材料成型理论基础课件 气体与流量测量实验

气体与湿度测量实验张勋地址：东三楼220电话/p>

QQ:229800522邮箱：xun_zhang101@163.com15V电压源预热气敏/湿敏传感器气敏传感器实验模块湿敏传感器实验模块目录实验目的实验原理实验器材实验结果与思考题实验目的气体流量传感器了解气体流量传感器的工作原理及特性了解气体流量传感器的应用气敏传感器了解气敏传感器的工作原理及特性了解气敏传感器的应用湿度传感器了解湿度传感器的工作原理及特性了解湿度传感器的应用气体流量传感器气敏（酒精）传感器湿度传感器实验原理传感器传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。传感器是人类五官的延长，又称之为电五官实验原理--传感器需要检测的信息可用信息一定的规律物理化学传感器7实验原理-传感器8实验原理-传感器位移传感器压力传感器倾角传感器酒精计家用煤气报警器实验原理-生活中常用的气体检测传感器食品工业环境监测公共安全航天航空医疗卫生爆炸物检测空气质量监测疾病探测航天器内气体探测酒类评级实验原理-常见的气体检测应用领域一：石英微天平二：声表面波三：金属氧化物四：场效应五：聚合物气敏六：红外气体检测七：电化学八：热催化燃烧九：热导十：气相色谱气体检测方式远不止以上十种，条条大路通罗马！可以用什么方式检测气体？实验原理-气体检测机制的类型转子流量计构成：上大下小的透明锥形管

纺锤形转子读数位置气体实验原理—气体流量的测定输出形式转子流量计原理实验原理—气体流量的测定流体对转子的动压力、转子在流体中的浮力和转子自身的重力三力平衡，使转子稳定在一定的位置高度上时。气体流量转子高度常用的流量计是用水或空气进行标定的，及转子流量计的流量标尺上的刻度值。液体：20℃时水的流量值气体：20℃、101.325KPa下空气的流量值流量计测量时的流体和状态，往往与流量计分度时的流体和状态不同，因此，必须对示值按实际的流体和状态进行修正。实验原理—气体流量的示数修正气体流量计的示数修正被测气体为干燥气体时的示值修正公式：

实验原理—气体流量的示数修正ρ为密度，P为压力，T表示温度，Z是压缩因子（压缩系数）。下标N表示标准测试气体，S为待测气体。密度修正压力修正温度修正压缩因子修正

实验原理—气体流量的示数修正密度修正的推导

实验原理—气体流量的示数修正

气体流量公式化简：

密度修正实验原理—气敏（酒精）传感器实验输出形式电路图构成：微型Al2O3陶瓷管SnO2敏感层

测量电极和加热器原理：SnO2敏感层遇有一定含量的酒精成分气体时，其表

面电阻可迅速下降。实验原理—气敏（酒精）传感器实验SnO2敏感层电阻值升高电阻值下降加热酒精电压值上升检测O2-/O-/O2-吸附电子减少O2-/O-/O2-与酒精反应电子增加酒精浓度电压值实验原理—湿敏传感器实验输出形式电路图构成：本实验采用的是高分子薄膜湿敏电阻。原理：高分子电解质湿敏膜的阻值的对数与相对湿度成近似

的线性关系，通过电路予以修正后，可得出与相对温

度成线性关系的电信号。实验原理—湿敏传感器实验高分子薄膜电阻值下降湿度增加电压值上升电离作用增强→电子增加气体湿度电压值实验原理—传感器的特性传感器的静态特性：传感器的输入信号不随时间变化时其输出量与输入量之间所具有相互关系，用特性曲线来描述。表征传感器静态特性的主要参数有：线性度、灵敏度、迟滞、重复性、漂移等。实验原理—传感器的特性传感器的静态特性：实验原理—传感器的特性传感器的动态特性：传感器的输入信号随时间变化时其输出量与输入量之间所具有相互关系。如响应的快慢，Y值的波动等常用表示形式：阶跃响应和频率响应（输入阶跃信号和正弦信号）。实验原理输出的结果对不对?实验原理—传感器的标定一根光杆，怎么把它变成尺子？一把尺子，刻度错了怎么办？用已知的酒精的浓度、湿度，进行标定与调整条件有限，要求了解标准长度，标定标准长度，调整实验器材ρ为密度，P为压力，T表示温度，Z是压缩因子（压缩系数）。下标N表示标准测试气体，S为待测气体。密度修正压力修正温度修正压缩因子修正橡胶管接口实验内容—气体流量的测定QN(L/h)Ps(KPa)1、观察转子流量计基本结构。2、将流量计下端调节阀顺时针调节到最右边关闭调节阀，启动压力源开关让气泵工作。3、借助橡胶管将出气口封上，缓慢开启流量计下端调节阀，让转子停留在玻璃管中间位置，读取转子最大截面对应的刻度值，即测试出的流量。4、关闭调节阀，关闭气泵，实验操作结束。5、处理实验结果，进行示数修正。实验内容—气体流量的测定20V电压表15V电压源ppm:体积浓度百万分之一实验内容—气敏（酒精）传感器实验实验内容—气敏（酒精）传感器实验1、将+15V电源接入“气敏传感器模块”。2、打开试验台电源开关，给气敏传感器预热数分钟，若时间较短可能产生较大的测试误差。3、将模块上Vo连接到主控箱的数显表（20V档），调节RW至合适的位置，记录电压值和浓度值，将酒精棉签置于传感器上方，记录电压值和浓度值。4、拆线，整理。20V电压表15V电压源RH：RelativeHumidity相对湿度湿空气中水蒸汽的分压力与相同温度压力下的饱和水蒸汽分压力之比，没有单位，用百分数表示实验内容—湿度传感器实验实验内容—湿度传感器实验1、将主控箱+15V接入传感器输入端，输出端与数字电压表相接。2、调节RW至合适的位置，记录电压值和浓度值；在传感器上方吹气（轻轻吹气即可），待示数稳定后，记录电压值和相对湿度值。3、拆线，整理，关闭试验台电源。实验结果1.根据示值修正公式，计算气体流量的实际值。（取𝜌𝑛≈𝜌𝑠𝑛𝑃N="101.325KPa"TS=283KTN=293KZS=0.999ZSN=0.992）2.记录气敏（酒精）传感器实验数据（单位）3.记录湿敏传感器实验数据（单位）思考题1.试推导温度和压力的修正公式

（可以套用密度修正公式推导时用的化简，由ρ=PM/nRT=KP/T带入公式来求。）2.列举气敏传感器的应用3.列举湿敏传感器的应用4.查阅科技文献，简要介绍目前主要气敏/湿敏传感器（材控专业用到的传感器）类型、原理及应用，撰写小论文一篇思考题小论文要求：①格式：标题、摘要、关键字、正文、参考文献②A4双面打印/手写论文查阅：中文：中国知网(/

)英文：WebofScience(/)实验报告及小论文请学习委员于两周内统一交到东三楼220传感器的静态特性是指对静态的输入信号，传感器的输出量与输入量之间所具有相互关系。因为这时输入量和输出量都和时间无关，所以它们之间的关系，即传感器的静态特性可写成一个不含时间变量的代数方程，或以输入量作横坐标，把与其对应的输出量作纵坐标而画出的特性曲线来描述。表征传感器静态特性的主要参数有：线性度、灵敏度、迟滞、重复性、漂移等。附录--传感器的静态特性1、线性度：指传感器输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离拟合直线的程度。定义为在全量程范围内实际特性曲线与拟合直线之间的最大偏差值与满量程输出值之比。2、灵敏度：灵敏度是传感器静态特性的一个重要指标。其定义为输出量的增量与引起该增量的相应输入量增量之比。用S表示灵敏度。3、迟滞：传感器在输入量由小到大（正行程）及输入量由大到小（反行程）变化期间其输入输出特性曲线不重合的现象成为迟滞。对于同一大小的输入信号，传感器的正反行程输出信号大小不相等，这个差值称为迟滞差值。附录--传感器的静态特性4、重复性：重复性是指传感器在输入量按同一方向作全量程连续多次变化时，所得特性曲线不一致的程度。5、漂移：传感器的漂移是指在输入量不变的情况下，传感器输出量随着时间变化，此现象称为漂移。产生漂移的原因有两个方面：一是传感器自身结构参数；二是周围环境（如温度、湿度等）。6、分辨力：当传感器的输入从非零值缓慢增加时，在超过某一增量后输出发生可观测的变化，这个输入增量称传感器的分辨力，即最小输入增量。7、阈值：当传感器的输入从零值开始缓慢增加时，在达到某一值后输出发生可观测的变化，这个输入值称传感器的阈值电压。附录--传感器的静态特性所谓动态特性，是指传感器在输入变化时，它的输出的特性。在实际工作中，传感器的动态特性常用它对某些标准输入信号