第11章气、湿、色敏传感器讲解
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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。
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。