项目八气体分子信号检测

1、项目八项目八 气体分子信号的检测气体分子信号的检测 气体分子的检测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, 随着传感器技术的不断发展，气敏传感器已经被管饭的应用于人类生产生活的各方面，例如：住宅火灾报警，交通肇事中的酒精浓度探测、石油化学工业气体泄漏等等。本项目主要对气体分子的检测方法、检测装置的安装调试与检修进行阐述。任务一任务一 气敏电阻的气体检测与控制气敏电阻的气体检测与控制 1.认识气敏电阻；了解气敏电阻的工作原理和特性；能分析应用电路；正确使用和调测气敏电阻电路。 2.针对不同的检测气体要求，确定气敏电阻类型。分析制定安装位置、实

2、施效果检测方案，选择合适的测量电路，使起能够迅速准确的测量气体浓度。 3.掌握现场安装、连接和调试传感器电路的方法。本任务要求利用THSRZ-II型传感器系统综合实验装置检测酒精浓度。一一 、目的要求、目的要求任务一任务一 气敏电阻的气体检测与控制气敏电阻的气体检测与控制 气敏电阻应用较广泛的是用于防灾报警，如可制成液化石油气、天燃气、城市煤气、煤矿瓦斯以及有毒气体等方面的报警器。也可用于对大气污染进行监测以及在医疗上用于对O2、CO2等气体的测量。生活中则可用于空调机、烹调装置、酒精浓度探测等方面。二二 、相关知识、相关知识 1.气敏电阻的引脚图 气敏电阻一般由敏感元件、加热器和外壳三部分组

3、成。图8.1.1是气敏电阻的电路符号。 气敏电阻的引脚如图8.1.2所示。它的引脚有六个，其中的两个A，两个B相连后成为气敏电阻的输出引线，两个f为加热器引线。任务一任务一 气敏电阻的气体检测与控制气敏电阻的气体检测与控制 2.气敏电阻的基本工作电路 二二 、相关知识、相关知识如图8.1.3所示，其中的Uf为气敏电阻的加热电源，U+为气敏电阻的测量电源。RAB是气敏敏感元件电阻，用于感应相应的气体，Uf为加热电阻的供电电源，用于给敏感材料加热，以维持传感器的敏感元件处于一个最佳工作温度下。RL为外接的负载电阻，用于输出电压信号。LABRUUUR00任务一任务一 气敏电阻的气体检测与控制气敏电阻

4、的气体检测与控制 3.气敏电阻的工作原理及特性二二 、相关知识、相关知识 （1）工作原理 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。 气敏电阻是一种半导体敏感器件，它利用半导体材料对气体的吸附而使自身电阻率发生变化的机理进行测量的元件。制作气敏电阻的氧化物半导体材料主要有SnO2、ZnO及Fe2O3等。为了提高某种气敏元件对某些气体成分的选择性和灵敏度，材料中还掺入催化剂，如钯（Pd）、铂（Pt）、银（Ag）等，它们的添加物质不同，能检测的气体也不同。 半导体气敏元件有N型和P型之分。N型在检测时阻值随气体浓度的增大而减小

5、；P型阻值随气体浓度的增大而增大。 任务一任务一 气敏电阻的气体检测与控制气敏电阻的气体检测与控制 1.气敏电阻的选择三、器件及测量电路选择三、器件及测量电路选择 (1)加热方式 目前国产的气敏元件按照加热方式有2种。一种是直热式，加热丝和测量电极一同烧结在金属氧化物半导体管芯内；另一种是旁热式，这种气敏元件以陶瓷管为基底，管内穿加热丝，管外侧有两个测量极，测量极之间为金属氧化物气敏材料，经高温烧结而成。 (2)常用气敏电阻 氧化锌系气敏电阻 ZnO是属于N型金属氧化物半导体，也是一种应用较广泛的气敏器件。通过掺杂而获得不同气体的选择性，如掺铂可对异丁烷、丙烷、乙烷等气体有较高的灵敏度，而掺钯

6、则对氢、一氧化碳、甲烷，烟雾等有较高的灵敏度。 氧化铁系气敏电阻 当还原性气体与多孔的接触时，气敏电阻的晶粒表面受到还原作用转变为其电阻值迅速降低。这种敏感元件用于检测烷类气体特别灵敏。 任务一任务一 气敏电阻的气体检测与控制气敏电阻的气体检测与控制 1.气敏电阻的选择三、器件及测量电路选择三、器件及测量电路选择 (3)气敏电阻器的型号命名方式 气敏电阻器的型号命名方式如表表8.1.1。任务一任务一 气敏电阻的气体检测与控制气敏电阻的气体检测与控制 1.气敏电阻的选择三、器件及测量电路选择三、器件及测量电路选择 MQ-N5型气敏元件 工作原理 QM-N5型气敏元件是以金属氧化物SnO2为主体材

7、料的N型半导体气敏元件，当元件接触还原性气体时，其电导率随气体浓度的增加而迅速升高。 特点 用于可燃性气体的检测（CH4、C4H10、H2等）；灵敏度高；响应速度快；输出信号大；寿命长，工作稳定可靠。 QM-J3型半导体气敏元件 工作原理 QM-J3型半导体气敏元件是以金属氧化物ZnSnO3为主体材料的N型半导体气敏元件，当元件接触还原性气体时，其电导率随气体浓度的增加而迅速升高。 特点 用于乙醇、酒精等有机液体蒸气的检测；对汽油蒸汽有抗干扰能力；灵敏度高；响应速度快；寿命长，工作稳定可靠。根据本任务要求测量酒精浓度，故应选择J型气敏元件，这里我们选择QM-J3型半导体气敏元件，并采用旁热式。

8、任务一任务一 气敏电阻的气体检测与控制气敏电阻的气体检测与控制 2.测量电路的选择三、器件及测量电路选择三、器件及测量电路选择根据气敏电阻的基本工作电路，现采用图8.1.5测量电路测量酒精浓度任务一任务一 气敏电阻的气体检测与控制气敏电阻的气体检测与控制 1.安装与调试四、安装调试及检修四、安装调试及检修 (1)将气敏传感器夹持在差动变压器实验模板上传感器固定支架上。 (2)按图8.1.5接线，将气敏传感器，接线端红色接5V加热电压，黑色接地；电压输出选择10V，黄色线接+10V电压、蓝色线接Rw1上端。 (3)将15V直流稳压电源接入差动变压器实验模块中。差动变压器实验模块的输出Uo接主控台

9、直流电压表。打开主控台总电源，预热5分钟。 (4)用浸透酒精的小棉球，靠近传感器，并吹2次气，使酒精挥发进入传感器金属网内，观察电压表读数变化。 2.检修 (1)检查热敏电阻元件是否完好，其引脚是否连接正确 (2)检查测量电路是否连接正确 (3)检查该系统能否正确测量酒精浓度任务一任务一 气敏电阻的气体检测与控制气敏电阻的气体检测与控制 1.气敏电阻传感器测酒精浓度的系统评价五、系统评价和评分标准五、系统评价和评分标准 好的气体检测系统应具备如下特点： （1）满足被测气体浓度的范围要求和灵敏度要求。 （2）满足生产工艺的精度要求。 （3）输出信号易于转换或可直接通入显示仪表或调节器，实现测量或控制。 （4）结构简单价格便宜。 2.评分标准任务一任务一 气敏电阻的气体检测与控制气敏电阻的气体检测与控制练习与思考练习与思考1简述气敏电阻的组成、工作原理及特性。简述气敏电阻的组成、工作原理及特性。2为什么气敏电阻需要加热使用？为什么气敏