传感器及检测技术教学资源包02教案07项目七环境量

3、能了解并掌握传感器的主要特性、原理、组成和使用注意事项等4、能理解传感器的测量、应用电路 3个任务，安排6个教学：采用启发式教学、案例教学等教学方法。教学采用多1理论课□讨论课□习题课□其他□62本配套及学习检查等资源在科学研究、工农业生产、环境保护和日常生活中，对环境量的检测和控制正得到越来越广泛的重视和应用，而各种环境量检测传感器是这个过程的首要环节。工业废气、汽车尾气、室内气体、可燃可爆气体以及其他有害气体，直接着人们的生命和财产安全。为了保护人类赖以生存的自然环境，避免不幸事故的发生，防患于未然，必须对各种有害气体或可燃性气体进行有效、准确地检测与控制，这就要用到各种气敏传感器。湿度是空气环境的一个重要指标，在工农业生产、环保、国防、科研等领域对湿度都有严格的要求。例如在集成电路制造车间，由于湿度与静电电荷有直接的关系，要求低湿度环境；农业生产中植物要求高湿度环境；空调系统除了调节温度以外，还要控制相对湿度在一定的范围内，才能使人感觉舒适；粮仓必须保持干燥的环境，否则粮食容易霉变。对湿度进行检测和控制就要用电电荷有直接的关系，要求低湿度环境；农业生产中植物要求高湿度环境；空调系统除了调节温度以外，还要控制相对湿度在一定的范围内，才能使人感觉舒适；粮仓必须保持干燥的环境，否则粮食容易霉变。对湿度进行检测和控制就要用到各种湿度传感器。1．本课程是机电化气等，由于这些可燃气体的泄漏、点火原因，造成、火灾和死伤事故的数字2．检测技术的主要内容包测量方法，相应的测量工盖了传感器技术、误差理的含量，主要是由氧化锡、氧化锌等材料制成论、测试计量技术、工作的，主要有金属、半导体结型二极管和3．本课程教学内容的组织MOSFET与安排 由实例引入，（一 气敏电阻的外照“任务提出”“相关知（二）气敏电阻的引脚图及符号73其中的两个A以及两个B分别相连后成为气敏电阻的输出引线，两个f（三）气敏电阻的基本工作电路量转换电路、信号处理电（四 气敏电阻的组成和工作原气敏电阻一般由敏感元件、加热器和外壳三部分组成。气敏电阻是一种半导体敏感器件，它是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量的元件。制作气敏电阻的氧化物半nO、nOFO3提高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（d（Pt、银（Ag）等，添加的物质不同，能检测（五）气敏电阻的温度特性如nO不大，输出电压很小且几乎不变。若保持气体浓度不变，输出电压随温度升高而增大，即该气敏元件的电导率变化很大，灵敏度大幅提高。因此气敏电阻工作时必须加热，烧去气敏元件附着的油污、尘埃等，起到作用，并加速被测气体的吸附、脱出过程。固体电解质是一类介于固体与液体之间的特殊固体材料，其内部粒子在固体中具有液体中离子的快速迁移性，因此又称为快离子导体。固体电解质气体传感器是使用固体电解质气敏材料作为气敏元件，气敏材料在通体时产生离子，从而形成电动势。通过测量电动势的大小，可间接测得气体的浓度。该类传感器电导率高、灵敏度和选择性好，广泛O、H、SO、NOx解质可以是电解质溶液或固体电解质。当气体存在于铂、铜等贵金属电极、比较电极和电解质组成的电池中时，气体与电解质发生反应或在电极表面发生氧化还原反应，在两个电极之间就有了电流或电压输出，从电流或电压的大小可计算出气体的浓度。该类传感器可检测一氧化碳、二氧化碳、硫化粮食的保管主要是控制粮食的温度和湿度。环境温度高、湿度大，粮食含水量高，就极易产生霉变，因此各种粮仓除了检测和控制温度外，还要检测和控制环境的湿度，并对粮食的含水量进行％～％之间。这就要用到湿度传感器。湿度传感器是基于某些材料能产生与湿度有关的物理效应或化学反应，将湿度的变化转换成某个电量的变化的器件。按输出电量可以分为电阻型、电容型和频率型等；按敏感材料的性质可分为电解质型、陶瓷型、有机高分子型、半导体型等。空气中含有水蒸气的量称为湿度，含有水蒸气的空气是一种混合气体。湿度常用绝对湿度、相对绝对湿度是指在一定温度和压力下，单位体积空气中含有水蒸气的质量。水蒸气压是指在一定温度条件下，混合气体中存在的水蒸气分压。而饱和水蒸气压是指在同一温度下，混合气体中水蒸气压的最大值。温度越高，饱和水蒸气压越大。相对湿度是指在某一温度下，空气中水蒸气压与饱和水蒸气压比值的百分比。相对湿度表示大气的潮湿程度，被广泛使用。4由于水的饱和蒸气压随着温度的降低而逐渐下降，因此在同样的空气水蒸气压下，空气温度越低，空气水蒸气压与饱和蒸气压的差值越小。当空气的温度下降到某一温度时，空气中水蒸气压与饱和蒸气压相等，相对湿度为%，此时空气中水蒸气将向液态转化，凝结成露珠，该温度称空气中水蒸气压越小，越低，因而可用二、三 传感器的结构与工作原（一 高分子电 传感 传感器的结构示意图如图716所 高分子电解质感湿材料吸收水分后引起两电极间电阻的变化，将相对湿度的变化转换成电阻阻值（二 高分子电 传感电容式传感器是利用元件的电容值随湿元件实际上是一种吸湿性电介质材料的介电常数随湿度而变化的薄片状电容器。吸湿件电介质材料（感湿材料）主要有高分子聚合物（例如乙酸丁酸纤维素和乙酸丙酸纤维素）和金属氧化物（例如多孔氧化铝）（三 半导体陶 传感四、（一）电源选择电阻必须工作在交流回路中。若用直流供电，会引起多孔陶瓷表面结构改变，特性变劣；若交流电源频率过高，由于元件的附加容抗而影响测湿灵敏度和准确性，因此应以不产生正、负离子积聚为原则，使电源频率尽可能低。Hz为宜。对于电子导电型元件，电源频率应低Hz。（二）线性化处理一般元件的特性均为非线性，为准确地获得湿度值，要加入线性化电路，使输出信号正比于湿度的变化。（三）测量湿度范围电阻式元件在湿度超过95％RH时，膜因湿润溶解，厚度会发生变化，若反复结露与潮电容式元件在80％RH以上高湿及100％RH能将电容直接浸入水中或长期用于结露状（四）温度补偿通常氧化物半导体陶瓷电阻温度系数为（五）安装要求的延长线应使用线，最长不超过1m。（六）加热去污陶瓷元件的加热去污应控制在450℃。它利用元件的温度特性进行温度检测和控制，当温度达到450℃即中断加热。由于未加热前元件吸附有水分，突然加热会出现相当于450℃时的阻值，而实际温度并未达到450℃，因此应在通电后延迟。有些频率 直接或间接地影响着们的身心健康和生活品质，影响着机器设备的工作性能和工作，这些声音都称为噪声。噪声已成为世界的主要公害之一，防治和控制噪声已是广大工程技术人员的重要任务。因此，测量声音的大小，为控制噪声提供依据就显得十分重要。测量声音的大小，就要用到声敏传感器。声敏传感器是一种将声能转换为电能或将电能转换为声能的器件。它是利用电磁感应、静电感应或压电效应等原理来完成声电转换的，主要有话筒、扬声器、压电陶瓷片、蜂鸣器等。当声音在空气中时，空气质点在原位置沿传置的压强也随之变化，并向邻近质点传递此变化，从而形成压力过程，这就是声波。将声音信号转换为相应电信号的声敏传感器又称为传声器。传声器的种类很多，一般分类如下：声敏传感器按结构形式分为动圈式、晶体式、电容式、压电式、炭精式、铝带式等。声敏传感器按工作原理分为静电式和电动式两类。静电式是以电场变化为原理的传声器，如电容式传声器；电动式是利用电磁感应原理在磁场中运动的导体上获得输出电压的传声器，如动圈式传声器。由声波冲击薄膜而引起动圈在永久磁场中作轴向振动，从而产生与振动速度成正比的电压。它的频率响应通常在~Hz之间，可以输出．~mV它是