2.4 气敏、湿敏电阻传感器（课件）-高一《传感器及应用》同步精品课堂（高教版—第2版）

2.4 气敏、湿敏电阻传感器 传感器及应用 第一章 常用低压电器 1 学习目标 知识目标 熟悉和掌握气敏、湿敏电阻传感器的应用。 能力目标 理解和运用气敏电阻传感器的主要技术性能、湿敏电阻传感器的主要特点等内容进行掌握。 情感目标 注重基本概念、基本原理、基本方法的阐述，并考虑中等职业教育的特点，避免了理论推导，增强了实际应用等方面的知识。 新课导入 思考：分小组制作气敏传感器制作的烟雾报警器。 新知学习 一 、气敏电阻传感器 气敏和湿敏电阻传感器是检测环境气体成分及浓度、检测环境湿度，并对其进行控制 和显示的重要器件，在环境保护、家用电器、消防、农业生产和安全生产等方面得到广泛 的应用。 新知学习 气敏电阻传感器是一种能把某种气体的成分、浓度等参数转换成电阻变化量再转换为电流、电压信号的传感器，它的传感元件是气敏电阻。气敏电阻一般是用SnO₂ 、ZnO₂ 或 Fe₂O₃ 等金属氧化物粉料并加入少量催化剂及添加剂，按一定比例绕结而成的半导体器件。 一 、气敏电阻传感器 新知学习 气敏电阻形式繁多，可以检测各种特定对象的气体，如各种还原性气体。本节简单介绍工 业、生活中经常遇到的各种可燃性气体如石油气、酒精蒸气、甲烷、乙烷、煤气、天然气、氢 气等还原性气体的检测原理。 一 、气敏电阻传感器 新知学习 几种国产气敏电阻的主要特性 一 、气敏电阻传感器 型号参数 UL-206 UL-282 UL-281 MQN-1C 检测对象 烟雾 酒精蒸气 煤气 各种可燃性气体 测量回路电压/V 15±1.5 15±1.5 10±1 10±1 加热回路电压/Y 5±0.5 5±0.5 清洗5.5±0.5工作0.8±0.1 5±0.5 加热电流/mA 160～180 160～180 清洗170～190工作25～35 160～180 环境温度/℃ -10～50 -10～50 -10～50 -20~50 环境相对湿度 <0.95 <0.95 <0.95 <0.95 新知学习 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(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200～300 ℃,其目的是加速被测气体的化学吸附和电 离过程并烧去气敏电阻表面的污物(起清洁作用)。 一 、气敏电阻传感器 新知学习 气敏电阻的工作原理十分复杂，涉及材料的微晶结构、化学吸附及化学反应，有不同的解释方式。气敏电阻使用时应尽量避免置于油雾、灰尘环境中，以免老化。 气敏半导体的灵敏度较高，它较适用于气体的微量检漏、浓度检测或超限报警。控制烧结 体的化学成分及加热温度，可以改变它对不同气体的选择性。 一 、气敏电阻传感器 新知学习 例如，制成煤气报警器可对居室 或地下数米深处的管道漏点进行检漏；还可制成酒精检测仪，以防止酒后驾车。目前，气敏电阻传感器已广泛用于石油、化工、电力、家居等各种领域。 一 、气敏电阻传感器 新知学习 二 、湿敏电阻传感器 湿度的检测与控制在现代科研、生产、生活中的地位越来越重要。例如，许多储物仓库在 湿度超过某一程度时，物品易发生变质或霉变现象；居室的湿度希望适中；而纺织厂要求车间 的相对湿度保持在(60～75)%;在农业生产中的温室育苗、食用菌培养、水果保鲜等都需要 对湿度进行检测和控制。湿度有绝对湿度和相对湿度之分。检测湿度的手段很多，如毛发湿度 计、干湿球湿度计、石英振动式湿度计、微波湿度计、电容湿度计、电阻湿度计等。陶瓷湿敏电阻传感器的结构、外形及测量转换电路框 图，它主要用于测量空气的相对湿度。 新知学习 二 、湿敏电阻传感器 新知学习 二 、湿敏电阻传感器 陶瓷湿敏电阻传感器的核心部分是用铬酸镁-氧化钛 (MgCr₂O₄-TiO₂) 等金属氧化物以高 温烧结工艺制成的多孔陶瓷半导体。它的气孔率高达25%以上，具有1μm 以下的细孔分布。 与日常生活中常用的结构致密的陶瓷相比，其接触空气的表面显著增大，所以水蒸气极易被吸 附于其表层及孔隙之中，使其电导率下降。当相对湿度从1%变化到95%时，其电阻率变化高 达4个数量级以上，所以在测量电路中必须考虑采用对数压缩手段。 新知学习 二 、湿敏电阻传感器 多孔陶瓷置于空气中易被灰尘、油烟污染，从而使感湿面积下降。如果将湿敏陶瓷加 热到400 ℃以上，就可使污物挥发或烧掉，使陶瓷恢复到初期状态，所以必须定期给加热 丝通电。陶瓷湿敏传感器吸湿快(10 s 左右),而脱湿要慢许多，从而产生滞后现象，称为 湿滞。当吸附的水分子不能全部脱出时，会造成重现性误差及测量误差。 有时可用重新加热脱湿的办法来解决。陶瓷湿敏传感器的湿度-电阻关系的标定比温度传感器的标定困难得 多、