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1、传感器技术第 2 章 电阻传感器第1页/共29页第三节第三节 气敏电阻气敏电阻 气敏电阻品种繁多，主要有可测量还原性气体和测量氧气浓度的两大类。使用气敏电阻传感器（以下简称气敏电阻），可以把某种气体的成分、浓度等参数转换成电阻变化量，再转换为电流、电压信号。一、还原性气体传感器 所谓还原性气体就是在化学反应中能给出电子，化学价升高的气体。还原性气体多数属于可燃性气体，例如石油蒸气、酒精蒸气、甲烷、乙烷、煤气、天然气、氢气等。测量还原性气体的气敏电阻一般是用SnO2、ZnO或Fe2O3等金属氧化物粉料添加少量铂催化剂、激活剂及其它添加剂，按一定比例烧结而成的半导体器件。第2页/共29页图2-24
2、2-24 MQN MQN型气敏电阻结构及测量电路第3页/共29页a）气敏烧结体 b）气敏电阻外形 c）基本测量转换电路 1引脚 2塑料底座 3烧结体 4不锈钢网罩 5加热电极 6工作电极 7加热回路电源 8测量回路电源 MQN型气敏半导体器件是由塑料底座、电极引线、不锈钢网罩、气敏烧结体以及包裹在烧结体中的两组铂丝组成。一组铂丝为工作电极，另一组（下图中的左边铂丝）为加热电极兼工作电极。气敏电阻工作时必须加热到200300，其目的是加速被测气体的化学吸附和电离的过程并烧去气敏电阻表面的污物（起清洁作用）。第4页/共29页气敏电阻外形气敏电阻外形 酒精传感器 其他可燃性气体传感器第5页/共29页
3、酒精测试仪酒精测试仪呼气管第6页/共29页酒精传感器的选择性酒精传感器的选择性第7页/共29页 气敏半导体的灵敏度特性曲线气敏半导体的灵敏度特性曲线 观察右图这些曲线，有何特点？可以得出哪些启示？请说明非线性特性对浓度超限报警是否有利，为什么？第8页/共29页家庭用煤气报警器家庭用煤气报警器第9页/共29页家庭用液化气家庭用液化气报警器报警器第10页/共29页一氧化碳传感器一氧化碳传感器第11页/共29页NH3传感器甲烷传感器第12页/共29页二、二氧化钛氧浓度传感器二、二氧化钛氧浓度传感器 半导体材料二氧化钛（TiO2）属于N型半导体，对氧气十分敏感。其电阻值的大小取决于周围环境的氧气浓度。
4、当周围氧气浓度较大时，氧原子进入二氧化钛晶格，改变了半导体的电阻率，使其电阻值增大。图2-26是用于汽车或燃烧炉排放气体中的氧浓度传感器结构图及测量转换电路。二氧化钛气敏电阻与补偿热敏电阻同处于陶瓷绝缘体的末端。当氧气含量减小时，RTiO2的阻值减小，Uo增大。在图b中，与TiO2气敏电阻串联的热敏电阻Rt 起温度补偿作用。当环境温度升高时，TiO2气敏电阻的阻值会逐渐减小，只要Rt也以同样的比例减小，根据分压比定律，Uo不受温度影响，减小了测量误差。第13页/共29页图2-26 TiO2-26 TiO2 2氧浓度传感器结构及测量转换电路a）结构 b）测量转换电路 1外壳（接地）2安装螺栓 3
5、搭铁线4保护管 5补偿电阻 6陶瓷片 7TiO2氧敏电阻 8进气口 9引脚 第14页/共29页氧浓度传感器外形氧浓度传感器外形 可用于汽车尾气测量第15页/共29页汽车尾气分析汽车尾气分析第16页/共29页有毒气体传感器的使用有毒气体传感器的使用第17页/共29页第四节第四节 湿敏电阻传感器湿敏电阻传感器 绝对湿度：是指大气中水汽的密度，即每一立方米大气中所含水汽的质量(克数)。相对湿度：是大气中实有水汽压与当时温度下饱和水汽压的百分比，是日常生活中常用来表示湿度大小的方法。当相对湿度达100%100%时，称饱和状态。湿敏电阻的原理：水是一种强极性的电解质。水分子极易吸附于固体表面并渗透到固体
6、内部，引起半导体的电阻值降低，因此可以利用多孔陶瓷、三氧化二铝等吸湿材料制作湿敏电阻。第18页/共29页湿度传感器的分类湿度传感器的分类 第19页/共29页湿度对电子元件的影响湿度对电子元件的影响 当环境的相对湿度增大时，物体表面就会附着一层水膜，并渗入材料内部。这不仅降低了绝缘强度，还会造成漏电、击穿和短路现象；潮湿还会加速金属材料的腐蚀并引起有机材料的霉烂。第20页/共29页露点露点 降低温度会产生结露现象。露点与农作物的生长有很大关系，结露也严重影响电子仪器的正常工作，必须予以注意。测量露点的仪器第21页/共29页露点传感器外形露点传感器外形 第22页/共29页电子电子湿度计模块湿度计模
7、块封装后的外形第23页/共29页电子式电子式温湿度计温湿度计第24页/共29页机械机械式、式、电子式电子式温湿度计对比温湿度计对比第25页/共29页陶瓷湿度传感器特性曲线陶瓷湿度传感器特性曲线 在右图所示的陶瓷湿度传感器特性曲线中，纵坐标的标度有何特点？其电阻率变化约有多少个数量级？第26页/共29页电子相对湿度仪表的标定仪器电子相对湿度仪表的标定仪器 干湿球湿度计外形干球湿球第27页/共29页 用干湿球湿度计测量相对湿度的原理用干湿球湿度计测量相对湿度的原理 上页中，左边的玻璃温度计（湿球）用湿棉球包裹，并浸没在水槽里。湿棉球由于水份蒸发，所以其温度低于室温，致使湿球的示值低于干球。查对应的湿度表就可知道空气的相对湿度。经常用它作为电子相对湿度仪表的标定仪器。风水槽棉球玻璃酒精温度计第28页/共29页感谢您的观看。第29页/共29页