传感器技术应用与技能训练刘伦富模块三气体成分和湿度的测量

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1、模块三　气体成分和湿度的测量主编模块三　气体成分和湿度的测量图3-?1　汽车尾气排放检查环境检测除温度外，常常还需要对湿度和气体成分等环境量进行检测。例如，环境监测人员利用气敏传感器检查汽车尾气排放是否超标，如图3-1所示；交警利用酒精气体传感器检查驾驶员是否酒后驾车，如图3-2所示；气象工作人员对湿度、温度、风速等环境数据进行采集，准确分析、预报天气情况，如图3-3所示。模块三　气体成分和湿度的测量图3-?2　酒后驾车检查图3-?3　气象监测中的湿度传感器模块三　气体成分和湿度的测量1.懂得气敏传感器

2、的工作原理和特性，了解气敏传感器的结构。2.会检测、测试气敏传感器的好坏与质量。3.能根据检测对象选择合适的气敏传感器。4.能安装、调试气敏传感器与烟雾传感器。模块三　气体成分和湿度的测量任务一　认识气敏传感器1.气敏传感器及其用途气敏传感器是一种能检测特定气体的成分、浓度并把它转换成电阻变化量，经测量电路再转换为电流、电压信号的传感器，它的传感元件是气敏电阻。表3-?1　气敏传感器主要检测对象及其应用场合模块三　气体成分和湿度的测量2.气敏传感器的结构观察实验室气敏传感器的结构。图3⁃?4是几种常用气敏

3、传感器及用气敏传感器制成的甲醇泄漏检测仪。图3-?4　气敏传感器及其制品模块三　气体成分和湿度的测量3.气敏传感器的工作特性和分类气敏传感器遇到氢气、一氧化碳、碳氢化合物等还原性可燃性气体时，其电阻减小；遇到氧气等氧化性气体时，其电阻增大。检测前，气敏传感器原已吸附氧，所以对可燃性气体更敏感。气敏传感器工作时必须加热，其目的是加速气体的吸附与脱出，烧去气敏元件的油垢、污物，起到清洗作用。同时，可通过温度控制来对检测气体进行选择。加热温度一般控制在200～400℃范围内。图3-?5　直热式气敏传感器1-?2

4、、3-?4—加热丝兼电模块三　气体成分和湿度的测量图3-?6　间热式气敏传感器模块三　气体成分和湿度的测量表3-?2　部分国产气敏元件的特性模块三　气体成分和湿度的测量图3-?7　矿井瓦斯超限报警器4.气敏传感器的应用(1)矿井瓦斯超限报警器。　　1)电路组成及作用。图3-7为矿井瓦斯超限报警器，QM-N5为旁热式气敏传感器，它和R1、RP组成瓦斯气体检测电路；晶闸管VTH作为无触点电子开关。2)工作原理。当无瓦斯或瓦斯浓度很低时，QM-N5的A、B极间电阻很大，电位器RP的滑动触点电压小于0.7V，V

5、TH不被触发，警笛声电路无电源，不发声；当瓦斯气体超过安全标准时，A、B极间电阻迅速减小，当RP的滑动触点电压大于0.7V时，VTH被触发导通，警笛声电路得电，发出报警声。　　(2)有害气体报警电路。图3-8所示为有害气体报警电路，晶体管VT采用高增益的达林顿晶体管U850。在纯净的空气中，由于气敏传感器A、B极间的内阻较大，此时B点为低电位，VT不导通，KD9561无工作电流，不报警。在传感器接触到有害可燃气体后，A、B极间电阻变小，B点电位升高并向电容C2充电，当充电电位达到U850的导通电位(约1

6、.4V)时，VT导通，驱动报警器KD9561报警。一旦有害气体浓度降低，使B电位低于1.4V，VT截止，报警解除。模块三　气体成分和湿度的测量图3-?8　有害气体报警电路1.器材准备MQ⁃?3型气敏传感器，0～25V交直流稳压电源，DT⁃?890型数字万用表模块三　气体成分和湿度的测量2.气敏传感器的检测1)电阻测试法。主要用于使用维护时粗测气敏传感器的好坏，如图3-9所示。2)电压测试法。主要用于测试气敏传感器的工作特性，电路如图3-10所示。图3-?9　电阻法检测气敏传感器图3-?10　电压测试法任务

7、二　简易酒精测试器的安装与调试1.器材准备主要使用的器材见表3⁃?3。任务二　简易酒精测试器的安装与调试表3-?3　主要器材模块三　气体成分和湿度的测量2.电路分析图3-11所示是一种简易酒精测试器，可测试饮酒者的醉酒程度。图中采用对酒精有较高灵敏度的MQ-3型酒精传感器，LM3914是LED显示驱动集成电路。传感器的负载为电阻R1及可调电阻R2。当无酒精蒸气时，气敏电阻的阻值很大，负载获得的电压很低，即对外输出电压很低，LED不点亮；当有酒精蒸气时，随着酒精蒸气浓度的增加，气敏电阻值减小，其输出电压上升

8、，则LM3914的LED(共10个)点亮数目也随着增加。测试时，人只要向传感器呼一口气，根据LED点亮的情况与数目可知是否喝酒，并可大致了解饮酒多少，确定被试者是否适宜驾驶车辆。模块三　气体成分和湿度的测量图3⁃?11所示是一种简易酒精测试器，可测试饮酒者的醉酒程度。图中采用对酒精有较高灵敏度的MQ⁃?3型酒精传感器，LM3914是LED显示驱动集成电路。传感器的负载为电阻R1及可调电阻R2。当无酒精蒸气时，气敏电阻的阻值很大