项目三 任务4 气体的检测（课件）- 《传感器与检测技术（第2版）》同步教学（北京理工版）

CONTENTS 项目二 气体检测 任务4 酒精测试仪 1 CONTENTS 1.了解气敏传感器的机构原理 2.学会利用气敏传感器进行电路的设计 3.掌握常用的气敏传感器的应用 目标要求 2 一、案例引入 想一想：你知道哪些检测温度的仪表？ 一般家庭厨房烹调热源有煤气、天然气、石油液化气等，由于这些可燃气体的泄漏、点火失误等原因，造成爆炸、火灾和中毒死伤事故的数字十分惊人。为了保障生命财产安全，要对厨房可燃气体泄漏进行检测。 3 二、知识链接 利用半导体气敏元件同气体接触，造成半导体性质变化，借此来检测待定气体的成分或者测量其浓度的传感器的总称。 气敏传感器主要用于工业上天然气、煤气、石油化工等部门的易燃、易爆、有毒、有害气体的监测、预报和自动控制。 气敏电阻的材料是金属氧化物 ☆气敏电阻传感器 二氧化碳传感器 烟雾报警器 酒精传感器 4 二、知识链接 &半导体气体传感器的工作原理 半导体型气敏传感器是利用气敏半导体材料，如氧化锡、氧化锰。当它们吸收了气体烟雾，如一氧化碳、乙醇等时，电阻发生变化。从而使气敏元件电阻值随被测气体的浓度改变而变化。 5 二、知识链接 ※当氧化型气体吸附到N型半导体上,还原型气体吸附到P型半导体上时,将使载流子减少,而使电阻增大。相反,当还原型气体吸附到N型半导体上,氧化型气体吸附到P型半导体上时,将使载流子增多,使电阻下降. 具有负离子吸附倾向的气体有O2和NOx,称为氧化型气体或电子接收性气体。 具有这种正离子吸附倾向的气体有H2、CO、碳氢化合物和酒类等,称为还原型气体或电子供给性气体。 氧气等具有负离子吸附倾向的气体，吸附在N型半导体上，会使得半导体的载流子减少，电阻率增大。 氢气、一氧化碳等具有正离子吸附倾向的气体吸附在N型半导体上会使得半导体的载流子增加，电阻率下降。 6 二、知识链接 ◎气敏电阻元件的种类 （1）烧结型气敏元件:将元件的电极和加热器均埋在金属氧化物器皿材料中，经加热成型后低温烧结而成。常用的有氧化锡烧结气敏元件，用来测还原性气体,它的加热温度较低。 （2）薄膜型气敏元件：采用真空镀膜或溅射方法，在石英或陶瓷基片上制成金属氧化薄膜，构成薄膜型气敏元件。这种元件具有较高的选择性，适合于温度400-500摄氏度的高温。 气敏电阻传感器通常由气敏电阻、加热器和封装体等三部分组成。 7 二、知识链接 （3）厚膜型气敏元件 将气敏材料与一定比例的硅凝胶混制成印刷的厚膜胶，把厚膜胶用丝网印刷到事先安装有铂电极的氧化铝基片上，在400-800摄氏度的温度下烧结1-2小时便制成厚膜型气敏元件。特点：用厚膜工艺制成的器件一致性好，机械强度高，适于批量生产。 节电型厚膜气体传感器 8 二、知识链接 9 二、知识链接 这些气敏元件全部附有加热器，它的作用是使附着在探测部分处的油雾、尘埃等烧掉，同时加速气体氧化还原反应，从而提高元件的灵敏度和响应速度，一般加热到200℃～400℃。 10 二、知识链接 这些气敏元件全部附有加热器，它的作用是使附着在探测部分处的油雾、尘埃等烧掉，同时加速气体氧化还原反应，从而提高元件的灵敏度和响应速度，一般加热到200℃～400℃。 11 二、知识链接 加热的作用？ 1 2 3 4 5 6 A和B能否互换？ 可以 12 二、知识链接 半导体式气敏传感器的基本测量电路主要包括两部分：即气敏元件的加热回路和测试回路。 3V～10V 13 ◎气敏传感器应用 （1）QM-N5气敏传感器及其应用电路 燃气报警器 二、知识链接 15 二、知识链接 酒精传感器 16 二、知识链接 IC LM3914 LM3914是10位发光二极管驱动器，它可以把输入模拟量转换为数字量输出驱动10位发光二极管来进行点显示或柱显示。内部包含一个可调的基准电压源和10个电压比较器、10个1K电阻串联构成的分压器，分别向各个比较器提供基准比较电压。 17 二、知识链接 IC LM3914 引脚 主要功能 引脚 主要功能 1 接发光管负极 10 接发光管负极 2 地 11 接发光管负极 3 正电源 12 接发光管负极 4 发光管最低亮度设定 13 接发光管负极 5 信号输入 14 接发光管负极 6 发光管最高亮度设定 1