传感器原理与技术课件：气体传感器和烟雾传感器的应用

Applicationofgassensorandsmokesensor同学们，今天我们学习的主要内容是气体传感器和烟雾传感器的应用。气体传感器和烟雾传感器的应用气体传感器和烟雾传感器的应用气体成分及湿度检测随着工业及科研中使用气体做原料、燃料的增多工业科研使用气体做原料、燃料日常生活中煤气、液化气作为家庭燃料的普及煤气液化气家庭燃料气体的检测与控制目前已有的气体传感器种类较多气体传感器半导体线性较差而气体检测的目的也多为报警与控制气体检测报警与控制首先，我们先来学习气体报警器。气体报警器这种报警器可以根据使用气体种类，安放在易检测到气体泄漏的地方气体种类检测气体泄漏的地方是否泄露一旦泄露气体达到危险浓度，便自动发出报警信号。气体危险浓度泄露在此，以电阻式半导体气敏器件为例电阻式半导体气敏器件给出气体报警器与控制器的原理简图(见图7-1-8)以供参考。图7-1-8气体报警器与控制器的原理框图（a）报警器（b）控制器注意此类器件常设有加热丝(f1、f2)以加速被测气体的化学吸附和电离的过程图7-1-8气体报警器与控制器的原理框图（a）报警器（b）控制器加热丝加速被测气体的化学吸附和电离的过程并烧去器件表面的污物(起清洁作用)。图7-1-8气体报警器与控制器的原理框图（a）报警器（b）控制器加热丝烧去器件表面的污物负载电阻R串联在传感器中，其两端加工作电压图7-1-8气体报警器与控制器的原理框图（a）报警器（b）控制器在加热丝两端(f1、f2)加有加热电源图7-1-8气体报警器与控制器的原理框图（a）报警器（b）控制器加热丝两端加有加热电源在洁净空气中，传感器的电阻较大，在负载上的输出电压较小；当在待测气体中时，传感器的电阻变小，则RL上的输出电压较大。传感器的电阻较大洁净空气在负载上的输出电压较小传感器的电阻变小待测气体

RL上的输出电压较大图7-1-8（a）为报警器，超过规定浓度时，发出声光报警；图7-1-8气体报警器与控制器的原理框图（a）报警器（b）控制器超过规定浓度时，发出声光报警图7-1-8（b）为控制器，由R调节设定浓度图7-1-8气体报警器与控制器的原理框图（a）报警器（b）控制器调节设定浓度超过设定浓度时，比较器翻转，输出控制信号，由驱动电路带动继电器或其他元件。图7-1-8气体报警器与控制器的原理框图（a）报警器（b）控制器调节设定浓度超过设定浓度比较器翻转输出控制信号由驱动电路带动继电器或其他元件图7-1-9是一种简易的家用气体报警器电路。图7-1-9简单的家用气体报警器电路气体传感器采用直热式气敏器件TGS109直热式气敏器件TGS109气体传感器可燃气体增加当室内可燃气体增加时，由于气敏器件接触到可燃气体可燃气体而其阻值降低阻值降低可燃气体增加这样流经测试回路的电流增加，可直接驱动蜂鸣器报警，设计报警器时，流经测试回路的电流增加直接驱动蜂鸣器报警重要的是如何确定开始报警的浓度。如何确定开始报警的浓度一般情况下，对于丙烷、丁烷、甲烷等气体，都选定在爆炸下限的十分之一。如何确定开始报警的浓度丙烷丁烷甲烷爆炸下限的十分之一接下来，我们一起来学习自动空气净化换气扇。自动空气净化换气扇利用SnO2气敏器件，可以设计用于空气净化的自动换气扇。SnO2气敏器件用于空气净化的自动换气扇图7-1-10是自动换气扇的电路。图7-1-9自动换气扇的电路当室内气体污浊时，烟雾或其他污染气体使气敏器件阻值下降室内气体污浊烟雾污染气体气敏器件阻值下降晶体管VT导通，继电器动作，接通风扇电源，可实现电扇自动启动，排放污浊气体，换进新鲜空气。室内气体污浊

当室内污浊气体浓度下降到希望的数值时，气敏器件阻值上升，VT截止，继电器断开，风扇电源切断，风扇停止工作。室内污浊气体浓度下降到希望的数值气敏器件阻值上升VT截止继电器断开风扇电源切断风扇停止工作下面，学习的是家用煤气安全报警器。家用煤气安全报警器家用煤气安全报警器的电路由两部分组成：一部分是煤气报警器，在煤气浓度达到危险界限前发生警报；家用煤气安全报警器的电路煤气报警器在煤气浓度达到危险界限前发生警报另一部分是开放式负离子发生器，其作用是自动产生空气负离子家用煤气安全报警器的电路开放式负离子发生器自动产生空气负离子使煤气中主要有害成分一氧化碳与空气中的臭氧（O3）反应家用煤气安全报警器的电路开放式负离子发生器一氧化碳臭氧生成对人体无害的二氧化碳家用煤气安全报警器的电路开放式负离子发生器二氧化碳家用煤气安全报警器的电路如图7-1-11所示。图7-1-11家用煤气安全报警器的电路煤气报警电路，包括电源电路、气源探测电路、电子开关电路和声光报警电路。电源电路气源探测电路电子开关电路声光报警电路煤气报警电路开放式空气负离子发生器开放式空气负离子发生器由R1~R13、C5~C7、VD5~VD7、3CTS3及T2等组成

开放式空气负离子发生器这种负离子发生器，由于元器件少，结构简单，通常无需特别调试即能正常工作。

无需特别调试即能正常工作开放式空气负离子发生器减少R12的阻值，可以使负离子浓度增加。

最后，我们来看看烟雾传感器在宾馆火灾自动报警系统中的应用。烟雾传感器宾馆火灾自动报警系统现代化的宾馆一般都具有多功能、综合性的特点多功能综合性餐饮购物住宿娱乐火灾自动报警系统，对于及早发现火灾和对火灾进行早期的扑灭及早发现火灾对火灾进行早期的扑灭最大化地减小火灾造成的人员伤亡、经济损失及不良的社会影响起着重要的作用。系统总体结构简化设计自警系统触发器件、灾警装置及联动控制系统等组成。系统总体结构简化设计自警系统触发器件灾警装置联动控制系统系统的工作原理如图7-1-12所示。图7-1-12火灾自动报警系统工作原理图(2)触发器件在自警系统中，自动或手动产生火灾报警信号的器件触发器件在自警系统自动或手动产生火灾报警信号的器件手动报警按钮火灾探测器触发器件在自警系统手动报警按钮火灾探测器手动方式产生火灾报警信号的器件火灾探测器是能对火灾参数(如烟、温、光、火焰辐射、气体浓度等)响应触发器件在自警系统手动报警按钮火灾探测器

并自动产生火灾报警信号的器件触发器件在自警系统手动报警按钮火灾探测器自动产生火灾报警信号的器件对于宾馆类建筑，为了精确预报失火位置，最大限度地减小探测器的误报率触发器件在自警系统精确预报失火位置最大限度地减小探测器的误报率选用感烟探测器、感温探测器来组成区域火灾探测器网络触发器件在自警系统感烟探测器感温探测器区域火灾探测器网络客房内卧室、书房、餐厅、会客室使用带蜂鸣器底座探测器触发器件在自警系统卧室书房会客室蜂鸣器底座探测器客房内任意区域探测器向控制室发出火灾报警信号，同时触发蜂鸣器发出蜂鸣声触发器件在自警系统任意区域探测器向控制室发出火灾报警信号，同时触发蜂鸣器发出蜂鸣声提醒处于熟睡或工作状态的客人快速撤离触发器件在自警系统快速撤离1）感烟探测器1.感烟探测器感烟式火灾探测器是利用一个小型烟雾传感器响应悬浮在其周围附近大气中的燃烧和(或)热解产生的烟雾气溶胶(固态或液态微粒)的一种火灾探测器。是利用一个小型烟雾传感器响应悬浮在其周围附近大气中的燃烧和(或)热解产生的烟雾气溶胶(固态或液态微粒)的一种火灾探测器。1.感烟探测器一般有离子式和光电式感烟火灾探测器光电式离子式1.感烟探测器本系统选用光电式感烟探测器(见图7-1-13)。图7-1-13光电式感烟火灾探测器离子式光电式1.感烟探测器光电式感烟探测器有一个烟雾检测室，里面设有一个光源和一个感光元件光电式

1.感烟探测器光源的光线一般不能照射到感光元件上光电式

光线1.感烟探测器但是当有烟雾进入后，光线在烟雾中产生散射光电式1.感烟探测器浓感光元件再把光信号转换为电信号进行输出火灾控制器光电式

输出火灾控制器1.感烟探测器2）感温探测器在火灾初起阶段，使用热敏元件来探测火灾的发生是一种有效的手段。2.感温探测器感温式火灾探测器可以根据其作用原理分为定温式火灾探测器、差温式火灾探测器和差定温火灾探测器三种。2.感温探测器根据作用原理分

本系统选用空气管线型差温火灾探测器。2.感温探测器

空气管线型它由空气管和膜盒以及电路部分组成2.感温探测器

空气管膜盒电路当环境温度缓慢变化时，空气管内空气受热膨胀后，能从膜盒的漏气孔泄出，因此不会推动波纹片，电接点不会闭合;2.感温探测器

环境温度缓慢变化空气管内空气热膨胀从膜盒的漏气孔泄出不会推动波纹片，电接点不会闭合当环境温用度上升很快，空气管内的空气受热膨胀迅速，来不及从膜盒的漏气孔泄出，膜盒内压力增加，推动波纹片位移，使接点闭合，从而产生火灾报警信号。2.感温探测器

环境温用度上升很快空气管内的空气受热膨胀迅速膜盒内压力增加，推动波纹片位移接点闭合，产生火灾报警信号3)火灾报警装置,在火灾自动报警系系统中，3.火灾报警装置用以接收、显示和传递火灾报警信号，并能发出控制信号和具有其他辅助功能的控制指示设备称为火灾报警装置3.火灾报警装置用以接收、显示和传递火灾报警信号，并能发出控制信号和具有其他辅助功能的控制指示设备称为火灾报警装置。本系统采用火灾声光报警器，这是一种安装在现场的声光报警设备3.火灾报警装置当现场发生火灾并确认后，安装在现场的火灾声光报警器3.火灾报警装置可由消防控制中心的火灾报警控制器启动，发出强烈的声光报警信号3.火灾报警装置以达到提醒现场人员注意的目的3.火灾报警装置考虑到探测器报警的可靠性，系统采用预警和火警两级报警方式可靠性预警火警3.火灾报警装置当区域内同种或两种探测器单回路报警时，系统发出一级报警，这需要工作人员进一步确认区域内同种或两种探测器单回路报警预警3.火灾报警装置当双回路报警或手动装置报警时，系统认为火灾发生，发出火灾警报，并