响应时间。

（3）气敏传感器恢复时间测试测试气敏传感器在气体浓度变化后，恢复到稳定状态所需的时间。

3. 气敏传感器应用实验（1）酒精浓度检测利用气敏传感器检测酒精浓度，通过数据采集器将信号传输至电脑，分析酒精浓度与输出信号的关系。

（2）烟雾检测利用气敏传感器检测烟雾浓度，通过数据采集器将信号传输至电脑，分析烟雾浓度与输出信号的关系。

五、实训过程1. 气敏传感器基本原理及结构认识（1）观察实物，了解气敏传感器的结构组成。

（2）查阅资料，了解气敏传感器的工作原理。

2. 气敏传感器性能测试（1）将气敏传感器连接到实验台上，调试电路。

（2）使用标准气体对气敏传感器进行灵敏度、响应时间、恢复时间测试。

3. 气敏传感器应用实验（1）搭建酒精浓度检测实验装置，连接气敏传感器、数据采集器、电脑等。

（2）进行酒精浓度检测实验，记录数据。

（3）搭建烟雾检测实验装置，连接气敏传感器、数据采集器、电脑等。

（4）进行烟雾检测实验，记录数据。

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。

气敏传感器的应用电路

气敏传感器的应用电路
气敏传感器应用电路
分为检测、报警、监控等几种类型。

1、电源电路
一般气敏元件的工作电压不高(3V～10V)，其工作电压，特别是供给加热的电压，必须稳定。

否则，将导致加热器的温度变化幅度过大，使气敏元件的工作点漂移，影响检测准确性。

2、辅助电路
由于气敏传感器元件自身的特性(温度系数、湿度系数、初期稳定性等)，在设计、制作应用电路时，应予以考虑。

如采用温度补偿电路，减少气敏元件的温度系数引起的误差；设置延时电路，防止通电初期，因气敏元件阻值大幅度变化造成误报；使用加热器失效通知电路，防止加热器失效导致漏报现象。

下图是一温度补偿电路:。

气敏传感器的工作原理

气敏传感器的工作原理
1定义
气敏传感器是一种特殊的传感器，它可以检测出环境中各种气体的浓度和比例。

2原理
气敏传感器的原理是利用电化学反应识别出空气中各种气体，通常是一种小型电阻传感器，它使用金属电阻，通过测量电阻来识别环境中各种气体的浓度和比例。

当环境中存在被检测的气体时，电阻会发生变化，从而测量出气体的浓度和比例。

3工作原理
气敏传感器的工作原理主要分为三个步骤：
（1）电解质溶液：电解质电压将作为激励电压，将气体电解变成气体离子。

（2）膜分离：通过沉积电解质对气体离子的吸收，将气体离子和电解质离子分离。

（3）电阻测量：根据气体离子的分布，测量出气体离子所产生的电阻变化，从而检测到环境中各种气体的浓度和比例。

4优点
气敏传感器具有准确度高、灵敏性强、响应速度快、尺寸小、传输距离长、结构简单、稳定性好、运行容易、价格低等优点，大大的提升了传感器的检测精度和可靠性。

5应用
气敏传感器广泛应用于航空航天、无线通讯、生物化学、汽车制造、环境监测等行业，有着重要的现实意义。

例如，气敏传感器可以用来监测空气中的有毒气体浓度，以帮助预防空气污染；也可以帮助航空航天技术更好地检测天气状况；另外，气敏传感器还可以用于呼吸治疗，帮助更好地调节呼吸模式。

气敏传感器的原理与应用论文

气敏传感器的原理与应用论文1. 引言气敏传感器是一种能够将气体浓度转化为电信号的设备，具有在工业、环境、医疗领域等方面广泛应用的潜力。

本文将介绍气敏传感器的工作原理以及其在不同领域中的应用。

2. 气敏传感器的工作原理2.1 传感器结构气敏传感器主要由传感元件和信号处理电路两部分组成。

传感元件通常由敏感材料制成，其结构一般包括电极、敏感膜和基底层。

2.2 工作原理气敏传感器的工作原理基于敏感材料对目标气体的选择性吸附或催化反应。

当目标气体与敏感材料接触时，会改变敏感膜的电学性质，进而引起传感元件的电阻或电容变化。

2.3 敏感材料的选择不同的气敏传感器选择不同的敏感材料，以实现对特定气体的高度选择性。

常见的敏感材料包括二氧化锡、金属卟啉、氧化锌等。

3. 气敏传感器在工业领域中的应用3.1 环境监测气敏传感器可用于检测工业环境中的有害气体浓度，如二氧化硫、一氧化碳等。

通过实时监测气体浓度，可以及时采取措施，确保工作环境的安全。

3.2 气体检测气敏传感器还被广泛应用于气体检测系统中，用于检测可燃气体、有毒气体等。

该技术在家庭和工业领域中都有广泛的应用，如天然气泄露检测、工厂爆炸危险检测等。

3.3 医疗器械气敏传感器在医疗器械中的应用也越来越广泛。

例如，呼吸机使用气敏传感器检测病人的呼吸情况，能够实时监测呼吸气体的浓度，确保治疗效果。

4. 气敏传感器的性能指标4.1 灵敏度气敏传感器的灵敏度是评价其性能好坏的重要指标。

高灵敏度意味着传感器对目标气体的检测响应更快、更准确。

4.2 选择性选择性是指传感器对目标气体的检测能力。

好的气敏传感器应具备高度选择性，以排除其他干扰气体的影响。

4.3 稳定性稳定性是指传感器在长期使用中性能的可靠性和一致性。

稳定性好的传感器能够长期维持良好的检测性能。

5. 气敏传感器的发展趋势随着科技的进步和应用需求的增加，气敏传感器也在不断发展。

未来，气敏传感器有望实现微型化、高灵敏度、低功耗等特性，并在更多领域得到广泛应用。

基于ARM的高阻气敏传感器测试电路

关键词：Ｒ高阻测量；ＡＭ；气敏传感器
中图分类号：Ｐ１．；Ｐ１Ｔ２２６Ｔ２６
文献标识码：Ａ
文章编号：０２—１４（０６１０４ —０１０８１２０）０— ０５３
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ＮｗＴｓｉｇＣｒｕｔａｅｎＡＲｆｒＨｉｈＥｓｔｎｅＧａｅｓｒｅｅｔｉｃｉＢｓｄｏＭｏｇｅｉａｃｓＳｎｏｓｎｓ
０引言
近些年来，国的气敏传感器研究发展迅速，气敏传感我对器的检测与应用也越来越普遍ｌ＿。文中采用了当前普遍用Ｉｌ于工业控制与测量中的具有Ａ７内核的Ｉ＇１１成功设计ＭＲＹ２３，Ｃ了高阻值气敏传感器测量电路。Ａ７系列为低功耗３ＭＲ２位微
维普资讯
２００６钜
仪表技术与传感器
ＩｓｒｍｅｔＴｃｎｑｅａｄＳｎｏｎｔｕｎｅｈｉｕｎｅｓｒ
２６０ＯＮｏ．０１
第ｌ期０
基于ＡＭ的高阻气敏传感器测试电路Ｒ
实现对温度的准确控制，并测量气敏薄膜的电阻。经气体浓度和元件阻值的校准后，电路可显示被测气体浓度，同时提供
一
个友好的用户界面，并具备报警功能，实现了智能气敏传感器的测量电路。完全满足气敏测试需要，电阻的测量精度达
到 ±０２。．％
ｔｃｆａｎｉｖｌ．Ａｔｒｃｌｒｔｎｏｌｔｎｈｐｂｔｅｎｔｅｇｏｃｎｒｔｎａｄｃｍｐｎｎｅｉｎｅｈｓｃｃｉｎｔｏｌａｅｏｓｓｓｔｅｆｍｎｇｅｉｉｆａｉａｉｆｒａｉｓｉｅｗｅａｃｎｅｔｉｏｅｔｓｔｃ，ｔｉｉｕｔｏｎｙｅｂｏｅｏｈｓａｏｎｏｒｓａｒＣｉｌｙｔｅｇｎｒｓｓｎｅａｄｔｅｔｔｄｇｏｃｎｒｔｎｕｌａｒｖｄＳｗｔｓｒｎｅａｅｖｒｉｎｌ，ｔｕ一ｎａｄｓａａｓｓ ’ ｒｉａｃｓｅａｃｎｅｔｉ，ｂｔａｓＣｐｉｅＵｈａｕｅ ’ ｉｔｒｃｅｙｆｅｄｙｉｆｐｈｓｅｏｓｅｔｎｈｅｓａｏｏｎｏｉＳｆｒｌ

气敏传感器的电路设计

2
酒精传感器工作原理
本实验采用的是适用于测试酒精浓度的系列气敏元件，其基本结构如图 1 所示。气敏元件由微型三氧化二铝，陶瓷管，二氧化锡敏感层，测量电极和加热器构成，敏感元件固定
车” 及“醉酒驾车” 极易发生道路交通事故，严在不锈钢网制成的腔体内。气敏元件 A .A .B .B 并重危害了道路交通安全和人民生命财产安全。人饮 � 联成 A B 两端用于测试，另外两个管脚为加热电酒后，酒精通过消化系统被人体吸收，经过血液循源接线。
SUN Q （T
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� � � � � � � � � � � � � � � � � � ： � � � T � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � .T ， � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � .T . ：；；环，约有 90% 的酒精通过肺部呼气排出，通过测量呼气中的酒精含量，就可判断其醉酒程度。因此如何使交管人员对每个司机的体内酒精含量有一个量化的测量值，以便确定司机是否酒后驾车在交通事故处理中有重要的意义。酒精气敏传感器恰好能检测出呼气中的酒精含量，通过放大电路放大处理，可得到与酒精气体浓度成线性关系的电压信号，通过转换电路可直接输出酒精浓度值。
把阻值变化变成电压变化，具体应用时，将输出信 � � � � � � � � 放大电路的输出 = （ 1 + 5 3 ） 6（ 4 + � 3 号（电压）经过转换，显示相应的气体浓度。 � � � � ），通常取 = 、 = ，所以

气敏传感器

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。
体电阻控制型
半导体气敏传感器二极管式气敏传感器非电阻控制型 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
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。
图6 ：输出电压与温度的关系
2.2 半导体传感器在实际电路中的应用

气敏传感器的工作原理

气敏传感器的工作原理
气敏传感器是一种用于检测空气中特定气体浓度的传感器。

它的工作原理基于G机理，即气体吸附在敏感材料的表面上，
从而改变材料的导电性质。

通常，气敏传感器由两个电极和一个敏感层组成。

敏感层是一种由金属氧化物（如二氧化锡、氧化锌等）制成的材料。

这种材料具有良好的气敏性，即能够吸附气体并改变导电性。

当气敏传感器处于工作状态时，空气中的目标气体会通过器件表面。

目标气体分子会与敏感层表面的活性位点发生吸附作用。

吸附层的扩散层度取决于目标气体浓度。

当吸附层上的气体分子吸附得越多，敏感层的导电性就会发生变化。

这是因为吸附分子的存在会影响敏感层中电子的传输，从而改变电阻值。

因此，通过测量敏感层的电阻变化，可以确定目标气体的浓度。

为了提高气敏传感器的灵敏度和选择性，还可以对敏感层进行定向处理，例如添加催化剂或通过纳米结构改变敏感层的表面形貌。

总之，气敏传感器的工作原理是基于敏感材料表面吸附目标气体分子后导电性的变化来检测气体浓度的。