4常用传感器-03

可燃气体传感器（型号：MQ-4）使用说明书版本号：1.6实施日期：2021-07-1郑州炜盛电子科技有限公司Zhengzhou Winsen Electronic Technology Co.,Ltd声明本说明书版权属郑州炜盛电子科技有限公司（以下称本公司）所有，未经书面许可，本说明书任何部分不得复制、翻译、存储于数据库或检索系统内，也不可以电子、翻拍、录音等任何手段进行传播。

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郑州炜盛电子科技有限公司MQ-4可燃气体传感器产品描述MQ-4气体传感器所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡(SnO 2)。

当传感器所处环境中存在可燃气体时，传感器的电导率随空气中可燃气体浓度的增加而增大。

使用简单的电路即可将电导率的变化转换为与该气体浓度相对应的输出信号。

MQ-4气体传感器对甲烷灵敏度高，对酒精及其他一些干扰性气体有较强的抗干扰能力。

产品型号MQ-4产品类型半导体气体传感器标准封装胶木、金属罩检测气体甲烷检测浓度300～10000ppm(甲烷)标准电路条件回路电压V c 5.0V±0.1VDC加热电压V H 5.0V±0.1V AC or DC负载电阻R L 可调标准测试条件下气敏元件特性加热电阻R H 28Ω±3Ω（室温）加热功耗P H ≤1W灵敏度S Rs(in air)/Rs(in 5000ppm甲烷)≥5输出电压Vs 2.5V～4.0V (in 5000ppm CH 4)浓度斜率α≤0.6(R 5000ppm /R 1000ppm CH 4)标准测试条件温度、湿度20℃±2℃；55%±5%RH 标准测试电路Vc:5.0V±0.1V ；V H :5.0V±0.1V预热时间不少于48小时氧气含量21%(不低于18%，氧气浓度会影响传感器的初始值、灵敏度及重复性，在低氧气浓度下使用时请咨询使用）寿命10年图1传感器结构图传感器特点本品在较宽的浓度范围内对甲烷有良好的灵敏度，具有长寿命、低成本、驱动电路简单等优点。

1 2
N
磁阻器
R
V S
外接电阻
处于磁场中的磁阻器件和一个外接电阻串联， 处于磁场中的磁阻器件和一个外接电阻串联，接在恒流源的分 压电路中，通过对R的调节可以调节磁阻器件中电流的大小， 压电路中 ，通过对 R 的调节可以调节磁阻器件中电流的大小，电 压表联接1或2可以分别监测外接电阻的电压和磁阻器件的电压。 压表联接1 可以分别监测外接电阻的电压和磁阻器件的电压。
2 磁敏三极管
（1）磁敏三极管的结构 在弱P型或弱N型本征半导体上用合金法或扩散法形成发射极、 在弱P型或弱N型本征半导体上用合金法或扩散法形成发射极、 基极和集电极。基区较长。基区结构类似磁敏二极管， 基极和集电极。基区较长。基区结构类似磁敏二极管，有高复 合速率的r区和本征I 长基区分为运输基区和复合基区。 合速率的r区和本征I区。长基区分为运输基区和复合基区。 c c HH+ N+ N+ (a)结构 (a)结构 e I r (b)符号 (b)符号 e P+ b b
第四章 常用传感器原理及应用
青岛大学机电工程学院
关于施密特触发器
施密特触发器的工作特点： 施密特触发器的工作特点：
施密特触发器属于电平触发器件，适用于缓慢变化的信号， ① 施密特触发器属于电平触发器件，适用于缓慢变化的信号， 当输入信号达到某一定电压值时，输出电压会发生突变。 当输入信号达到某一定电压值时，输出电压会发生突变。 电路有两个阈值电压。 输入信号增加和减少时， ② 电路有两个阈值电压。 输入信号增加和减少时，电路的阈 值电压不同， 值电压不同，电路具有如下图所示的传输特性 。
第四章 常用传感器原理及应用
青岛大学机电工程学院
7）铁磁材料裂纹检测 ）

图3-16 应变式加速度传感器
几种应变式传感器外形
几种应变式传感器外形
二、了解应变片的应用
—— 模拟电子称实验电路
电子称是将转换成电信号的称重传感器。电子台秤不仅 能快速、准确地称出商品的重量，用数码显示出来，而且具 有计算器的功能，使用起来更加方便。下面的实验为模拟电 子称实验。 一、实验目的 1、了解电阻应变式传感器的基本结构。 2、掌握电阻应变式传感器的使用方法。 3、掌握电阻应变式传感器测量电路的调试方法。
弹性敏感元件的输入量与输出量之间的关系称 为弹性敏感元件的基本特性。弹性敏感元件的基本 特性包括刚度、灵敏度、弹性滞后和弹性后效等。 （1）刚度 刚度是使弹性敏感元件产生单位变形所需要的 外部作用力。(或压力)其表达式为
（2）灵敏度
灵敏度是刚度的倒数，它表示弹性敏感元件 在承受单位输入量(力、压力等)时所产生的变形 大小，一般用K表示，即
[技能要点]
学会识别一般的电阻应变式传感器、压电式 传感器，了解电阻应变式传感器和压电式传感器 的基本结构和材料，通过实验掌握电阻应变式传 感器的使用方法，掌握电阻应变式传感器测量电 路的调试方法。
[知识要点] 了解电阻应变式传感器、压电式传感器的基本 结构、材料，掌握直流电桥的平衡条件及电压灵敏 度，熟悉电阻应变片的温度补偿方法。学习电阻应 变式、压电式传感器在相关领域的应用。
1、应变效应 电阻应变片的工作原理是基于应变效应，即 导体或半导体材料在外界力的作用下产生机械形 变时，其电阻值相应发生变化，这种现象称为 “应变效应”。 由电工学可知，金属丝电阻R可用下式表示：
（3－1） 式中 ρ──电阻率，Ω·m； l──电阻丝长度，m； A──电阻丝截面积，m2。
当沿金属丝的长度方向施加均匀力时，上式中ρ 、r、l 都将发生变化，导致电阻值发生变化。即得 到以下结论：金属丝受外力作用而伸长时，长度增 加，而截面积减少，电阻值会增大；当金属丝受外 力作用而压缩时，长度减小，而截面增加，电阻值 会减小。阻值变化通常较小。

式中，r 、rc 为螺管、铁芯的半径；l、l为c 螺管、铁芯 的长度； lc 、rc 位移量。
所以，传感器灵敏度为：
K
4 2 N 2
l2
r
1 rc2
107
采用差动形式，灵敏度可提高一倍。 提高灵敏度的途径：
①使线圈与铁芯尺寸比值和趋于1； ②铁芯的材料选用导磁率大的材料。
三种自感式传感器的比较： ◆ 变间距式: 灵敏度最高，且随间距增大而减小；
4.2.4 误差因素分析
（1）激励电源的影响 幅值和频率都会直接影响输出，必须适当选择 合适的值。
（2）温度的影响： 温度变化，引起线圈磁场发生变化，从而产生 温漂（品质因数Q低时，影响更为严重。
解决方法：①采用恒流源供电； ②提高线圈的品质因数； ③采用差动电桥。
（3）零点残余电压 差动变压器在初始状态下，衔铁处于中间位置， 存在零点残余电压，
常用测量电路为： ◆ 差动整流电路 ◆ 相敏检波电路
1. 差动整流电路 差动整流电路分为全波和半波电路，如图所示：
以图（c）为例，波形变化为：
2．相敏检测电路
4.2.6 应用
(1)差动变压器式加速度传感器
(2)差动变压器式微压力变送器
微压传感器
退出
电感测微仪------差动式自感传感器测量微位移
4.1 自感式传感器
自感传感器的常见形式有气隙型和螺管型。
一、气隙型电感传感器 1. 工作原理：
线圈的电感为：
N2 L
Rm
Rm
l1
1S1
l2
2S2
l
0S
一般铁心的磁阻远较气隙磁阻小，有
Rm
l
0S
电感值与以下几个参数有关：与线圈匝数N 平方成正比；与空气隙有效截面积S成正比；与 空气隙长度所反比。