两种烟雾传感器(原理及对比)

两种烟雾传感器(原理及对比)
两种烟雾传感器(原理及对比)

There are two main types of smoke detectors: ionization detectors and photoelectric detectors. A smoke alarm uses one or both methods, sometimes plus a heat detector, to warn of a fire. The devices may be powered by a 9-volt battery, lithium battery, or 120-volt house wiring.

Ionization Detectors

Ionization detectors have an ionization chamber and a source of ionizing radiation. The source of ionizing radiation is a minute quantity of americium-241 (perhaps 1/5000th of a gram), which is a source of alpha particles (helium nuclei). The ionization chamber consists of two plates separated by about a centimeter. The battery applies a voltage to the plates, charging one plate positive and the other plate negative. Alpha particles constantly released by the americium knock electrons off of the atoms in the air, ionizing the oxygen and nitrogen atoms in the chamber. The positively-charged oxygen and nitrogen atoms are attracted to the negative plate and the electrons are attracted to the positive plate, generating a small, continuous electric current. When smoke enters the ionization chamber, the smoke particles attach to the ions and neutralize them, so they do not reach the plate. The drop in current between the plates triggers the alarm.

Photoelectric Detectors

In one type of photoelectric device, smoke can block a light beam. In this case, the reduction in light reaching a photocell sets off the alarm. In the most common type of photoelectric unit, however, light is scattered by smoke particles onto a photocell, initiating an alarm. In this type of detector there is a T-shaped chamber with a light-emitting diode (LED) that shoots a beam of light across the horizontal bar of the T. A photocell, positioned at the bottom of the vertical base of the T, generates a current when it is exposed to light. Under smoke-free conditions, the light beam crosses the top of the T in an uninterrupted straight line, not striking the photocell positioned at a right angle below the beam. When smoke is present, the light is scattered by smoke particles, and some of the light is directed down the vertical part of the T to strike the photocell. When sufficient light hits the cell, the current triggers the alarm.

Which Method is Better?

Both ionization and photoelectric detectors are effective smoke sensors. Both types of smoke detectors must pass the same test to be certified as UL smoke detectors. Ionization detectors respond more quickly to flaming fires with smaller combustion particles; photoelectric detectors respond more quickly to smoldering fires. In either type of detector, steam or high humidity can lead to condensation on the circuit board and sensor, causing the alarm to sound. Ionization detectors are less expensive than photoelectric detectors, but some users purposely disable them because they are more likely to sound an alarm from normal cooking due to their sensitivity to minute smoke particles. However, ionization detectors have a degree of built-in security not inherent to photoelectric detectors. When the battery starts to fail in an ionization detector, the ion current falls and the alarm sounds, warning that it is time to change the battery before the detector becomes ineffective. Back-up batteries may be used for photoelectric detectors.

主要有两种类型的感烟探测器:电离检测器和光电探测器。烟雾报警器使用一种或两种方法,有时也加了热探测器,警告火灾。这些设备可以通过一个9伏电池,锂电池,或120伏的室内布线供电。

离子化检测器

离子化检测器有一个电离室和电离辐射的来源。电离辐射的源是镅-241(一克的也许1 /第5000),它是α粒子(氦核)的源极的微小量。该电离室包括由约一厘米分开的两个板组成。电池施加电压于板,充电一个板正面和另一板负。α粒子不断地释放由镅敲电子空气中的原子,离子化室中的氧和氮原子。带正电荷的氧和氮原子被吸引到阴极板和电子被吸引到正极板,产生一个小的,连续的电流。当烟雾进入电离室,该烟颗粒附着到离子和中和它们,所以它们不到达板。板之间的电流的下降将触发报警。

光电探测器

在一种类型的光电器件,烟雾可以阻挡光束。在这种情况下,光的减少到达光电池设置关闭报警。在光电单元中最常见的类型,但是,光被散射的烟雾颗粒到一个光电池,启动警报。在这种类型的探测器有一个T形的腔室用的发光二极管(LED),该拍摄横跨T的水平杆光电管,定位在T的垂直底座的底部的光束,产生电流,当它暴露于光。下无烟条件,光束相交于一个不间断直线T的顶部,而不是撞击位于所述光束下面直角的光电管。当烟存在时,光被散射的烟雾颗粒,并且一些光被引导向下的T求取光电管的垂直部分。当有足够的光照射到电池,目前触发报警。

哪种方法更好?

这两种电离和光电探测器是有效的烟雾传感器。这两种类型的感烟探测器必须通过相同的测试被认证为UL烟雾探测器。离子化检测器更快速地燃烧的大火与小颗粒的燃烧反应;光电探测器更迅速地对阴燃火灾作出回应。在任一种类型的检测器,蒸气或高湿度会导致凝结在电路板和传感器,从而使警报声。离子化检测器比光电检测器比较便宜,但有些用户故意禁止他们,因为他们更容易对声音从一般的烹调报警,由于其对微小的烟雾粒子的灵敏度。然而,离子化检测器具有一定程度的内置安全不是固有的光电探测器。当电池电量开始在离子化检测器失效时,离子电流下降,报警声音,警告,现在是时候更换电池前,探测器就失效了。后备电池可用于光电检测器。

烟雾传感器MQ2

Q-2烟雾传感器应用 摘要: 当今社会环保意识深入广大人民群众,现在很多产品都打着环保的招牌来吸烟顾客,确实环保对于如今大多数追求生活品味的人来说需求很大,环保绿色产品在市场上的销路都比较大,因此开发绿色产品已经成为科技人员的追求目标。市场上能够清除烟雾的烟灰缸成品比较少,能够自动感应启动的几乎没有。因此我们小组设计了这个能够自动感应的除雾烟灰缸,该产品利用了市场上比较流行的灵敏性很好的MQ-2 传感器,因此该产品的灵敏性相当不错,而且我们采用了几层过滤,极大程度上分解烟雾的有害物质,是使室内的空气达到环保的最理想产品。 设计理念 在家居和办公室里,由于男主人抽烟太多,往往引起室内因雾弥漫,特别是冬天,室内通风不太好时,将给室内人员的身体健康带来损坏。传统烟灰缸只能盛烟灰而不能吸掉对人体和环境有害的烟雾,本装置通过利用烟雾传感器,当烟雾扩散时,烟雾传感器感应到烟雾时,继电器打到NO,风扇开始工作,马达 转动,风扇产生吸力将烟雾吸入到装有活性炭和负离子的过滤外壳中,排出清新干净的气体,极大地改善室内环境,具有环保的现时意义。 设计原理 1.设计电路

2.元择 电源采A C :220V 0H z D 压5V 的电源变压感器MQ -2;一个50K 的电位 器;一个1K 的电阻;一个三脚的开关;晶体管采用9013型号;继电器采用JRC -4100F5V 的型号;通电 指示灯采用 3.5V 的淡绿发光二极扇F A N 为5V 的单转向 下 图警 器图 3.自感应器件MQ -2参数 A.标准工作条件 符号参数名称技术条件备注 Vc 回路电压≤15VACorDC V 电压5.0V ±0.2VACorDC

《传感器原理及应用》课后答案

第1章传感器基础理论思考题与习题答案 1.1什么是传感器?(传感器定义) 解:能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置,通常由敏感元件、转换元件和调节转换电路组成。 1.2传感器特性在检测系统中起到什么作用? 解:传感器的特性是指传感器的输入量和输出量之间的对应关系,所以它在检测系统中的作用非常重要。通常把传感器的特性分为两种:静态特性和动态特性。静态特性是指输入不随时间而变化的特性,它表示传感器在被测量各个值处于稳定状态下输入输出的关系。动态特性是指输入随时间而变化的特性,它表示传感器对随时间变化的输入量的响应特性。 1.3传感器由哪几部分组成?说明各部分的作用。 解:传感器通常由敏感元件、转换元件和调节转换电路三部分组成。其中,敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分,转换元件是指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量转换成电信号的部分,调节转换电路是指将非适合电量进一步转换成适合电量的部分,如书中图1.1所示。 1.4传感器的性能参数反映了传感器的什么关系?静态参数有哪些?各种参数代表什么意 义?动态参数有那些?应如何选择? 解:在生产过程和科学实验中,要对各种各样的参数进行检测和控制,就要求传感器能感受被测非电量的变化并将其不失真地变换成相应的电量,这取决于传感器的基本特性,即输出—输入特性。衡量静态特性的重要指标是线性度、灵敏度,迟滞和重复性等。意义略(见书中)。动态参数有最大超调量、延迟时间、上升时间、响应时间等,应根据被测非电量的测量要求进行选择。 1.5某位移传感器,在输入量变化5mm时,输出电压变化为300mV,求其灵敏度。 解:其灵敏度 3 3 30010 60 510 U k X - - ?? === ?? 1.6某测量系统由传感器、放大器和记录仪组成,各环节的灵敏度为:S1=0.2mV/℃、

单片机烟雾传感器课设

燕山大学 课程设计说明书题目:烟雾传感器 学院(系):电气工程学院 年级专业: 13级仪表二班 学号: 学生姓名: 指导教师:张淑清 教师职称:教授

燕山大学课程设计(论文)任务书 院(系):电气工程学院基层教学单位:自动化仪表 说明:此表一式四份,学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。 2015年12月29日

燕山大学课程设计评审意见表

摘要 随着社会和经济的发展,防火工作越来越重要,但是目前国内的许多研发都侧重于大型场所的火灾报警。因此,我们就有必要研制一种结构简单、经济实用的家庭烟雾报警器以适应市场的需求。基于供家庭使用的烟雾报警器应该具备的基本要求和功能,文章设计了一种比较适合的烟雾报警器。本设计以传感器和单片机作为烟雾报警器设计的核心器件,配合其它器件即可实现声光报警等功能。设计中单片机选用STM32作为控制器件,传感器选用MQ-2型气体传感器实现对烟雾的检测。烟雾报警器主要由烟雾信号采集及前置放大电路、模数转换电路、单片机控制电路、显示电路、声光报警电路,设计合理、简单易懂、价格低廉,使单片机在烟雾报警系统的控制中得到充分应用,具有一定的实用价值。论文主要针对烟雾报警系统中的各个组成部分及功能进行了详细的介绍和说明,并对其主控电路和外围设备电路之间的接口连接方式,以及系统软件设计进行了重点的分析和讲解。 关键词:烟雾报警器单片机传感器

目录 摘要 1 绪论 ......................................................................... (3) 概述.......................................................................... .. (3) 设计烟雾报警器的目的及意义.......................................................................... .. 4 2 系统的方案设计......................................................................... . (5) 传感器的选型 ......................................................................... (5) 系统的主要功能 ......................................................................... . (6) 系统的结构与工作流程.......................................................................... (6) 3 系统硬件模块设计.......................................................................... . (7) 单片机选

MQ2烟雾传感器设计资料原理图使用手册

MQ-2烟雾传感器模块使用说明书 简要说明: 一、尺寸:32mm X22mm X27mm 长X宽X高 二、主要芯片:LM393、ZYMQ-2气体传感器 三、工作电压:直流5伏 四、特点: 1、具有信号输出指示。 2、双路信号输出(模拟量输出及TTL电平输出) 3、TTL输出有效信号为低电平。(当输出低电平时信号灯亮,可直接接单片机) 4、模拟量输出0~5V电压,浓度越高电压越高。 5、对液化气,天然气,城市煤气有较好的灵敏度。 6、具有长期的使用寿命和可靠的稳定性 7、快速的响应恢复特性 五、应用: 适用于家庭或工厂的气体泄漏监测装置,适宜于液化气、丁烷、丙烷、甲烷、酒精、氢气、烟雾等监测装置。 【标注说明】

【原理图】

【测试方式】 1、传感器先预热20秒左右。 2、将传感器放在无被测气体的地方,顺时针调节电位器,调节到指示灯亮,然后逆时针转半圈,调到指示灯不亮,然后接近被测气体,指示灯亮,离开被测气体,指示灯熄灭,就证明传感器是好的! 【测试程序】 实现功能: 1、当测量浓度大于设定浓度时,单片机IO口输出低电平 /******************************************************************** 汇诚科技 实现功能:此版配套测试程序 使用芯片:AT89S52 晶振:11.0592MHZ 波特率:9600 编译环境:Keil 作者:zhangxinchunleo 【声明】此程序仅用于学习与参考,引用请注明版权和作者信息! *********************************************************************/ /******************************************************************** 说明:1、当测量浓度大于设定浓度时,单片机IO口输出低电平 *********************************************************************/

传感器原理及应用

温度传感器的应用及原理 温度测量应用非常广泛,不仅生产工艺需要温度控制,有些电子产品还需对它们自身的温度进行测量,如计算机要监控CPU的温度,马达控制器要知道功率驱动IC的温度等等,下面介绍几种常用的温度传感器。 温度是实际应用中经常需要测试的参数,从钢铁制造到半导体生产,很多工艺都要依靠温度来实现,温度传感器是应用系统与现实世界之间的桥梁。本文对不同的温度传感器进行简要概述,并介绍与电路系统之间的接口。 热敏电阻器 用来测量温度的传感器种类很多,热敏电阻器就是其中之一。许多热敏电阻具有负温度系数(NTC),也就是说温度下降时它的电阻值会升高。在所有被动式温度传感器中,热敏电阻的灵敏度(即温度每变化一度时电阻的变化)最高,但热敏电阻的电阻/温度曲线是非线性的。表1是一个典型的NTC热敏电阻器性能参数。 这些数据是对Vishay-Dale热敏电阻进行量测得到的,但它也代表了NTC热敏电阻的总体情况。其中电阻值以一个比率形式给出(R/R25),该比率表示当前温度下的阻值与25℃时的阻值之比,通常同一系列的热敏电阻器具有类似的特性和相同电阻/温度曲线。以表1中的热敏电阻系列为例,25℃时阻值为10KΩ的电阻,在0℃时电阻为28.1KΩ,60℃时电阻为4.086KΩ;与此类似,25℃时电阻为5KΩ的热敏电阻在0℃时电阻则为 14.050KΩ。 图1是热敏电阻的温度曲线,可以看到电阻/温度曲线是非线性的。

虽然这里的热敏电阻数据以10℃为增量,但有些热敏电阻可以以5℃甚至1℃为增量。如果想要知道两点之间某一温度下的阻值,可以用这个曲线来估计,也可以直接计算出电阻值,计算公式如下: 这里T指开氏绝对温度,A、B、C、D是常数,根据热敏电阻的特性而各有不同,这些参数由热敏电阻的制造商提供。 热敏电阻一般有一个误差范围,用来规定样品之间的一致性。根据使用的材料不同,误差值通常在1%至10%之间。有些热敏电阻设计成应用时可以互换,用于不能进行现场调节的场合,例如一台仪器,用户或现场工程师只能更换热敏电阻而无法进行校准,这种热敏电阻比普通的精度要高很多,也要贵得多。 图2是利用热敏电阻测量温度的典型电路。电阻R1将热敏电阻的电压拉升到参考电压,一般它与ADC的参考电压一致,因此如果ADC的参考电压是5V,Vref 也将是5V。热敏电阻和电阻串联产生分压,其阻值变化使得节点处的电压也产生变化,该电路的精度取决于热敏电阻和电阻的误差以及参考电压的精度。

KGN1型煤矿烟雾传感器

KGN1型煤矿烟雾传感器 1 概述 用途 KGN1型烟雾传感器用于监测煤矿井下因机械磨擦、电缆发热、煤层自燃等原因引起的火灾事故。该传感器可配接断电装置及声光报警装置,实现报警及断电控制;也可与各种生产、安全监控系统配套使用。 防爆型式 矿用本质安全型,防爆标志为“Exib Ⅰ”。 使用环境条件 a.温度:0℃~+40℃; b.相对湿度:≤95%(+25℃); c.煤矿井下含瓦斯煤尘等爆炸性混合气体、但无淋水和明显振动、冲击的场所。 2 工作原理 离子式烟感探头由内外两个独立的离子室组成,内离子室是密封的,外离子室和被测空间的大气相连。镅241使离子室内的空气产生电离。当空气中没有烟雾时,内外离子室的内阻相等;当烟雾侵入外部离子室时,含烟的微粒被以离子化的空气吸附,离子电流减少,离子室内阻增加,使内外离子室的电压发生变化,电压变化值的大小反应了烟雾的浓度。电压变化信号先经放大电路放大,放大器输出电压经比较电路比较后输出报警信号和开关量信号。传感器电源由矿用本安电源提供,输入电源经低压差三端稳压器稳压成12 V 供比较、报警及输出电路使用。升压电路将输入电压升压成24 V 供给离子室、阻抗变换电路和放大电路使用。传感器的原理框图如图1所示。 图1 KGN1型烟雾传感器原理框图 3 主要参数 ⑴ 供电电源:本安电源DC ~18 V 。 ⑵ 工作电流:不大于50 mA 。 电离室

⑶ 检测灵敏度:Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级可调(Ⅰ级:烟雾浓度m 3,响应时间15 s ;Ⅱ级:烟雾浓度m 3,响应时间30 s ;Ⅲ级:烟雾浓度m 3,响应时间60 s )。 ⑷ 输出信号 KGN1-Ⅰ:电平信号,低电平≤,高电平≥3V ; KGN1-Ⅱ:继电器常开接点24V/2A ; KGN1-Ⅲ:继电器常闭接点24V/2A 。 ⑸ 输出信号传输距离:不小于1.5 km 。 ⑹ 电源指示及报警:红色LED 电源指示,报警时闪烁,频率1 Hz 。 ⑺ 外形尺寸与重量 外形尺寸(l ×b ×h )mm :150×150×155; 重量:1 kg 。 4 使用方法 安装 传感器应选择井下易发生火灾事故的场所或回风巷道定点悬挂使用,且悬挂在检测点的下风侧,安装位置不应有严重的淋水和粉尘。 调整 传感器出厂时已调整在Ⅰ级、Ⅱ级或Ⅲ级,用户只需直接使用。 接线 X1-1―供电电源+;X1-2―0/5 mA 信号输出端;X1-3―地线;X2-1―探头电源+; X2-3―探头信号;X3-1―转换接点常开输出端;X3-2―转换接点中间输出端; X3-3―转换接点常闭输出端;X4-1―蜂鸣器+;X4-2―蜂鸣器–;X5-1―指示灯+; X5-2―指示灯–;航空插头1(电缆红芯)―供电电源+;航空插头2(电缆白芯)―地线; 航空插头3(电缆蓝芯)―KGN1-I 0/5mA 输出+,KGN1-II 常开接点输出,KGN1-III 常闭接点输出; 航空插头4(电缆绿芯)―KGN1-I 地线,KGN1-II 常开接点输出,KGN1-III 常闭接点输出 图2 KGN1型烟雾传感器接表示意图 接线时要注意: ⑴ X1、X2、X3、X4、X5为传感器内部接线端子,线路板的外部接线已从内部接线端子引到航空插头,航空插头已焊好尾巴电缆,用户使用时只需要从尾巴电缆接线。 ⑵ 传感器输出信号应根据铭牌上型号后面的规格确定。 使用与维护 ⑴ 用户应指定专人维护、检验该仪器。 ⑵ 用户应根据安装场所的环境确定维护周期,每2周应对传感器进行一次除尘清理,用毛刷或吹风器清除通风罩上的积尘,并进行一次动作试验。 ⑶ 本装置为本安型产品,因此电路中的元件损坏后,必须更换符合产品设计要求的元件, X1 X2 X3 X4

传感器及其工作原理 说课稿 教案

传感器及其工作原理 【三维目标】 1.知识与技能: (1)、了解什么是传感器,知道非电学量转化为电学量的技术意义; (2)、知道传感器中常见的三种敏感元件光敏电阻、热敏电阻和霍尔元件及其它们的工作原理。 (3)、了解传感器的应用。 2.过程与方法: 通过对实验的观察、思考和探究,让学生在了解传感器、熟悉传感器工作原理的同时,经历科学探究过程,学习科学研究方法,培养学生的观察能力、实践 能力和创新思维能力。 3.情感、态度与价值观 (1)、体会传感器在生活、生产、科技领域的种种益处,激发学生的学习兴趣,拓展学生的知识视野,并加强物理与STS的联系。 (2)、通过动手实验,培养学生实事求是的科学态度、团队合作精神和创新意识。【教学重点】:理解并掌握传感器的三种常见敏感元件的工作原理。 【教学难点】:分析并设计传感器的应用电路。 【教学方法】:实验、探究、讨论 【教学用具】:干簧管,磁铁,光敏电阻、热敏电阻演示仪、传感器简单应用实验盒、万用表。 【教学过程】 一、引入新课 准备知识:从上世纪八十年代起,国际上出现了“传感器热”,传感器在当今科技发展中有着十分重要的地位。本课的设计思路是通过对实验的观察、思考和探究,了解什么是传感器,传感器是如何将非电学量转换成电学量的,传感器在生产、生活中有哪些具体应用,为学生利用传感器制作简单的自控装置作一铺垫。教学时力避深奥的理论,侧重于联系实际,让学生感受传感器的巨大作用,进而提高学生的学习兴趣,培养学生热爱科学的情感和崇尚科学的精神。 今天我们生活中常用的电视、空调的遥控器是如何实现远距离操纵的?楼梯上的电灯如何能人来就开,人走就熄的?工业生产中所用的自动报警器、恒温烘箱是如何工作的?“非典”病毒肆虐华夏大地时,机场、车站、港口又是如何实现快速而准确的体温检测的?所有这些,都离不开一个核心,那就是本堂课将要学习的传感器。 二、新课教学 1.什么是传感器 演示实验1:如图1所示,小盒子的侧面露出一个小灯泡,盒外没有开关,当把磁铁放到盒子上面,灯泡就会发光,把磁铁移开,灯泡熄灭。

常用传感器的工作原理及应用

常用传感器的工作原理及应用

3.1.1电阻式传感器的工作原理 应变:物体在外部压力或拉力作用下发生形变的现象 弹性应变:当外力去除后,物体能够完全恢复其尺寸和形状的应变 弹性元件:具有弹性应变特性的物体 3.1.3电阻应变式传感器 电阻应变式传感器利用电阻应变片将应变转换为电阻值变化的传感器。 工作原理:当被测物理量作用于弹性元件上,弹性元件在力、力矩或压力等的作用下发生变形,产生相应的应变或位移,然后传递给与之相连的应变片,引起应变片的电阻值变化,通过测量电路变成电量输出。输出的电量大小反映被测量的大小。 结构:应变式传感器由弹性元件上粘贴电阻应变片构成。 应用:广泛用于力、力矩、压力、加速度、重量等参数的测量。 1.电阻应变效应 ○

电阻应变片的工作原理是基于应变效应,即导体或半导体材料在外界力的作用下产生机械变形时,其电阻值相应发生变化,这种现象称为“应变效应”。 2.电阻应变片的结构 基片 b l 电阻丝式敏感栅 金属电阻应变片的结构 4.电阻应变式传感器的应用 (1)应变式力传感器 被测物理量:荷重或力 一

二 主要用途:作为各种电子称与材料试验机的 测力元件、 发动机的推力测试、水坝坝体承载状况监测等。 力传感器的弹性元件:柱式、筒式、环式、悬臂式等 (2)应变式压力传感器 主要用来测量流动介质的动态或静态压力 应变片压力传感器大多采用膜片式或筒式 弹性元件。 (3)应变式容器内液体重量传感器 感压膜感受上面液体的压力。 (4)应变式加速度传感器 用于物体加速度的测量。 依据:a =F/m 。 3.2电容式传感器 3.2.1电容式传感器的工作原理 由绝缘介质分开的两个平行金属板组成的 平板电容器,如果不考虑边缘效应,其电容量为 当被测参数变化使得S 、d 或ε发生变化时, 电容量C 也随之变化。 d S C ε=

2烟雾传感器的工作原理

2烟雾传感器的工作原理 1、MQ-2烟雾传感器的应用领域可用于家庭和工厂的气体泄漏监测装置,适宜于液化气、苯、烷、酒精、氢气、烟雾等的探测。故因此,MQ-2可以准确来说是一个多种气体探测器。MQ-2的探测范围极其的广泛。它的优点:灵敏度高、响应快、稳定性好、寿命长、驱动电路简单。 2、 MQ-2的工作原理MQ-2型烟雾传感器属于二氧化锡半导体气敏材料,属于表面离子式N型半导体。处于200~300摄氏度时,二氧化锡吸附空气中的氧,形成氧的负离子吸附,使半导体中的电子密度减少,从而使其电阻值增加。当与烟雾接触时,如果晶粒间界处的势垒收到烟雾的调至而变化,就会引起表面导电率的变化。利用这一点就可以获得这种烟雾存在的信息,烟雾的浓度越大,导电率越大,输出电阻越低,则输出的模拟信号就越大。 3、 MQ-2的特性 1、MQ-2型传感器对天然气、液化石油气等烟雾有很高的灵敏度,尤其对烷类烟雾更为敏感具有良好的抗干扰性,可准确排除有刺激性非可燃性烟雾的干扰信息。(经过测试:对烷类的感应度比纸张木材燃烧产生的烟雾要好的多,输出的电压升高的比较快)

2、 MQ-2型传感器具有良好的重复性和长期的稳定性。初始稳定,响应时间短,长时间工作性能好。需要注意的是:在使用之前必须加热一段时间,否则其输出的电阻和电压不准确。 3、其检测可燃气体与烟雾的范围是100~10000ppm(ppm为体积浓度。 1ppm=1立方厘米/1立方米) 4、电路设计电压范围宽,24V以下均可,加热电压5±0、2V需要注意:加热电压。如果过高,会导致内部的信号线熔断,从而器件报废。 4、 MQ-2的结构引脚及封装图MQ-2的外形图从图中可以看出(从左到右)第一个:由于加热电压过大,导致内部信号细线被烧断而无法正常工作。但是加热功能依旧存在。所以我们必须注意加热丝的电压,最好串个小电阻。第二个:是MQ-2底面引脚图第三个:外观图 5、 MQ-2的计算与校准用MQ-2烟雾传感器来检测火灾烟雾的最好办法是通过其输出电压与门限电压比较得出。(门限电压需要经过烟雾测试) 1、MQ-2的计算公式阻值R与空气中被测气体的浓度C的计算关系式log R = mlog C + n (m,n均为常数)常数n:与气体检测灵敏度有关,除了随传感器材料和气体种类不同而变化外,还会由于测量温度和激活剂的不同而发生大幅度的变化。常数m:表示

MQ2烟雾传感器的工作原理

MQ-2烟雾传感器的应用介绍 鉴于网上关于MQ-2烟雾传感器的技术资料少之甚少,本人正好现在在做关于《储备粮仓环境监测系统》的项目。因此自己总结关于MQ-2的技术文档,与大家共享,共同学习! 一、MQ-2烟雾传感器的应用领域 可用于家庭与工厂的气体泄漏监测装置,适宜于液化气、苯、烷、酒精、氢气、烟雾等的探测。故因此,MQ-2可以准确来说就是一个多种气体探测器。 MQ-2的探测范围极其的广泛。它的优点:灵敏度高、响应快、稳定性好、寿命长、驱动电路 简单。 二、MQ-2的工作原理 MQ-2型烟雾传感器属于二氧化锡半导体气敏材料,属于表面离子式N型半导体。处于200~300摄氏度时,二氧化锡吸附空气中的氧,形成氧的负离子吸附,使半导体中的电子密度减少,从而使其电阻值增加。当与烟雾接触时,如果晶粒间界处的势垒收到烟雾的调至而变化 就会引起表面导电率的变化。利用这一点就可以获得这种烟雾存在的信息,烟雾的浓度越大导电率越大,输出电阻越低,则输出的模拟信号就越大。 三、MQ-2的特性 1、MQ-2型传感器对天然气、液化石油气等烟雾有很高的灵敏度,尤其对烷类烟雾更为敏感具有良好的抗干扰性,可准确排除有刺激性非可燃性烟雾的干扰信息。 (经过测试:对烷类的感应度比纸张木材燃烧产生的烟雾要好的多,输出的电压升高的比较快)2、MQ-2型传感器具有良好的重复性与长期的稳定性。初始稳定,响应时间短,长时间工作性能好。需要注意的就是:在使用之前必须加热一段时间,否则其输出的电阻与电压不准确。 3、其检测可燃气体与烟雾的范围就是100~10000ppm (ppm为体积浓度。1ppm=1立方厘米/1立方米) 4?电路设计电压范围宽,24V以下均可,加热电压5± 0、2V 需要注意:加热电压。如果过高,会导致内部的信号线熔断,从而器件报废。 四、MQ-2的结构 引脚及封装图

传感器原理及其应用考试重点

传感器原理及其应用 第一章传感器的一般特性 1)信息技术包括计算机技术、通信技术和传感器技术,是现代信息产业的三大支柱。 2)传感器又称变换器、探测器或检测器,是获取信息的工具 广义:传感器是一种能把特定的信息(物理、化学、生物)按一定规律转换成某种可用信号输出的器件和装置。 狭义:能把外界非电信息转换成电信号输出的器件。 国家标准(GB7665-87):定义:能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。 3)传感器的组成: 敏感元件是直接感受被测量,并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件。 转换元件:将敏感元件输出的非电物理量转换成电路参数或电量。 基本转换电路:上述电路参数接入基本转换电路(简称转换电路),便可转换成电量输出。 4)传感器的静态性能指标 (1)灵敏度 定义: 传感器输出量的变化值与相应的被测量(输入量)的变化值之比, 传感器输出曲线的斜率就是其灵敏度。 ①纯线性传感器灵敏度为常数,与输入量大小无关;②非线性传感器灵敏度与x有关。(2)线性度 定义:传感器的输入-输出校准曲线与理论拟合直线之间的最大偏离与传感器满量程输出之比,称为传感器的“非线性误差”或“线性度”。 线性度又可分为: ①绝对线性度:为传感器的实际平均输出特性曲线与理论直线的最大偏差。 ②端基线性度:传感器实际平均输出特性曲线对端基直线的最大偏差。 端基直线定义:实际平均输出特性首、末两端点的连线。 ③零基线性度:传感器实际平均输出特性曲线对零基直线的最大偏差。 ④独立线性度:以最佳直线作为参考直线的线性度。 ⑤最小二乘线性度:用最小二乘法求得校准数据的理论直线。 (3)迟滞 定义:对某一输入量,传感器在正行程时的输出量不同于其在反行程时的输出量,这一现象称为迟滞。 即:传感器在正(输入量增大)反(输入量减小)行程中输出输入曲线不重合称为迟滞。 (4)重复性 定义:在相同工作条件下,在一段短的时间间隔内,同一输入量值多次测量所得的输

传感器原理及应用习题及答案

第1章 传感器的一般特性 1.1 什么叫传感器?它由哪几部分组成?并说出各部分的作用及其相互间的关系。 1.2 简述传感器的作用和地位及其传感器技术的发展方向。 1.3 传感器的静态特性指什么?衡量它的性能指标主要有哪些? 1.4 传感器的动态特性指什么?常用的分析方法有哪几种? 1.5 传感器的标定有哪几种?为什么要对传感器进行标定? 1.6 某传感器给定精度为2%F·S ,满度值为50mV ,零位值为10mV ,求可能出现的最大误差δ(以mV 计)。当传感器使用在满量程的1/2和1/8时,计算可能产生的测量百分误差。由你的计算结果能得出什么结论? 解:满量程(F?S )为50﹣10=40(mV) 可能出现的最大误差为: δ=40?2%=0.8(mV) 当使用在1/2和1/8满量程时,其测量相对误差分别为: % 4%10021408.01=??=γ % 16%10081408 .02=??=γ 结论:测量值越接近传感器(仪表)的满量程,测量误差越小。 1.7 有两个传感器测量系统,其动态特性可以分别用下面两个微分方程描述,试求这两个系统的时间常数τ和静态灵敏度K 。 1) T y dt dy 5105.1330 -?=+ 式中, y ——输出电压,V ;T ——输入温度,℃。 2) x y dt dy 6.92.44 .1=+ 式中,y ——输出电压,μV ;x ——输入压力,Pa 。 解:根据题给传感器微分方程,得 (1) τ=30/3=10(s), K=1.5 10 5/3=0.5 10 5(V/℃); (2) τ=1.4/4.2=1/3(s), K=9.6/4.2=2.29(μV/Pa)。 1.8 已知一热电偶的时间常数τ=10s ,如果用它来测量一台炉子的温度,炉内温度在540℃至500℃之间接近正弦曲线波动,周期为80s ,静态灵敏度K=1。试求该热电偶输出的最大值和最小值。以及输入与输出之间的相位差和滞后时间。 解:依题意,炉内温度变化规律可表示为 x(t) =520+20sin(ωt)℃ 由周期T=80s ,则温度变化频率f =1/T ,其相应的圆频率 ω=2πf =2π/80=π/40; 温度传感器(热电偶)对炉内温度的响应y(t)为 y(t)=520+Bsin(ωt+?)℃ 热电偶为一阶传感器,其动态响应的幅频特性为 ()()786 010******** 2 2 .B A =??? ? ???π+= ωτ+== ω 因此,热电偶输出信号波动幅值为 B=20?A(ω)=20?0.786=15.7℃ 由此可得输出温度的最大值和最小值分别为 y(t)|m ax =520+B=520+15.7=535.7℃ y(t)|m in =520﹣B=520-15.7=504.3℃ 输出信号的相位差?为 ?(ω)= -arctan(ωτ)= -arctan(2π/80?10)= -38.2? 相应的时间滞后为

传感器及其工作原理教案

江苏省淮阴中学06-07年度优秀教学案例 《传感器及其工作原理》的创新教学设计 王刚 教学依据 ①物理(新人教版)选修3-2第六章第1节《传感器及其工作原理》(P56-P60); ②新物理课程标准(实验). 教学流程图

教学目标1.知识与技能:①知道非电学量转换成电学量的技术意义;②通过实验,知道常见传感器的工作原理;③初步探究利用和设计简单的传感器. 2.过程与方法:①通过对实验的观察、思考和探究,让学生了解传感器、熟悉传感器工作原理;②让学生自己设计简单的传感器,经历科学探究过程,学习科学研究方法,培养学生的实践能力和创新思维能力. 3.情感态度与价值观:在理解传感器工作原理的基础上,通过自己设计简单的传感器,体验科技创新的乐趣,激发学习物理的兴趣. 重、难点 1.几种常见传感器的工作原理(演示实验);2.学生自己设计简单的传感器. 教学策略 用几个有趣的传感器实验引入课题,激发学生探究传感器原理的兴趣.给出“传感器就是把非电学量转换为电学量”的概念之后,重点介绍光敏电阻、金属热电阻、热敏电阻.安排音乐茶杯和火警装置两个设计性问题让学生体会传感器的简单应用.结合电容、霍尔效应、电阻定律等知识让学生设计传感器,进一步深化传感器的工作原理.最后在对本节课总结的基础上,结合《思考与讨论》进行教学反馈. 教学程序 教学环节教学内容及师生互动设计情感与方法 一.课题的引入 二.什么是传感器?【演示实验1】干簧管控制电路的通断 如图,小盒子A的侧面露出一个小灯泡,盒外没有开 关,但是把磁铁B放到盒子上面,灯泡就会发光,把磁铁移 走,灯泡熄灭. 师问:盒子里有怎样的装置,才能实现这样的控制? 生猜:(可以自由讨论,也可以请学生回答) 师生探究:打开盒子,用实物投影仪展示盒内的电路 图,了解元件“干簧管”的结构。探明原因:玻璃管内封入 两个软磁性材料制成的簧片。当磁铁靠近干簧管时,两个簧 片被磁化而接通,电路导通。所以,干簧管能起到开关的作 用。 师点拨:这个装置反过来还可以让我们通过灯泡的发 光情况,感知干簧管周围是否存在着磁场。 【演示实验2】声光控开关控制电路的通断 ①先在普通光照条件下, ②在把开关置于黑暗环境中。 师生总结:声光控开关 师:刚才的两个实验,都用了一种元件,这些元件能够 感受某些信息,通过它能实现电路的自动控制,这种元件有 一个专门的名称:传感器。什么是传感器呢?它能够感受诸 如力、温度、光、声、化学成分等非电学量,并能把它们按 照一定的规律转换为电压、电流等电学量,或转换为电路的 通断。我们把这种元件叫做传感器。它的优点是:把非电学 量转换为电学量以后,就可以很方便地进行测量、传输、处 理和控制了。 其实,传感器并不神秘。你家里可能就有很多的传感 器。请大家相互说说看,你家里,或者在你的生活当中,都 (演示实验1: 干簧管传感器) (干簧管的实 物及原理图) 学生对干簧 管并不熟悉,因 此才有了好奇。 声光控开关在 生活中很普及, 所以又有亲切 感

烟雾传感器原理介绍

烟雾传感器 一、烟雾传感器介绍 1、(1) 烟雾传感器的分类 烟雾传感器种类繁多,从检测原理上可以分为三大类: (a)利用物理化学性质的烟雾传感器:如半导体烟雾传感器、接触燃烧烟雾传感器等。 (b)利用物理性质的烟雾传感器:如热导烟雾传感器、光干涉烟雾传感器、红外传感器等。 (c)利用电化学性质的烟雾传感器:如电流型烟雾传感器、电势型气体传感器等。 (2) 烟雾传感器应满足的基本条件一个烟雾传感器可以是单功能的,也可以是多功能的;可以是单一的实体,也可以是由多个不同功能传感器组成的阵列。但是,任何一个完整的烟雾传感器都必须具备以下条件: (a)能选择性地检测某种单一烟雾,而对共存的其它烟雾不响应或低响应; (b)对被测烟雾具有较高的灵敏度,能有效地检测允许范围内的烟雾浓度; (c)对检测信号响应速度快,重复性好; (d)长期工作稳定性好; (e)使用寿命长; (f)制造成本低,使用与维护方便。 2、检测原理: 在探测器的电离室内放一α放射源Am241,其不断地持续放射出α粒子射 线,以高速运动撞击空气中的氮、氧等分子,在α粒子的轰击下引起电离,产 生大量的带正负电荷的离子,从而使得原来不导电的空气具有导电性,当在电离 室两端加上一定的电压后,使得空气中的正负离子向相反的电极移动,形成电离 电流。具体电流的大小与电离室本身的几何形状、放射源活度、α粒子能量、 电极电压的大小及空气的密度、温度、湿度和气流速度等因素有关。

当烟雾粒子进入电离室后,由于气熔胶吸附大量的正负离子,使其中和。烟雾越浓,导致离子复合几率加快,从而使空气中电离电流迅速下降,电离室阻抗增加,因此根据R值变化可以感受到烟雾浓度的变化,从而实现对火灾的探测。 二、工作原理及结构特征 1、工作原理: 传感器的感烟时当火灾场所发生的烟雾进入到监测电离室,位于电离室中的检测源镅241放射a射线,使电离室内的空气离成正负离子。当烟雾进入时,内外电离室因极性相反,所产生的离子电流保持相对稳定,处于平衡状态;火灾发生初期释放的气溶胶亚微粒子及可见烟雾大量进入检测电离室,吸附并中和正负离子,使电离电流急剧减少,改变电离平衡状态而输出检测电信号,经后级电路处理识别后,发出报警,并向配套监控系统输出报警开关信号。 2、结构特征: 整机电路由稳压、信号检测、信号处理、比较触发、信号输出及声光报警等电路组成。 3、主要用途: 烟雾传感器用于煤矿井下有瓦斯和煤尘爆炸危险及火灾危险的场所,能对烟雾进行就地检监测、遥测和集中监视,能输出标准的开关信号,并能与国内多种生产安全监测系统及多种火灾监控系统配套使用,亦可单独使用于带式输送机巷火灾监控系统;具有抗腐蚀能力强、高灵敏度、结构简单、功耗小、成本低、维护简便等特点。对火灾初期各类燃烧物质阴燃阶段产生的不可见及可见烟雾,检测稳定可靠,且能有效地防止粉尘干扰所引起的非火灾误报。

传感器原理及应用习题及答案

习题集及答案 第1章概述 1.1 什么是传感器?按照国标定义,“传感器”应该如何说明含义? 1.2 传感器由哪几部分组成?试述它们的作用及相互关系。 1.3传感器如何分类?按传感器检测的畴可分为哪几种? 答案 1.1答: 从广义的角度来说,感知信号检出器件和信号处理部分总称为传感器。我们对传感器定义是:一种能把特定的信息(物理、化学、生物)按一定规律转换成某种可用信号输出的器件和装置。从狭义角度对传感器定义是:能把外界非电信息转换成电信号输出的器件。 我国国家标准(GB7665—87)对传感器(Sensor/transducer)的定义是:“能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件和装置”。定义表明传感器有这样三层含义:它是由敏感元件和转换元件构成的一种检测装置;能按一定规律将被测量转换成电信号输出;传感器的输出与输入之间存在确定的关系。按使用的场合不同传感器又称为变换器、换能器、探测器。 1.2答: 组成——由敏感元件、转换元件、基本电路组成; 关系,作用——传感器处于研究对象与测试系统的接口位置,即检测与控制之首。传感器是感知、获取与检测信息的窗口,一切科学研究与自动化生产过程要获取的信息都要通过传感器获取并通过它转换成容易传输与处理的电信号,其作用与地位特别重要。 1.3答:(略)答: 按照我国制定的传感器分类体系表,传感器分为物理量传感器、化学量传感器以及生物量传感器三大类,含12个小类。按传感器的检测对象可分为:力学量、热学量、流体量、光学量、电量、磁学量、声学量、化学量、生物量、机器人等等。 第3章电阻应变式传感器 3.1 何为电阻应变效应?怎样利用这种效应制成应变片? 3.2 图3-31为一直流电桥,负载电阻R L趋于无穷。图中E=4V,R1=R2=R3=R4=120Ω,试 求:① R1为金属应变片,其余为外接电阻,当R1的增量为ΔR1=1.2Ω时,电桥输出电压U0=? ②R1、R2为金属应变片,感应应变大小变化相同,其余为外接电阻,电桥输出电压U0=? ③R1、R2为金属应变片,如果感应应变大小相反,且ΔR1=ΔR2 =1.2Ω,

传感器原理及应用习题答案(完整版)

2-4、现有栅长为3mm 和5mm 两种丝式应变计,其横向效应系数分别为5%和3%,欲用来测量泊松比μ=的铝合金构件在单向应力状态下的应力分布(其应力分布梯度较大)。试问:应选用哪一种应变计为什么 答:应选用栅长为5mm 的应变计。由公式ρρ εμd R dR x + +=)21(和[]x m x K C R dR εεμμ=-++=)21()21(知应力大小是通过测量 应变片电阻的变化率来实现的。电阻的变化率主要由受力后金属丝几何尺寸变化所致部分(相对较大)加上电阻率随应变而变的部分(相对较小)。一般金属μ≈,因此(1+2μ)≈;后部分为电阻率随应变而变的部分。以康铜为例,C ≈1,C(1-2μ)≈,所以此时K0=Km ≈。显然,金属丝材的应变电阻效应以结构尺寸变化为主。从结构尺寸看,栅长为5mm 的丝式应变计比栅长为3mm 的应变计在相同力的作用下,引起的电阻变化大。 2-5、现选用丝栅长10mm 的应变计检测弹性模量E=2×1011N/m 2、密度ρ=cm 3的钢构件承受谐振力作用下的应变,要求测量精度不低于%。试确定构件的最大应变频率限。 答:机械应变波是以相同于声波的形式和速度在材料中传播的。当它依次通过一定厚度的基底、胶层(两者都很薄,可忽略不计)和栅长l 而 为应变计所响应时,就会有时间的迟后。应变计的这种响应迟后对动态(高频)应变测量,尤会产生误差。由][]e l v f e l l 66max max ππλ<= <或式中v 为声波在钢 构件中传播的速度; 又知道声波在该钢构件中的传播速度为: kg m m N E 336211108.710/102--????= = ρ ν; s m kg s m Kg /10585.18.7/8.91024228?=???=; 可算得kHz m s m e l v f 112%5.061010/10585.1||63 4max =???= = -π 。 2-6、为什么常用等强度悬臂梁作为应变式传感器的力敏元件 现用一等强度梁:有效长l =150mm ,固支处宽b=18mm ,厚h=5mm ,弹性模量E=2×105N/mm 2,贴上4片等阻值、K=2的电阻应变计,并接入四等臂差动电桥构成称重传感器。试问: 1)悬臂梁上如何布片又如何接桥为什么 2)当输入电压为3V ,有输出电压为2mV 时的称重量为多少 答:当力F 作用在弹性臂梁自由端时,悬臂梁产生变形,在梁的上、下表面对称位置上应变大小相当,极性相反,若分别粘贴应变片R 1 、 R 4 和R 2 、R 3 ,并接成差动电桥,则电桥输出电压U o 与力F 成正比。等强度悬臂梁的应变E h b Fl x 206= ε不随应变片粘贴位置变化。 1)、悬臂梁上布片如图2-20a 所示。接桥方式如图2-20b 所示。这样当梁上受力时,R1、R4受拉伸力作用,阻值增大,R2、R3受压,阻值减小,使差动输出电压成倍变化。可提高灵敏度。 2)、当输入电压为3V ,有输出电压为2mV 时的称重量为: 计算如下: 由公式: o i i x i o U KlU E bh F E h b Fl K U K U U 66220=?==ε代入各参数算F =; 1牛顿=千克力;所以,F=。此处注意:F=m*g ;即力=质量*重力加速度;1N=1Kg*s 2.力的单位是牛顿(N )和质量的单位是Kg ;所以称得的重量应该是。 ; 2-7、何谓压阻效应扩散硅压阻式传感器与贴片型电阻应变式传感器相比有什么优点,有什么缺点如何克服 答:“压阻效应”是指半导体材料(锗和硅)的电阻率随作用应力的变化而变化的现象。 优点是尺寸、横向效应、机械滞后都很小,灵敏系数极大,因而输出也大,可以不需放大器直接与记录仪器连接,使得测量系统简化。 缺点是电阻值和灵敏系数随温度稳定性差,测量较大应变时非线性严重;灵敏系数随受拉或压而变,且分散度大,一般在(3-5)%之间,因而使得测量结果有(±3-5)%的误差。 压阻式传感器广泛采用全等臂差动桥路来提高输出灵敏度,又部分地消除阻值随温度而变化的影响。 2-8 、一应变片的电阻R=120Ω,k=,用作应变片为800μm/m 的传感元件。

传感器原理及应用

《传感器原理及应用》讨论课报告书 电感式传感器的基本原理及典型应用 学院:机械工程学院 班级:13-1机械电子工程(卓越) 组员:李响夏中岩张轩赫 贡献率:李响资料查询,整理40% 夏中岩资料整理,编辑30% 张轩赫PPT设计编写30% 指导教师:边辉 完成日期:2016.05

目录 摘要............................................................................................................................... - 2 - 1 物料分拣系统简述................................................................................................... - 3 - 2 物料分拣系统中的传感器....................................................................................... - 3 - 2.1 电机起停控制传感器.................................................................................... - 3 - 2.1.1 漫反射光电接近开关......................................................................... - 3 - 2.1.2 电容式接近开关................................................................................. - 4 - 2.1.3 霍尔接近开关..................................................................................... - 4 - 2.1.4 电感式接近开关................................................................................. - 4 - 2.1.5传感器应用比较.................................................................................. - 4 - 2.2 物料计数用传感器........................................................................................ - 5 - 2.2.1 对射型红外光电开关......................................................................... - 5 - 2.2.2 电涡流式传感器................................................................................. - 5 - 2.2.3 霍尔传感器......................................................................................... - 6 - 2.3 测速及定位传感器........................................................................................ - 6 - 2.3.1 光电耦合器,码盘............................................................................. - 7 - 2.3.2 增量编码器......................................................................................... - 7 - 2.3.3 传感器功能对比................................................................................. - 7 - 2.4 物料分类传感器............................................................................................ - 7 - 2.4.1色标传感器.......................................................................................... - 8 - 2.5 固态继电器.................................................................................................... - 8 - 3 传感器前景展望....................................................................................................... - 9 - 3.1 传感器在科技发展中的重要性.................................................................... - 9 - 3.2 先进传感器的发展趋势................................................................................ - 9 - 4 反思与收获............................................................................................................... - 9 -参考文献..................................................................................................................... - 10 -

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