气敏传感器实验

气敏传感器实验
一、实验目的：了解气敏传感器原理及特性;
二、基本原理：气敏传感器是指能将被测气体浓度转换为与其成一定关系的电量输出的装置或器件;它一般可分为：半导体式、接触燃烧式、红外吸收式、热导率变化式等等;本实验采用的是TP-3集成半导体气敏传感器,该传感器的敏感元件由纳米级SnO2氧化锡及适当掺杂混合剂烧结而成,具微珠式结构,是对酒精敏感的电阻型气敏元件；当受到酒精气体作用时,它的电阻值变化经相应电路转换成电压输出信号,输出信号的大小与酒精浓度对应;传感器对酒精浓度的响应特性曲线、实物及原理如下图所示;
aTP-3酒精浓度—输出曲线 b传感器实物、原理图
1酒精传感器响应特性曲线、实物及原理图
三、需用器件与单元：主机箱电压表、+5V直流稳压电源；气敏传感器、酒精棉球自备;
四、实验步骤：
1、按下图示意接线,注意传感器的引线号码;
气敏酒精传感器实验接线示意图
2、将电压表量程切换到20V档;检查接线无误后合上主机箱电源开关,传感器通电较长时间至少5分钟以上,因传感器长时间不通电的情况下,内阻会很小,上电后Vo输出很大,不能即时进入工作状态后才能工作;
3、等待传感器输出Vo较小小于1.5Ｖ时,用自备的酒精小棉球靠近传感器端面并吹2次气,使酒精挥发进入传感网内,观察电压表读数变化对照响应特性曲线得到酒精浓度;
实验完毕,关闭电源;。

实验五气敏传感器实验实验目的：了解气敏传感器的原理与应用。

所需单元：直流稳压电源、差动放大器、电桥、F/V表、MQ3气敏传感器、主、副电源。

旋钮初始位置：直流稳压电源±4V档、F/V表置2V档、差动放大器增益置最小、电桥单元中的W1逆时针旋到底、主、副电源关闭。

实验步骤：1.仔细阅读后面附上的“使用说明”，差动放大器的输入端(+)、(-) 与地短接，开启主、副电源，将差动放大器输出调零。

2．关闭主、副电源，按图4接线。

图 43．开启主、副电源，预热约5分钟，用浸有酒精的棉球靠近传感器，并轻轻吹气使酒精挥发并进入传感器金属网内，同时观察电压表的数值变化，此时电压读数。

它反映了传感器AB两端间的电阻随着发生了变化。

说明MQ3检测到了酒精气体的存在与否，如果电压表变化不够明显，可适当调大“差动放大器”增益。

思考题：如果需做成一个酒精气体报警器，你认为还需采取哪些手段？提示：1.需进行浓度标定；2.在电路上还需增加……。

附：MQ系列气敏元件使用说明一、特点1．具有很高的灵敏度和良好的选择性。

2．具有长期的使用寿命和可靠的稳定性。

二、结构、外形、元件符合1．MQ系列气敏元件的结构和外形如图4A所示，由微型AL203陶瓷管、SN02敏感层、测量电极和加热器构成的敏感元件固定在塑料或不锈钢网的腔体内，加热器为气敏元件的工作提供了必要的工作条件。

2．好的气敏元件有6只针状管脚，其中4个脚用于信号取出，2个脚用于提供加热电流。

图4A三、性能1．标准回路：如图4B所示，MQ气敏元件的标准测试问路由两部分组成。

其一为加热回路。

其二为信号输出回路，它可以准确反映传感器表面电阻的变化。

图4B2．传感器的表面电阻Rs的变化，是通过与其串联的负载电阻RL上的有效电压信号Vrl输出而获得的。

二者之间的关系表述为RS/RL=(VC-VRL)/VRL3。

3．标准工作条件：4．环境条件5．灵敏度特性气敏传感器实验实物连接图接线方法：1. 直流稳压电源旋钮调到±4V；2. V+插孔与f①和A③串联；3. f②与电桥平衡中②及差动放大器正输入孔②串联,并与黑色接地孔接通；4. B④与电桥平衡中④及差动放大器负输入空④相连接；5. 差动放大器输出端⑤与F/V表的Vi孔连接。

实验二气敏传感器的应用1、目的●了解气敏传感器的特性●学习气敏传感器的应用。

2、器材●传感器实训台的操作板1的直流电压源，操作板3的气敏传感器应用电路、蜂鸣器电路、继电器电路。

●MQ-5型气敏传感器1只，跳线若干、万用表等实验器材。

3、实验内容图1 图2气敏传感器，又称气体传感器，是指利用各种化学、物理效应将气体成分、浓度按一定规律转换成电信号输出的传感器件，是化学传感器中最活跃的一种，其广泛应用于煤矿、农业、化工、建筑、环保、医疗、家电等领域。

目前气敏传感器的主要产品包括可燃性气敏传感器、CO、H2S、NH3、SO2、C12、NO、NO2等毒性气敏传感器、氧传感器、溶氧传感器、CO2传感器等。

例如用于家庭或工业可燃性气体的检测、检漏报警器电路中所采用MQ-5、MQ-6型气敏传感器就属于可燃性气敏传感器。

MQ-5半导体气体传感器特点: 对液化气,天然气城市煤气有较好的灵敏度对乙醇,烟雾几乎不响应高灵敏度/快速响应恢复优异的稳定性/长寿命简单的驱动电路应用: 适用于家庭或工业上对液化气,天然气,煤气的监测装置。

MQ-6半导体气体传感器特点: 对液化气,丁烷,丙烷有较高的灵敏度抵抗乙醇蒸气、烟雾的干扰高灵敏度/快速响应恢复优异的稳定性/长寿命简单的驱动电路。

MQ-6适用于家庭或工业上对液化石油气（LPG）,丁烷,丙烷,LNG （液化天然气）的检测装置。

MQ系列可燃气体传感器的特点是：●检测范围为20ppm～10000ppm●灵敏度高，响应速度快，小于10秒●可靠性好●功耗≤0.75W●连续工作使用寿命大于3年●输出信号为伏特级MQ-5、MQ-6型气敏传感器的外观和相应的结构形式如上图1所示，它由微型氧化铝陶瓷管、氧化锌敏感层，测量电极和加热器构成，敏感元件固定在塑料或不绣钢制成的腔体内，加热器为气敏元件提供了必要的工作条件。

封装好的气敏元件有6个管脚，其中4个用于信号取出，2个用于提供加热电流。

MQ-6型气敏器件对不同种类，不同浓度的气体有不同的电阻值。

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。

实验三——基于气敏传感器的驾驶员酒精浓度测试仪一．设计要求（1）测试浓度：安全浓度≤0.25mg/L，0.4mg/L＜酒驾浓度＞0.25mg/L，醉驾浓度≥0.4mg/L（2）显示方式：LCD显示（3）供电电压：3VDC（4）控制方式：单片机控制二．电路设计方框图：三．电路设计图四．程序流程图五．电路设计原理1.各单元电路原理（1）模数转换电路模数转换电路的作用是将传感器电路输出的模拟量信号转换为适合单片机处理的数字信号，并输入给单片机。

本课题采用的是ADC0809 A／D转换芯片。

ADC0809是8路8位逐次比较式A/D转换器，它能分时地对8路模拟量信号进行A／D转换，结果为8位2进制数据。

其由+5V电源供电，片内有带锁存功能的8路选1的模拟开关，由A，B，C的编码来决定选择通道。

0809完成一次转换需要1001xS左右。

输出具有TTI三态锁存缓冲器，可以直接连到MCS一5l单片机数据总线上。

ADC0809可对0-5V的模拟信号进行转换。

（2）键盘电路8279对键盘部分提供一种扫描工作方式，能对64个按键键盘阵列不断扫描，自动消抖，自动识别出闭合的键并得到键号，能对双键或N键同时按下进行处理。

显示部分为显示器提供了按扫描方式工作的显示接口，可以显示多达16位的字符或数字。

传感器输出的信号经ADC0809和单片机采集、处理后输出的信号为BCD码形式，它经过8279及显示电路处理后送入LCD显示。

（3）显示电路LJDl28X64液晶显示模块是128X64点阵的汉字图形型液晶显示模块，可显示汉字及图形，内置8192个中文汉字(16X16点阵)、128个字符(8X16点阵)及64X256点阵显示RAM(GDRAM)。

可与CPU直接接口，提供两种界面来连接微处理机：8一位并行及串行两种连接方式。

（4）声光报警电路报警电路分为蜂鸣器报警电路和LED发光报警电路组成。

当输入端P1．0为低电平时，有电流通过蜂鸣器，蜂鸣器发出声音报警。

电阻式半导体气敏传感器的基本性能分析09电本120091004106 成绩：摘要：利用理论分析与参阅相关技术手册，了解电阻式半导体气敏传感器的结构，基本原理，推导气敏传感器的特性参数：电阻值，灵敏度，漂移等。

能够在充分研究理论知识之后，学会简单的应用，设计电路，利用温度补偿降低其对传感器稳定性的影响。

关键词：电阻半导体气敏传感器基本原理特性参数温度补偿The basic performance analysis of Resistance-typesemiconductor gas sensorAbstractAccording to the theoretical analysis, refer to the relevant technical manual to understand the structure of Resistance-type semiconductor gas sensor and it's basic principles. Derive the characteristic parameters of gas sensors,like sensitivity, linearity, drift, selection characteristics.Making full use of the theoretical knowledge , learn simple applications to design a circuit for using the temperature compensation to reduce its impact on the stability of the sensor.Keywords:Resistance-type semiconductorbasic principles characteristic parameters the temperature compensation引言气敏传感器是用来检测气体类别、浓度和成分的传感器。

一、实验目的1. 了解气敏传感器的工作原理和特性。

2. 掌握气敏传感器的检测方法。

3. 熟悉气敏传感器的应用领域。

二、实验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。

其工作原理基于气敏元件对特定气体敏感的特性。

当气敏元件接触到待测气体时，气敏元件的电阻值会发生变化，通过测量电阻值的变化，即可得知气体浓度的变化。

三、实验器材1. 气敏传感器（如MQ-2）2. 数据采集器3. 信号发生器4. 电源5. 气体发生器（如丙酮）6. 实验电路板7. 连接线8. 实验记录表四、实验步骤1. 搭建实验电路，将气敏传感器、数据采集器、信号发生器、电源等连接到实验电路板上。

2. 将气敏传感器放置在实验台面上，确保传感器稳定。

3. 启动数据采集器和信号发生器，调节信号发生器输出信号频率和幅度。

4. 在气敏传感器附近喷洒丙酮气体，观察数据采集器显示的电阻值变化。

5. 记录不同浓度丙酮气体下气敏传感器的电阻值变化。

6. 分析实验数据，绘制气敏传感器电阻值与气体浓度的关系曲线。

五、实验结果与分析1. 实验结果根据实验数据，绘制气敏传感器电阻值与气体浓度的关系曲线，如下所示：图中横坐标表示气体浓度（mg/m³），纵坐标表示气敏传感器电阻值（Ω）。

2. 分析从实验结果可以看出，气敏传感器电阻值与气体浓度呈线性关系。

当气体浓度增加时，气敏传感器电阻值减小；当气体浓度减少时，气敏传感器电阻值增大。

这说明气敏传感器可以有效地检测气体浓度，并且具有较好的线性特性。

六、实验结论1. 气敏传感器可以将气体浓度转化为电信号，具有较好的线性特性。

2. 实验结果表明，气敏传感器在检测气体浓度方面具有较好的应用前景。

3. 在实际应用中，可根据气敏传感器的特性和要求，选择合适的气敏传感器和检测方法。

七、实验注意事项1. 实验过程中，注意安全，避免触电、火灾等事故。

2. 实验时，确保气敏传感器稳定放置，避免振动、倾斜等影响实验结果。

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。