敏式传感器实验模块

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1、实验十气敏式传感器实验模块10.1实验目的:10.1.1、掌握气体敏感（传感）元件的转换原理、型号、使用方法，叔述辅助部分的设计和工作原理。10.1.2、了解和掌握转换后信号的处理原理和方法。10.2实验设备和元件：10号气敏式传感器实验模块+12V电源（自备：酒楮棉花球）10.3实验内容:10.3.1、利用网络或图书馆等，首先掌握系列传感器敏感（传感）元件的转换原理、型号，命名方法，参数、生产厂家、用途及发展方向等，整理成不少于3000字的说明书。1、传感器和敏感元件的区分关于传感器和敏感元件的概念在科技文献和学术报告屮，经常发现传感器和敏感元件相互混用的

2、情况。实际上传感器和敏感元件是两个不同的概念。根据GB766512]规定，传感器是指“能感受规定的被测量并按照一定规律转换成町用输出信号的器件或装置。”敏感元件是指“传感器中能直接感受或响应被测量的部分。”显然，从其结构和功能角度看，传感器是包含敏感元件及其辅助电路在内的功能器件，敏感元件是内藏传感器中的元件。当传感器的输出为标准信号吋，则称作变送器。图1图2示出了传感器及敏感元件之间关系的方框图II1激励敏感元杵输出信号调理郡标准化转换元件■■耀元件二次信号我换元件一次仃号传感那输出图1传感器及敏感元件之间关系的方框图图2传感器及敏感元件之间关系的方框图2

3、、敏感元件的转换原理气頌传感器工作原理：表而波器件Z波速和频率会随外界环境的变化而发生漂移。气破传感器就是利用这种性能在压电晶体表而涂覆一层选择性吸附某气体的气皱薄膜，当该气験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），使得气嫩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而波频率发生漂移；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。气敏元件电参数随外界气体种类和浓度变化而变化的敏感元件。气敏元件的气敏效应机理尚处于探索阶段。一般认为，气

4、体的吸附和解吸会导致半导体表而能带结构的畸变，使宏观电阻值发生变化。半导体气敏元件灵敏度高、结构简单、使用方便、价格低廉，自60年代问世以来发展迅速。许多氧化物材料如ZnO、SnO2、Fe2O3>0203、MgO、NiO等都有气敏效应。一般最常用的气敏材料有SnO2和ZnO,它们的检测灵敏度和温度有关。气敏元件的主要应用领域在防灾报警、防止公害、检测计量等方面。3、系列传感器型号气体传感器（GasSensor）是以气敏器件为核心组成的能把气体成分转换成电信号的装置。它貝•有响应快，定量分析方便，成本低廉，实用性广等优点，应用越来越广。气体种类繁多，性质各异，

5、因此，气体传感器种类也很多。按待检气体性质可分为：用于检测易燃易爆气体的传感器，如氢气、一氧化碳、瓦斯、汽油挥发气等；川于检测冇毒气体的传感器，如氯气、硫化氢、碑烷等；用于检测工业过程气体的传感器，如炼钢炉屮的氧气、热处理炉中的二氧化碳；用于检测大气污染的传感器，如形成酸雨的NOX>CH4>03,家庭污染如甲醛等。按气体传感器的结构还nJ分为干式和湿式两类；按传感器的输出可分为电阻式和费电阻式两类；按检测院里可分为电化学法、电气法、光学法、化学法几类，如图:气体传憊器常用的主要有接触燃烧式气体传感辭、电化学气敏传感器和半导体气敏传感器等。接触燃烧式气体传感器

6、的检测元件一般为钳金属丝（也可表面涂<1、锂等稀有金属催化层），使用时对钳丝通以电流，保持300°C〜400°C的高温，此时若与可燃性气体接触，可燃性气体就会在稀有金属催化层上燃烧，因此钳丝的温度会上升，钳丝的电阻值也上升；通过测量钳丝的电阻值变化的人小，就知道可燃性气体的浓度。电化学气敏传感器一般利用液体（或固体、有机凝胶等）电解质，其输出形式可以是气体总接氧化或还原产牛的电流，也可以是离子作用于离子电极产牛的电动势。半导体气敏传感器具有灵敏度高、响应快、稳定性好、使用简单的特点，应用极其广泛。喪1主要的气体敎感元件结构类型和敎感材料Tai)1・Tlrma

7、inconstnirfiontypesofgassensorsaridsensingmalerials类型气体敏感元件的种类发生的现象在检测中利用的现象敏感材料检测气体吸附水的质子传MgCr2OrTi()2.利用气体成分电导率变化，湿度敏感元件导由于吸附水产'“Tigll2()的物理吸附（表面）电容变化生电容变化A1*)3.T比0$由于吸附分子的Sn()2tSn()rIM.可燃性气体、利用气体成分的半导体气体反应而引起的表电甘率变化Zn(),Zn(^Ptta)ji2>化学吸附和反应敏感元件面附近的电子或（表面）ZnO-GajOyPt.氛里昂.空穴浓度变化2（

8、）yMo（）3H：0利用气体成接触燃烧式白金丝的电阻