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气敏传感器的分类、工作原理及应用

2013-8-15 14:48| 来源:电工学习网| 查看: 12657| 评论: 0

摘要: 气敏传感器是将气体成分和浓度转换为电信号的传感器。在现代社会的生产和生活中,会接触到各种各样的气体,需要进行检测和控制。如化工生产中气体成分的检测与控制,煤矿瓦斯浓度的检测与报警,环境污染情况的监测, ...

气敏传感器是将气体成分和浓度转换为电信号的传感器。在现代社会的生产和生活中,会接触到各种各样的气体,需要进行检测和控制。如化工生产中气体成分的检测与控制,煤矿瓦斯浓度的检测与报警,环境污染情况的监测,煤气泄漏、火灾报警、燃烧情况的检测与控制等。

(1)气敏传感器的分类

气敏传感器的种类较多,主要包括敏感气体种类的气敏传感器、敏感气体量的真空度气敏传感器,以及检测气体成分的气体成分传感器。前者主要有半导体气敏传感器和固体电解质气敏传感器,后者主要有高频成分传感器和光学成分传感器。由于半导体气敏传感器具有灵敏度高、响应快、使用寿命长和成本低等优点,所以应用很广。本节将着重介绍半导体气敏传感器。

(2)半导体气敏传感器的工作原理

半导体气敏传感器是利用半导体气敏元件同气体接触后,造成半导体性质的变化来检测特定气体的成分或者测量其浓度。

半导体气敏传感器大体上可以分为电阻式和非电阻式两类。电阻式半导体气敏传感器是利用气敏半导体材料,如氧化锡(SnQ2)、氧化锰(MnO2)等金属氧化物制成敏感元件,当它们吸收了可然气体的烟雾,如氢、一氧化碳、烷、醚、醉、苯以及天然气等时,会发生还原反应,放出热量,使元件温度相应增高,电阻发生变化。利用半导体材料的这种特性,将气体的成分和浓度变换成电信号,进行监测和报警。

图4.42所示为典型气敏元件的阻值一浓度关系。可以看出,元件对不同气体的敏感程度不同,如对乙醚、乙醉、氢气等具有较高的灵敏度,而对甲烷的灵敏度较低。一般地,随着气体的浓度增加,元件阻值明显增大,在一定范围内,呈线性关系。

(3)半导体气敏传感器的应用

由于半导体气敏传感器具有灵敏度高、响应时间和恢复时间快、使用寿命长及成本低等优点,所以得到了广泛应用。按照用途、可分为检测仪、报警仪、自动控制仪器和测试仪器等几种类型。

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