2-3 气敏和湿敏电阻

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汽车尾气分析
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有毒气体传感器的使用
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第四节
湿敏电阻传感器
绝对湿度：是指大气中水汽的密度， 绝对湿度：是指大气中水汽的密度，即每 一立方米大气中所含水汽的质量(克数) 一立方米大气中所含水汽的质量(克数)。 相对湿度： 相对湿度：是大气中实有水汽压与当时温 度下饱和水汽压的百分比， 度下饱和水汽压的百分比，是日常生活中常用 来表示湿度大小的方法。当相对湿度达100% 100%时 来表示湿度大小的方法。当相对湿度达100%时， 称饱和状态。 称饱和状态。 湿敏电阻的原理： 湿敏电阻的原理：水是一种强极性的电解 质。水分子极易吸附于固体表面并渗透到固体 内部，引起半导体的电阻值降低， 内部，引起半导体的电阻值降低，因此可以利 用多孔陶瓷、 用多孔陶瓷、三氧化二铝等吸湿材料制作湿敏 电阻。 电阻。
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湿度传感器的分类
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水蒸气的凝结将给仪器设备带来各种危害
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湿度对电子元件的影响
当环境的相对湿度增大时， 当环境的相对湿度增大时，物体表面就 会附着一层水膜，并渗入材料内部。 会附着一层水膜，并渗入材料内部。这不仅 降低了绝缘强度，还会造成漏电、 降低了绝缘强度，还会造成漏电、击穿和短 路现象； 路现象；潮湿还会加速金属材料的腐蚀并引 起有机材料的霉烂。 起有机材料的霉烂。
电子相对湿度仪表的标定仪器
干球
湿球 干湿球湿度计外形及原理
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用干湿球湿度计测量相对湿度的原理
风
玻璃酒精 温度计
棉球 水槽
上页中，左边的玻璃温度计（湿球） 上页中，左边的玻璃温度计（湿球）用湿 棉球包裹，并浸没在水槽里。 棉球包裹，并浸没在水槽里。湿棉球由于水份 蒸发，所以其温度低于室温， 蒸发，所以其温度低于室温，致使湿球的示值 低于干球。 低于干球。查对应的湿度表就可知道空气的相 对湿度。虽然干湿球湿度计的历史悠久， 对湿度。虽然干湿球湿度计的历史悠久，但现 在还经常用它作为电子相对湿度仪表的标定仪 器。
a）气敏烧结体 b）气敏电阻外形 c）基本测量转换电路 1—引脚 2—塑料底座 3—烧结体 4—不锈钢网罩 5—加热电极 6—工作电极 工作电极 7—加热回路电源 加热回路电源 8—测量回路电源 测量回路电源
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气敏电阻外形
其他可燃性 气体传感器
酒精传感器
酒精测试仪
呼气管
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露点
降低温度 会产生结露现 象。露点与农 作物的生长有 很大关系， 很大关系，结 露也严重影响 电子仪器的正 常工作， 常工作，必须 予以注意。 予以注意。 测量露点的仪器
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露点传感器外形
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电子湿度计模块 电子湿度计模块
封装后 的外形
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电子式温湿度计 电子式温湿度计
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机械式 电子式温湿度计对比 机械式、电子式温湿度计对比
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陶瓷湿度传感器特性曲线
在右图所 示的陶瓷湿度 传感器特性曲 线中， 线中，纵坐标 的标度有何特 点？ 其电阻率 变化约有多少 个数量级？ 个数量级？
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酒精传感器的选择性
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气敏半导体的灵敏度特性曲线
观察右图这 些曲线， 些曲线，有何特 点？可以得出哪 些启示？ 些启示？请说明 非线性特性对浓 度超限报警是否 有利，为什么？ 有利，为什么？
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家庭用煤气报警器
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家庭用液化气 报警器
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图2-24
MQN型气敏电阻结构及测量电路 MQN型气敏电阻结构及测量电路
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MQN型气敏半导体器件是由塑料底座 、 电极引 型气敏半导体器件是由塑料底座、 型气敏半导体器件是由塑料底座 不锈钢网罩、 线、不锈钢网罩、气敏烧结体以及包裹在烧结体中的 两组铂丝组成。一组铂丝为工作电极，另一组（ 两组铂丝组成。一组铂丝为工作电极，另一组（下图 中的左边铂丝）为加热电极兼工作电极。 中的左边铂丝）为加热电极兼工作电极。 气敏电阻工作时必须加热到200∼300℃，其目的 气敏电阻工作时必须加热到 ∼ ℃ 是加速被测气体的化学吸附和电离的过程并烧去气敏 电阻表面的污物（起清洁作用）。 电阻表面的污物（起清洁作用）。
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一氧化碳传感器
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其他气体传感器 甲烷传感器
NH3传感器 传感器
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二、二氧化钛氧浓度传感器
半导体材料二氧化钛（ 属于N型半导体 型半导体， 半导体材料二氧化钛（TiO2）属于 型半导体， 对氧气十分敏感。 对氧气十分敏感。其电阻值的大小取决于周围环境的 氧气浓度。当周围氧气浓度较大时，氧原子进入二氧 氧气浓度。当周围氧气浓度较大时， 化钛晶格，改变了半导体的电阻率，使其电阻值增大。 化钛晶格，改变了半导体的电阻率，使其电阻值增大。 图 2-26是用于汽车或燃烧炉排放气体中的氧浓度 是用于汽车或燃烧炉排放气体中的氧浓度 传感器结构图及测量转换电路。 传感器结构图及测量转换电路 。 二氧化钛气敏电阻 与补偿热敏电阻同处于陶瓷绝缘体的末端。 与补偿热敏电阻同处于陶瓷绝缘体的末端 。 当氧气 含量减小时， 的阻值减小， 增大。 含量减小时，RTiO2的阻值减小，Uo增大。 在图b中 气敏电阻串联的热敏电阻Rt 在图 中，与TiO2气敏电阻串联的热敏电阻 起温 度补偿作用。当环境温度升高时， 度补偿作用。当环境温度升高时，TiO2气敏电阻的 阻值会逐渐减小，只要Rt也以同样的比例减小 也以同样的比例减小， 阻值会逐渐减小，只要 也以同样的比例减小，根 据分压比定律， 不受温度影响，减小了测量误差。 据分压比定律，Uo不受温度影响，减小了测量误差。
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图2-26 TiO2氧浓度传感器结构及测量转换电路
a）结构
b）测量转换电路
1－外壳（接地）2－安装螺栓 3－搭铁线 4－保护管 外壳（接地） 5—补偿电阻 6－陶瓷片 7－TiO2氧敏电阻 8－进气口 补偿电阻 20车 尾气测量
第二章： 第二章：第三节
气敏电阻
使用气敏电阻传感器（以下简称气敏电阻），可 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， 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。 再转换为电流、电压信号。 气敏电阻品种繁多，主要有可测量还原性气体和 气敏电阻品种繁多，主要有可测量还原性气体和 测量氧气浓度的两大类。 测量氧气浓度的两大类。 一、还原性气体传感器 所谓还原性气体就是在化学反应中能给出电子， 所谓还原性气体就是在化学反应中能给出电子， 化学价升高的气体。还原性气体多数属于可燃性气体， 化学价升高的气体。还原性气体多数属于可燃性气体， 例如石油蒸气、酒精蒸气、甲烷、乙烷、煤气、 例如石油蒸气、酒精蒸气、甲烷、乙烷、煤气、天然 氢气等。 气、氢气等。 测量还原性气体的气敏电阻一般是用SnO2、ZnO 测量还原性气体的气敏电阻一般是用 等金属氧化物粉料添加少量铂催化剂、 或Fe2O3等金属氧化物粉料添加少量铂催化剂、激活 剂及其它添加剂，按一定比例烧结而成的半导体器件。 剂及其它添加剂，按一定比例烧结而成的半导体器件。