6.1气敏传感器基本原理及测量电路.

气敏传感器的原理
气敏传感器的原理是利用气敏材料的电学性能随环境气体浓度的变化而发生改变。

气敏材料通常是一种半导体材料，其电阻随着环境气体浓度的变化而发生变化。

当环境气体浓度较低时，气敏材料的电阻较高；当环境气体浓度增加时，气敏材料的电阻逐渐减小。

这是因为当有害气体接触到气敏材料表面时，会发生在表面吸附和体内扩散的过程，导致电子和离子的迁移，从而改变材料的电阻。

气敏传感器一般采用两种不同的工作模式来检测环境气体浓度：阻性传感模式和电容传感模式。

在阻性传感模式下，气敏材料作为电阻器的一部分，其电阻值会随环境气体浓度的变化而改变。

此时，通过测量气敏材料两端的电压或电流，可以间接得知环境气体浓度的变化。

在电容传感模式下，气敏材料作为电容器的一部分，当气敏材料表面吸附气体时，会改变电容器之间的电容值。

通过测量电容器的电容值，可以判断环境气体浓度的变化。

总之，气敏传感器利用气敏材料的电学性能随环境气体浓度的变化而改变的原理，实现对环境气体浓度的检测和监控。

传感器原理及工程应用——气敏传感器原理及应用传感器原理及工程应用题目：气敏传感器系部：专业：班级：姓名：学号：年月日摘要气敏传感器是一种检测特定气体的传感器。

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。

一、气敏传感器工作原理气体传感器的测试原理如图1所示。

将气体传感器RS和固定采样电阻R1进行串联分压,测得总回路电压Ui、采集R1两端电压Uo,并通过公式RS=(Ui/Uo-1)*R1就可以计算出气体传感器的电阻值。

当气体传感器检测不同浓度的待测气体时,其电阻值会发生一定的变化,通过动态检测这一变化,就可以获得响应时间、恢复时间、感应前后的电阻值、灵敏度等参数。

其中,RH是加热电阻。

二、所用到的气敏元件气体敏感元件，大多是以金属氧化物半导体为基础材料。

当被测气体在该半导体表面吸附后，引起其电学特性(例如电导率)发生变化。

流行的定性模型是：原子价控制模型、表面电荷层模型、晶粒间界势垒模型。

1、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，即使对于同一气敏元件，在温度相同的条件下，在不同地区进行测定，其固有电阻值也都将出现差别。

因此，必须在洁净的空气环境中进行测量。

气敏传感器及其工作原理指导老师：雷家珩汇报者：周华汇报时间：2011.11.2目录•气敏传感器定义•气敏传感器分类•气敏传感器工作原理•气敏传感器的应用•气敏传感器研究现状与发展趋势•参考文献1 气敏传感器定义气敏传感器是一种将检测到的气体成份和浓度转换为电信号的传感器。

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。

2 气敏传感器分类半导体式气敏传感器气敏传感器绝缘体气敏传感器电化学气敏传感器光干涉式气敏传感器热传导式气敏传感器红外线吸收散式气敏传感器电阻型非电阻型接触燃烧式型电容式恒电位电解式伽伐尼电池式3 气敏传感器工作原理3.1 半导体气敏传感器工作原理●半导体气敏传感器(见图1,2)由气敏部分、加热丝及防爆网等构成,它是在气敏部分的SnO2、Fe2O2、ZnO2等金属氧化物中添加Pt、Pd等敏化剂的传感器。

●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。

半导体气敏器件被加热到稳定状态下,当气体接触器件表面而被吸附时,吸附分子首先在表面自由地扩散(物理吸附) ,失去其运动能量,其间的一部分分子蒸发,残留分子产生热分解而固定在吸附处(化学吸附)。

这时,如果器件的功函数小于吸附分子的电子亲和力,则吸附分子将从器件夺取电子而变成负离子吸附。

具有负离子吸附倾向的气体有O2和NOx,称为氧化型气体或电子接收性气体。

如果器件的功函数大于吸附分子的离解能,吸附分子将向器件释放电子,而成为正离子吸附。

具有这种正离子吸附倾向的气体有H2、CO、碳氢化合物和酒类等,称为还原型气体或电子供给性气体。

图1 半导体气敏传感器结构图图2 半导体气敏传感器的符号表示●当氧化型气体吸附到N型半导体上,还原型气体吸附到P型半导体上时,将使载流子减少,而使电阻增大。

气敏传感器的工作原理气敏传感器是一种用于监测周围环境气体浓度的设备，它可以检测和检测气体浓度，从而为相关研究和应用提供测量信息。

它主要由传感器元件、放大电路、输出电路组成。

传感器电路中的检测气体电路是气敏传感器最重要的部分，它的工作原理是将待测气体的浓度通过物理应变变化为电流或电压变化，其变化值可以通过测量来得出结论。

气敏传感器的典型结构是一个封闭的检测元件，它可以测量待测气体的浓度。

该检测元件由一个内部绝缘体和一个延伸到外部的金属探针组成，其中绝缘体是由聚合物组成的，金属探针一般是铂金和银的混合体，其表面上具有半导体性质。

当外部环境中的气体浓度发生变化时，该检测元件的电阻值也会发生变化，因此该电阻值的变化可以通过电路中的变阻器测量出来。

气敏传感器的放大电路将获得的传感器输出信号放大，并将扩大的信号转换为可读取并显示出来的数值。

转换时，可以使用不同的接口，如模拟输出接口或数字接口，以此实现相应的气体浓度值。

气敏传感器输出电路是将传感器元件输出电流或电压信号转换为有用信息的可读取输出形式，它可以将一定范围内的输出电压转换为对应气体浓度的数字输出。

由于气敏传感器具有体积小、反应时间短、性能可靠、成本低等特点，已经在众多领域得到了广泛应用，如家用空气净化器、汽车碳氢分析仪、工厂自动化系统、室内污染物检测系统等。

此外，气敏传感器还可用于工业、农业环境监测、污染控制、排放测量等领域。

总之，气敏传感器是一种用于检测气体浓度的重要传感器，它的工作原理是将待测气体的浓度通过物理应变变化为电流或电压变化，再通过放大电路和输出电路输出可读取信息。

气敏传感器在家用净化器、碳氢分析仪、工厂自动化系统、环境监测、污染控制、排放测量等领域都得到了广泛应用，它将给社会提供更多可靠的信息。

气敏传感器的原理及应用半导体气体传感器：半导体气体传感器是利用气体在半导体表面的氧化还原反应导致敏感元件组织发生变化而制成的。

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物体表面自由扩散，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吸附在物体表面。

当半导体的功函数小于吸附分子的亲和力，则吸附分子将从器件夺走电子而变成负离子吸附，半导体表面呈现电荷层。

[1]例如氧气，等具有负离子吸附倾向的气体被称为氧化型气体。

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氢气、一氧化碳等，它们被称为还原性气体。

当氧化型气体吸附到n型半导体，还原性气体吸附到p型半导体上时，将使半导体载流子减少，而使电阻增大。

当还原型气体吸附到n型半导体上，氧化型气体吸附到p 型半导体上时，则载流子增多，半导体阻值下降。

非电阻型气体传感器也是半导体气体传感器之一。

它是利用mos二极管的电容-电压特性的变化以及mos场效应晶体管的阈值电压变化等特性而制成的气体传感器。

由于这类传感器的制造工艺成熟，便于器件集成化，因而其性能稳定价格便宜。

利用特定材料还可以使传感器对某些气体特别敏感。

催化燃烧式传感器：可燃气体报警器的原理基本上都是催化燃烧式催化燃烧式气体传感器是采用惠斯通电桥原理，由检测元件和补偿元件配对构成测量电桥，在一定温度条件下，可燃气体在检测元件载体表面及催化剂的作用下发生无焰燃烧，载体温度就升高，通过它内部的铂丝电阻也相应升高，从而使平衡电桥失去平衡，输出一个与可燃气体浓度成正比的电信号，再经过后期电路的放大、稳定和处理zui终显示可靠的数值。

电化学传感器：电化学传感器是两电极系统。

其工作电极和对电极由一薄层电解液隔开并经由一个很小的电阻联通外电路。

当气体扩散进入传感器后，在敏感电极表面进行氧化或还原反应，产生电流并通过外电路流经两个电极。

气敏传感器的工作原理及应用本帖最后由茅草屋于 2016-9-29 15:45 编辑气敏传感器的是一种检测特定气体的设备，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，被广泛用于多个领域中。

小编主要来介绍一下气敏传感器的工作原理及应用，希望可以帮助到大家。

气敏传感器的工作原理声表面波器件之波速和频率会随外界环境的变化而发生漂移。

气敏传感器就是利用这种性能在压电晶体表面涂覆一层选择性吸附某气体的气敏薄膜，当该气敏薄膜与待测气体相互作用(化学作用或生物作用，或者是物理吸附)，使得气敏薄膜的膜层质量和导电率发生变化时，引起压电晶体的声表面波频率发生漂移;气体浓度不同，膜层质量和导电率变化程度亦不同，即引起声表面波频率的变化也不同。

通过测量声表面波频率的变化就可以获得准确的反应气体浓度的变化值。

气敏传感器的应用气敏传感器的应用主要有：一氧化碳气体的检测、瓦斯气体的检测、煤气的检测、氟利昂勠11、R12蓠检测、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。

气敏传感器的工作原理
首先，气敏传感器的核心部件是敏感元件，它通常由氧化物材料制成。

当目标气体与敏感元件接触时，目标气体会与氧化物发生化学反应，导致敏感元件的电阻发生变化。

这种电阻的变化可以被测量并转化为电信号输出，从而实现对目标气体浓度的监测。

其次，气敏传感器的工作原理基于气体在固体表面的吸附和反应。

当目标气体与敏感元件表面接触时，目标气体分子会吸附在表面上，并与表面的活性位点发生化学反应。

这些吸附和反应过程会导致敏感元件的电子结构发生变化，进而影响电阻值。

因此，气敏传感器的灵敏度和选择性取决于敏感元件的材料和表面特性。

此外，气敏传感器的工作原理还与温度有着密切的关系。

气敏传感器通常需要在一定的温度范围内工作，因为温度会影响气体分子的扩散速率和敏感元件表面的化学反应速率。

因此，气敏传感器通常需要配合恒温装置，以保持敏感元件的稳定工作温度。

最后，气敏传感器的工作原理也与外部电路的设计有关。

为了准确地测量敏感元件的电阻变化，气敏传感器通常需要配合精密的电路设计，包括放大、滤波和数据处理等环节。

这些电路可以将敏
感元件的微小变化放大并转化为可供测量和分析的电信号。

综上所述，气敏传感器的工作原理涉及到气体与敏感元件的化
学反应、温度控制以及外部电路的设计等多个方面。

通过深入理解
气敏传感器的工作原理，我们可以更好地应用和优化气敏传感器，
从而更好地满足各种实际应用的需求。

希望本文能够对您有所帮助，谢谢阅读！。

第五章可燃性气体抠借电路町燃性气体检测报警装置广泛应用在国民经济的各个领域.同时在人们的日常生活中. 在保证家庭安全方面也起到了不可忽视的作用。

本章将对可燃性气体检测报警的基本知识及 i荃实用报警电路进行介绍。

第一节可燃性气体检测报警基本知识-x可燃性r体检测用传感器可燃性气体检测用传想赭乂称为气体传感器或气峨元件，主察用于工业中天然气、煤气、石油化工等部门的易燃、易爆.有毒、有害气体的呛滞，并进行自动控制及安全报警。

二、可燃性气体检测及报畫装■的便用1.气敏元件的安装可燃性气体粉测及报警装置中的主要器件为气救元件.它可以将某种气体浓度的变化转换为由信号并送井善由跌.閃曲.峠峪云件常1方46获口独韭张宜曹口右冷培一木3血出第二节燃气熄火报警电路一、燃气熄火报畫霍燃气灶的火焰如眾发生非正常的熄灭. 往往会形成可燃性气体犬量泄漏〉如未及时发现，将可能发生安全亭故，逍成不必要的拥失「燃气熄火报警器是一个燃气火焰檢测报警电路•如图5・1所示。

火焰检测传想器由光敏电Rt RL担任。

光敏电阻是由半导体材料制成的，当光敏电阻的受光面受到光照作用时.其电导率将发生变化。

无光照射，光戦电阻的阻値很大• 约在1 -100MQ之间.使得流过电路中的电流很小；当有光照射时，光敏电阻的阻值变小.一般在10kC以下。

由于光敏电阻RL与电位器Rh组成分压电路.当燃烧正常时.光敏电阻RL受火焰光线照射而呈现低阻值.它与RR的分压值通过R为半导体管VT|提供足够的旱极电流，使VT•侦和导適.VT,的你申帜輸出低由平.伸抿蜃理曲曲总IC・的伸能地©Jffillta"卜干低由单煤气熄火报警电路如图5・3所示。

恿火探测传想器为两根直径大J1 Imm的金属丝A、B. 亡们的问距为5mm3金处丝探头A、B放1tt在产生火焰的地方，在无火焰时它们足绝缘的. 但往高温F由于空气的电离，A. B间便可导电。

在煤气正常燃烧时.探头A、B间形成导体，Vh和VT2绍成的复合管导通• 1G的触发瑞呈低电平而不工作.其输出端无报警信号. 扬車器无报警声发出。

气敏传感器的原理及应用概述气敏传感器是一种常见的传感器技术，通过对气体的浓度、压力或其他性质进行检测，可以实现对气体的定量或定性分析。

本文将介绍气敏传感器的基本原理和常见的应用。

气敏传感器的原理气敏传感器的工作原理基于气敏材料的特性。

气敏材料是一种能够对特定气体或气体组分产生敏感性反应的材料。

当目标气体与气敏材料接触时，会引发气敏材料内部的化学或物理反应，导致材料的电学性质发生变化。

气敏传感器通过测量这种电学性质的变化来判断目标气体的浓度或存在与否。

气敏传感器的工作原理气敏传感器通常由气敏材料、敏感层、电极等组成。

当目标气体进入敏感层时，与敏感层中的气敏材料发生反应，引起电极上的电流或电压发生变化。

这种变化可以通过测量电极上的电信号来获取目标气体的相关信息。

气敏传感器的分类气敏传感器根据其工作原理和材料特性的不同，可分为以下几类： 1. 气敏电阻型传感器：敏感层是一种气敏电阻材料，其电阻随着目标气体浓度的变化而变化。

最常见的气敏电阻型传感器是以二氧化锡（SnO2）作为敏感材料的，适用于燃气检测、环境监测等领域。

2. 半导体氧化物气敏传感器：敏感层主要由半导体材料构成，常用的气敏材料有二氧化钛（TiO2）、二氧化锰（MnO2）等。

半导体氧化物气敏传感器常用于空气质量检测、工业排气等应用。

3. 电化学气敏传感器：敏感层由一种或多种气敏电化学材料构成，一般用于检测有毒气体如CO、NO2等。

这类传感器通常具有响应速度快、灵敏度高的优点。

气敏传感器的应用气敏传感器在各个领域都有广泛的应用，包括但不限于以下几个方面：工业安全•监测有毒气体：气敏传感器可用于检测工业生产过程中产生的有毒气体，如硫化氢、氰化物等。

及时监测这些有害气体的浓度，可以避免事故和保护工人的安全。

•燃气检测：气敏传感器可以应用于家庭和工业燃气检测中，及时发现燃气泄漏并采取相应的措施，以确保人身和财产安全。

环境监测•空气质量监测：气敏传感器在空气质量监测中起着重要的作用。

《传感器技术及应用》课程标准一、课程性质与任务本课程是中等职业学校电子技术应用专业学生必修的专业基础平台课程。

其任务是：使学生掌握常用传感器的基本概念、基本特性和基本参数，了解常用传感器的结构形式和相关的测量电路，能够根据实际情况选用合适传感器，学会常用传感器的维护方法，能够运用电子电路仪器设备，对传感器进行安装、调试和检测，从而达到传感器应用专项职业能力考核规范的要求。

对学生进行职业意识培养和职业道德教育，提高职业能力，为学生职业生涯的发展奠定基础。

二、课程教学目标（一）知识目标1．了解传感器技术的发展现状、特点以及在信息技术中的重要地位；2．了解传感器在生产控制领域和实际生活中的作用；3．掌握常用传感器的基本工作原理及特性；4.会分析各种传感器测量电路；5.了解各种传感器的典型应用。

（二）能力目标1. 初步具备查阅传感器手册并合理选用能够正确识别和选用传感器的能力；2. 会使用常用电子仪器仪表调试和检测传感器；3.能够看懂传感器安装接线图，学会正确安装；4.了解传感器的安全操作规范，能够维护传感器。

（三）素养目标1．培养学生勤于思考、做事认真、严谨的良好作风；2.培养学生分析问题、解决问题的能力；3.培养学生的沟通能力及团队协作精神；4.培养学生的质量意识、安全意识；5.培养学生社会责任心、环保意识。

三、课程主要内容及特点本课程内容主要由11个教学模块组成，内容包括：认知传感器、认知应变式电阻传感器、认知电容式传感器、认知电感式传感器、认知压电式传感器、认知超声波传感器、认知霍尔传感器、认知温度传感器、认知湿度传感器、认知光敏传感器和认知气敏传感器。

教学重点是各种传感器的认知、安装检测以及选型，，难点是传感器的基本原理、结构特征、测试电路的理解。

课程总学时不低于108个。

四、课程教学内容及安排五、教学实施（一）学时安排建议学时分配参考表（二）教学方法建议本课程为单元模块课程，各单元由单元情景、单元学习目标、单元任务、单元学习检测与评价、单元小结五部分构成。