瓦斯报警器课程设计

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1、《传感器与检测技术》课程设计报告题目瓦斯报警器院系:机械工程学院专业:机械设计制造及其自动化年级:2009级机械2班学生姓名:学生学号:2指导教师:职称教授完成课程设计（论文）时间2011年12月目录摘要1关键词11引言11.1半导体气敏传感器11.1.1半导体气敏原件的特性参数11.1.2烧结型SnO2气敏元件22气敏传感器原理23瓦斯报警器23.1瓦斯的成分23.2瓦斯报警器的电路及原理说明23.2.1元器件的选择与制作33.2.2MQ-25气敏传感器性能参数介绍43.3瓦斯报警器的实物制作43.3.1瓦斯报警器零部件的购买53.3

2、.2瓦斯报警器的焊接54.结论6半导体气敏传感器检测技术摘要半导体气敏传感器在煤矿瓦斯，家用煤气检测环境中的重要作用关键词气敏传感器瓦斯报警器1、引言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

3、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。1.1半导体气敏传感器气体敏感元件，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。目前流行的定性模型是：原子价控制模型、表面电荷层模型、晶粒间界势垒模型。1.1.1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

4、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。　　（2）气敏元件的灵敏度　　是表征气敏元件对于被测气体的敏感程度的指标。它表示气体敏感元件的电参量（如电阻型气敏元件的电阻值）与被测气体浓度之间的依从关系。表示方法有三种　　（a）电阻比灵敏度K　（b）气体分离度　RC1—气敏元件在浓度为Cc的被测气体中的阻值：　RＣ2—气敏元件在浓度为C2的被测气体中的阻值。通常，C1＞C2。

5、　（c）输出电压比灵敏度KV　Va:气敏元件在洁净空气中工作时，负载电阻上的电压输出；　Vg:气敏元件在规定浓度被测气体中工作时，负载电阻的电压输出　（3）气敏元件的分辨率　表示气敏元件对被测气体的识别（选择）以及对干扰气体的抑制能力。气敏元件分辨率S表示为　Va—气敏元件在洁净空气中工作时，负载电阻上的输出电压；Vg—气敏元件在规定浓度被测气体中工作时，负载电阻上的电压　Vgi—气敏元件在i种气体浓度为规定值中工作时，负载电阻的电压　（4）气敏元件的响应时间　表示在工作温度下，气敏元件对被测气体的响应速度。一般从气敏元件与一定浓度的被

6、测气体接触时开始计时，直到气敏元件的阻值达到在此浓度下的稳定电阻值的63％时为止，所需时间称为气敏元件在此浓度下的被测气体中的响应时间，通常用符号tr表示。　（5）气敏元件的加热电阻和加热功率　气敏元件一般工作在200℃以上高温。为气敏元件提供必要工作温度的加热电路的电阻(指加热器的电阻值)称为加热电阻，用RH表示。直热式的加热电阻值一般小于5Ω；旁热式的加热电阻大于20Ω。气敏元件正常工作所需的加热电路功率，称为加热功率，用ＰＨ表示。一般在(0.5～2.0)W范围。　（6）气敏元件的恢复时间　表示在工作温度下,被测气体由该元件上解吸的

7、速度,一般从气敏元件脱离被测气体时开始计时,直到其阻值恢复到在洁净空气中阻值的63％时所需时间。1.1.2烧结型SnO2气敏元件　　SnO2系列气敏元件有烧结型、薄膜型和厚膜型三种。烧结型应用最广泛性。　　其敏感体用粒径很小(平均粒径≤１μm)的SnO2粉体为基本材料，根据需要添加不同的添加剂，混合均匀作为原料。主要用于检测可燃的还原性气体，其工作温度约300℃。根据加热方式，分为直接加热式和旁热式两种。　　（1）直接加热式SnO2气敏元件(直热式气敏元件)　由芯片(敏感体和加热器)，基座和金属防爆网罩三部分组成。因其热容量小、稳定性差

8、，测量电路与加热电路间易相互干扰，加热器与SnO2基体间由于热膨胀系数的差异而导致接触不良，造成元件的失效，现已很少使用。　2）旁热式SnO2气敏元件　旁热式气敏器件结构及符号2气敏传感器原理声表面波器件之