传感器
传感器概述
dy(t ) y(t ) x(t ) dt
1.2 传感器的一般特性
(1)一阶传感器的单位阶跃响应
一阶传感器单位阶跃响应的通式：
dy(t ) y(t ) x(t ) dt
式中 x(t ) 、 (t ) 分别为传感器的输入量和输出 y 量，均是时间的函数，表征传感器的时间常数， 具有时间“秒”的量纲。 一阶传感器的传递函数：
1.1 基本概念
附：传感器组成示意图
敏感元件的输出作 为转换元件的输入
被测量
敏感 元件
转换 元件
转换 电路
电量
直接感受被测量
转化为电量参数
传感器组成示意图
1.1 基本概念
1.1.3 传感器的分类
物质定律如虎克定律 F = k x主要由物 质的性质决定
按工作机理分类 可分为物理型、化学型、生物型 按构成原理又分为：结构型、物性型和复合型三大类 无源传感器 按能量的转换分类 场的定律，如电场、磁场、物质场主 要由其结构参数决定 可分为能量控制型和能量转换型 按输入量分类 有源传感器 常用的有机、光、电和化学等传感器 按输出信号的性质分类 可分为模拟式传感器和数字式传感器
1.2 传感器的一般特性
以动态测温的问题为例说明传感器动态特性。 在被测温度随时间变化或传感器突然插入被测 介质中以及传感器以扫描方式测量某温度场的 温度分布等情况下，都存在动态测温问题，如 图所示:
动态测温
1.2 传感器的一般特性
传感器的种类和形式很多，但它们一般可以 简化为一阶或二阶系统。 高阶可以分解成若干个低阶环节。 对于正弦输入信号，传感器的响应称为频率 响应或稳态响应；对于阶跃输入信号，则称 为传感器的阶跃响应或瞬态响应。
《传感器介绍》课件
压力传感器
用于测量液体或气体的压力， 广泛应用于汽车、工业和医疗 设备。
光线传感器
测量光的强度和光谱，用于照 明、自动化和电子设备。
位置传感器
检测物体的位置和运动，用于 机器人、船舶和航空航天领域。
传感器如何工作？
1
传感器的基本原理
传感器利用物理、化学或其他原理感知并测量外部量，如电阻、电流或频率。
什么是传感器？
传感器是一种能够感知并测量外部物理量、化学量或其他特定信息的器件。 它们可靠地将这些信息转换为与之相关的电信号或数字信号，用于监测、控 制和应用。
传感器的应用
温度传感器
用于监测和控制温度，广泛应 用于工业、医疗和家居领域。
湿度传感器
测量空气中的湿度，用于气象、 农业和建筑领域的监测和控制。
1 传感器的作用
2 传感器的应用
传感器起着感知和测量外部信息的关键作用， 为现实世界与数字世界的交互提供基础。
传感器应用广泛，涵盖温度、湿度、压力、 光线等多个领域，为各行各业提供关键数据。
3 传感器的原理
传感器基于不同的物理或化学原理工作，将 外部信息转换为电信号或数字信号。
4 传感器的未来
传感器的发展将继续创新和突破，促进科技 和社会的进步与发展。
传感器的未来发展
传感器的发展趋势
新型传感器技术的出现，如纳 米传感器和柔性传感器，将拓 展传感器应用的边界。
传感器的应用前景
智能城市、医疗健康、工业自 动化等领域将成为传感器应用 的重点开发方向。
传感器的未来发展方向
传感器将更加小型化、智能化， 并融合其他技术，实现更广泛 的应用和更高的性能。
总结
Байду номын сангаас
对传感器的认识
对传感器的认识传感器是一种能够将物理量转化为电信号的装置，它可以感知周围环境的变化，并将这些变化转化为电信号，以便于计算机或其他设备进行处理和分析。
传感器的应用范围非常广泛，涉及到工业、医疗、农业、环保等多个领域。
在本文中，我们将对传感器的认识进行详细的介绍。
一、传感器的种类传感器的种类非常多，根据其测量的物理量不同，可以分为以下几类：1. 温度传感器：用于测量物体的温度，常见的有热电偶、热敏电阻等。
2. 压力传感器：用于测量物体的压力，常见的有压力传感器、压力变送器等。
3. 光学传感器：用于测量光的强度、颜色等，常见的有光电二极管、光敏电阻等。
4. 电磁传感器：用于测量电磁场的强度、方向等，常见的有霍尔传感器、电感传感器等。
5. 气体传感器：用于测量气体的浓度、压力等，常见的有气体传感器、气体检测器等。
6. 液体传感器：用于测量液体的流量、压力等，常见的有流量传感器、液位传感器等。
二、传感器的工作原理传感器的工作原理基本上都是将物理量转化为电信号，然后通过电路进行处理和分析。
以温度传感器为例，它的工作原理是利用热电效应，将温度转化为电信号。
当两个不同金属的接触处受到温度变化时，会产生电势差，这个电势差就是温度传感器输出的电信号。
三、传感器的应用传感器的应用非常广泛，下面列举几个常见的应用场景：1. 工业自动化：在工业生产中，传感器可以用于测量温度、压力、流量等参数，以便于控制生产过程，提高生产效率和质量。
2. 医疗设备：在医疗设备中，传感器可以用于测量患者的体温、心率、血压等参数，以便于医生进行诊断和治疗。
3. 农业领域：在农业领域，传感器可以用于测量土壤湿度、温度、光照强度等参数，以便于农民进行农作物的种植和管理。
4. 环保领域：在环保领域，传感器可以用于测量空气质量、水质等参数，以便于监测环境污染情况。
四、传感器的发展趋势随着科技的不断发展，传感器也在不断地发展和创新。
未来的传感器将具有以下几个特点：1. 小型化：未来的传感器将越来越小，可以嵌入到更多的设备中，以便于实现更多的功能。
传感器种类大全
传感器种类大全一、光学传感器光学传感器利用光的特性来探测物体的性质或运动。
典型的光学传感器包括光电二极管（photodiode）、光电晶体管（phototransistor）、激光传感器等。
二、压力传感器压力传感器可以测量物体受力的压力大小，常用于工业控制、医疗设备等领域。
常见的压力传感器包括压阻式传感器、电容式传感器、压电传感器等。
三、温度传感器温度传感器用于测量物体的温度，广泛应用于恒温控制、气象观测等领域。
常见的温度传感器有热敏电阻、热电偶、红外线温度传感器等。
四、湿度传感器湿度传感器用于测量空气或物体中的湿度水分含量，对于农业、气象等领域有重要作用。
典型的湿度传感器有电容式湿度传感器、电阻式湿度传感器等。
五、加速度传感器加速度传感器可以测量物体的加速度和振动情况，广泛应用于运动检测、车辆安全等领域。
常见的加速度传感器有压电式传感器、MEMS加速度传感器等。
六、液位传感器液位传感器可以用于测量液体或粉体物料的液位高度，常见于工业控制、化工等领域。
典型的液位传感器有浮子式传感器、电容式传感器、超声波液位传感器等。
七、位置传感器位置传感器用于测量物体的位置或运动信息，适用于机器人、GPS导航等领域。
常见的位置传感器有编码器、光电开关、GPS接收机等。
八、气体传感器气体传感器可以检测环境中各种气体的浓度，常用于空气质量监测、工业安全等领域。
典型的气体传感器包括气体探测器、电化学传感器、红外吸收传感器等。
九、力传感器力传感器可用于测量物体受力大小，广泛应用于起重机、材料测试等领域。
常见的力传感器包括应变式传感器、压力传感器等。
十、声音传感器声音传感器用于检测环境中的声音波动，常见于语音识别、安防监控等场景。
典型的声音传感器有麦克风传感器、声卡传感器等。
以上便是一些常见的传感器种类，它们在不同领域发挥着重要作用，推动着科技的不断进步。
高中物理--传感器
C. 物体M不动时，电路中没有电流
D. 物体M不动时，电压表没有示数
2、热电传感器
热电传感器是利用热敏电阻的阻值会随温度的变化而变化的原理制成的，
如各种家用电器（空调、冰箱、热水器、饮水机、电饭煲等）的温度控制、火
警报警器、恒温箱等。
例5：如图是一火警报警的一部分电路示意图。其中R2 为用半导
器。其中有一种是动圈式的，它的工作原理是在弹性
膜片后面粘接一个轻小的金属线圈，线圈处于永磁体
的磁场中，当声波使膜片前后振动时，就将声音信号 转变为电信号。下列说法正确的是
(B
)
A 该传感器是根据电流的磁效应工作的
B 该传感器是根据电磁感应原理工作的
C 膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变
D 膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电动势
受热时电阻值小，ab间电流大，电磁继电器磁性强，衔铁与下触点接 触，电铃响。
①将热敏电阻、小灯泡、学生用电源、滑动变阻器、开关串联接入继电器的a、b 端，如图示：
②将学生用电源与绿灯泡分别接入c、e之 间。
③将学生用电源与电铃分别接入c、d、之 间。
t° 变式：提高灵敏度，应该如何调节
滑动变阻器？
a bc d e
①风力大小F与θ的关系式； F=Mg·tanθ①
②风力大小F与电流表示数I/ 的关系式。思路？ tanθ=L//h②
I/=E/[R0+k(L-L/）] ③ E=I(R0+kL) ④ ③由此①装到置④所得测：F定 的Mhg最• (大kL风 Rk力0I)(/ 是I / 多I )少⑤？
F Mg L ⑥ 两种理解
例7.如图示，将一光敏电阻连入多用电表两表笔上，将多用电表的
名词解释传感器
名词解释传感器传感器是一种可以检测到一定范围内外部信号、环境及机体内部状态信号的装置，并将其转换成有意义的信号输出。
在不同的领域，传感器又有不同的名称。
例如，生理传感器也被称为生理感应器或生化感应器，测量物理量的传感器又叫物理传感器或物理变送器，检测声音和电信号的传感器又叫声音电气传感器或声音变送器。
传感器可以分为三大类：物理传感器、生理传感器和化学传感器。
物理传感器是指能够检测物理参量，如温度、湿度、压力、流量和光线等物理量的传感器。
生理传感器是指能够检测身体内部信号的传感器，如血氧饱和度、血压、心电图和脑电图等生理量的传感器。
化学传感器是指能够检测外部环境的化学参量的传感器，如气体浓度和含硫量等化学参量的传感器。
传感器本质上是信息转换器，能够将被测物理量、生理量或化学量，由物理参量转换为有意义的电学信号，并输出给控制器或显示系统进行处理，以实现对外部信息、环境及机体内部状态的检测和控制。
传感器可以根据用途分为两大类：检测型传感器和控制型传感器。
检测型传感器是指能够检测到某种信号的传感器，它们能够输出一定的电学信号，以满足控制系统对信号的要求；控制型传感器是指能够控制外部环境的传感器，它们能够根据检测到的信号，对外部环境施加一定的控制，以实现需要的目的。
传感器可以穿戴，也可以安装在微型电子设备中，能够在一定范围内检测到信号、环境及机体内部状态，并将其转换成有意义的信号输出。
由于它具有小型、节能、准确度高等优势，传感器在工业自动化、汽车科技、航空航天科技、生物技术、医疗健康、物联网、机器人等领域都有广泛的应用，它们不仅能够大大提高设备的工作效率，还能保证设备运行的稳定性和安全性。
目前，随着技术进步，人们正在开发更先进的传感器，以满足不断发展的科技对更多信号和环境的检测需求。
例如，高灵敏度传感器、节能传感器、多功能传感器、高速传感器等都在不断涌现，未来的传感器将有可能更加智能、功能更强大。
综上所述，传感器是一种可以检测到外部信号、环境及机体内部状态信号的装置，它们能够将被测物理量、生理量或化学量，由物理参量转换为有意义的电学信号，实现对外部信息、环境及机体内部状态的检测和控制。
列举常用的传感器
1.温度传感器：用于测量环境或物体的温度变化，例如热
敏电阻、热电偶和红外温度传感器等。
2.湿度传感器：用于测量空气或物体的湿度水分含量，例
如电容式湿度传感器和电阻式湿度传感器等。
3.压力传感器：用于测量气体或液体的压力变化，例如压
阻式传感器和压电式传感器等。
4.光敏传感器：用于检测光线的强度或光照变化，例如光
敏电阻和光电二极管等。
5.加速度传感器：用于测量物体的加速度或振动情况，广
泛应用于汽车、智能手机和运动追踪设备等。
6.位移传感器：用于测量物体的位移或位置变化，例如线
性变送器和旋转编码器等。
7.气体传感器：用于检测环境中的气体成分或浓度，例如
气体传感器、二氧化碳传感器和气体浓度传感器等。
8.触摸传感器：用于检测物体与其接触或靠近的情况，例
如电容式触摸传感器和电阻式触摸传感器等。
9.磁场传感器：用于检测周围磁场的强度或方向，例如霍
尔传感器和磁电阻传感器等。
10.声音传感器：用于检测声音或声压水平，例如麦克风和
声音传感器等。
这只是传感器的一小部分，实际上还有许多其他类型的传感器，如重力传感器、光谱传感器、气体质量传感器等，每种
传感器都有其特定的应用领域和工作原理。
常用式传感器的原理和应用
常用式传感器的原理和应用1.温度传感器：原理：温度传感器是通过测量物体的热量来确定其温度的。
常见的温度传感器有热敏电阻、热电偶和红外传感器等。
应用：温度传感器广泛应用于气候控制、温度监控、医疗设备、食品加工和汽车等领域。
2.湿度传感器：原理：湿度传感器是通过测量空气中水分含量来确定湿度的。
常见的湿度传感器有电容式湿度传感器和电阻式湿度传感器等。
应用：湿度传感器广泛应用于气象、农业、环境监测、工业生产和电子设备等领域。
3.压力传感器：原理：压力传感器是通过测量物体受力大小来确定压力的。
常见的压力传感器有压阻式传感器、压电传感器和电容式传感器等。
应用：压力传感器广泛应用于工业自动化控制、汽车工业、航空航天、医疗设备和气候监测等领域。
4.光电传感器：原理：光电传感器是通过光电效应将光信号转化为电信号的传感器。
常见的光电传感器有光敏电阻、光电二极管和光电三极管等。
应用：光电传感器广泛应用于自动门、光电开关、光电编码器和光电计数器等领域。
5.位移传感器：原理：位移传感器是通过测量物体位置的变化来确定位移的。
常见的位移传感器有光电编码器、电感式传感器和激光测距传感器等。
应用：位移传感器广泛应用于机械工业、机器人、航空航天、自动化生产和测量仪器等领域。
6.加速度传感器：原理：加速度传感器是通过测量物体所受加速度的依据，从而确定物体的运动状态。
常见的加速度传感器有微机电系统（MEMS）加速度传感器和压电传感器等。
应用：加速度传感器广泛应用于汽车工业、智能手机、电子游戏、航空航天和体育健身等领域。
7.气体传感器：原理：气体传感器是通过测量空气中特定气体浓度来确定气体的种类和浓度。
常见的气体传感器有电化学传感器、红外传感器和半导体传感器等。
应用：气体传感器广泛应用于环境监测、工业生产、气体检测和安全防护等领域。
8.声音传感器：原理：声音传感器是通过测量声压水平来确定声音的强度和频率。
常见的声音传感器有电容式麦克风传感器和压电传感器等。
常用传感器及芯片
常用传感器及芯片摘要：一、传感器概述1.传感器定义与作用2.传感器的分类二、常见传感器介绍1.温度传感器2.湿度传感器3.压力传感器4.光线传感器5.距离传感器6.指纹传感器三、传感器与芯片的关联1.传感器芯片的定义与作用2.常见传感器芯片的类型与特点四、传感器在我国的应用与发展1.我国传感器产业的现状2.我国传感器产业的发展趋势五、传感器在未来的展望1.新型传感器的研发与应用2.传感器在物联网、人工智能等领域的潜力与应用正文：一、传感器概述传感器是一种能够感受到被测量的信息，并按照一定的规律转换成可用输出的器件或装置。
它在我们日常生活中有着广泛的应用，如智能家居、健康医疗、工业生产等。
传感器可以按照不同的分类标准进行分类，如工作原理、测量种类等。
二、常见传感器介绍1.温度传感器：用于测量环境或物体的温度，如热电偶、热敏电阻等。
2.湿度传感器：用于测量环境或物体的湿度，如电容式湿度传感器等。
3.压力传感器：用于测量物体所受到的压力，如硅压阻式压力传感器等。
4.光线传感器：用于测量环境的光线强度，如光敏电阻、光电二极管等。
5.距离传感器：用于测量物体之间的距离，如红外距离传感器、超声波距离传感器等。
6.指纹传感器：用于采集指纹信息，如电容式指纹传感器、光学指纹传感器等。
三、传感器与芯片的关联传感器芯片是将传感器与微处理器、信号处理器等集成在一起的芯片。
它能够实现对传感器的数据采集、处理和传输等功能。
常见的传感器芯片有单片机、微控制器、ASIC 等。
四、传感器在我国的应用与发展我国传感器产业经过多年的发展，已经形成了一定的产业规模和体系。
然而，与发达国家相比，我国传感器产业在技术水平、产品质量等方面仍有一定差距。
未来，我国传感器产业将加大研发投入，提高产业整体水平，以满足国家经济和科技发展的需求。
五、传感器在未来的展望随着科技的进步，新型传感器不断研发成功并投入应用，如量子传感器、生物传感器等。
传感器分类及20种常见传感器
传感器分类及20种常见传感器目录1.常用传感器的分类 (1)1.1.按被测物理量分类 (1)1.2.按工作的物理基础分类 (2)2. 20种常见的传感器 (2)2. 1. 温度传感器(TemPeratUreSenSor)： (2)2. 2. 湿度传感器(HUmidity Sensor) ： (2)2. 3. 光敏传感器(Light Sensor)： (2)2. 4. 声音传感器(SoUnd Sensor) ： (3)2. 5. 压力传感器(PreSSUre Sensor)： (3)2. 6. 位移传感器(PoSition Sensor)： (3)2. 7.加速度传感器(ACCelerometer)： (3)2. 8. 磁感应传感器(MagnetiC Sensor) ： (4)2. 9. 接近传感器(ProXirnity Sensor) ： (4)2. 10. 电容传感器(CaPaCitiVe Sensor)： (4)2. 11. 气体传感器(GaSSenSor)： (5)2. 12. 颜色传感器(ColOrSenSor)： (6)2. 13. 生物传感器(BiOIogiCaISenSor)： (7)2. 14. 速度传感器(SPeedSenSor)： (8)2. 15. 重量传感器(WeightSenSor)： (9)2. 16. 红外传感器(InfraredSenSor)： (9)2. 17. 压敏传感器(PreSSUre-SenSitiVeSenSOr)： (10)2. 18.射频识别传感器(RFlD)： (11)2. 19. 光电传感器(PhotOdeteCtOr)： (13)2. 20.位角传感器(AngUIar Position Sensor)： (14)1.常用传感器的分类Ll.按被测物理量分类机械量：长度、厚度、位移、速度、加速度、转数、质量，重量、力、压力、力矩;声：声压、噪声;温度：温度、热量、比热;磁：磁通、磁场;光：亮度、色彩。
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SnO2气体传感器研究及其进展1.传感器的发展历史及现状传感器技术是一项当前世界令人瞩目的迅速发展起来的高新技术之一,也是当代科学技术发展的一个重要标志。
气体传感器作为传感技术的一个重要分支,同样受到了广泛重视。
1962年,日本人清山哲郎发现了氧化物半导体薄膜的气敏效应,并于同年研制出了第一只Zn0半导体薄膜气体敏感元件。
1968年,半导体气体敏感元件在日本投入市场,使半导体气体敏感元件得到了迅速发展。
此后,人们又研制了其它材料的半导体气体敏感元件,如Fe2O3,ZnSnO3,WO3,In2O3,,Nb2O5以及有机材料的气体敏感元件,从而开辟了气体敏感元件的新天地。
随着科学技术的发展,工业生产规模逐渐扩大,产品种类不断增多,在生产中使用的气体原料和生产过程中产生的气体种类和数量也不断增多。
这些气体中有些是易燃易爆的气体、有些是毒性气体,他们的泄漏不仅污染环境,而且易产生爆炸、火灾及使人中毒等恶性事件。
随着人类生活水平的不断提高,液化石油气、天然气及城市煤气作为家庭用燃料迅速普及,这些气体的泄漏引起的爆炸和火灾事故也严重威胁人们的生命财产安全。
因此,对这些气体作出快速准确的检测和监控是十分必要的。
同时,随着科技的发展,气敏元件可与大规模集成电路、计算机等结合起来,其应用领域正在不断扩展,这些方面都促进了气体传感器的发展。
2.SnO2传感器诞生的优势及不足气体传感器的核心部件是气体敏感元件,主要由气敏材料制成。
气敏材料是一种功能材料,遇到特定的气体时,在一定条件下其物理化学性质将随外界气体种类、浓度的变化而发生一定的变化。
气体传感器应用最为广泛的敏感材料是半导体金属氧化物。
而SnO2作为半导体金属氧化物(Eg=3．6eV)，由于其优越的光学、电学以及催化等性能，成为当今研究最深入，应用最广泛的气敏材料，并广泛应用于气体传感器、催化剂、锂离子电池、太阳能电池以及光催化设备。
尽管SnO2相对于其它材料有着较高的灵敏度和较快的反应时间等优势，但其应用依旧受到使用温度、水蒸汽中毒以及选择性差等因素的限制。
这些限制严重影响了SnO2气体传感器的进一步推广。
为了改进这些性能，可以从SnO2气敏材料的改进（主要有利用材料的表面效应、通过掺杂贵金属、盐、氧化物等物质以提高选择性、敏度或降低使用温度、制备单晶SnO2等）与开发以及SnO2气体传感器的设计改进与开发这两方面探讨SnO2气体传感器的发展方向，借助新技术和新原理，改进材料，增加新功能，从而推动SnO2气体传感器的微型化，集成化和智能化的发展。
3.传感器的用途SnO2是一种重要的半导体传感器材料,用它制备的气敏传感器具有灵敏度高、工作温度低的特点,被广泛用于各种可燃气体、工业废气、环境污染气体以及其他各种有害气体的检测和预报。
以SnO2为基制备的湿敏传感器,在改善室内环境、物资储藏、精密仪器设备机房以及图书馆、美术馆、博物馆等场所有广泛的用途。
SnO2气敏传感器能检测H2、CH4、丙烷、丁烷、天然气等可燃性气体,CO、NH3、H2S等有毒气体,乙酸、甲苯、二甲苯、汽油等有机溶剂和氟利昂、烟雾、鱼、肉的鲜度等。
研究发现贵金属Pt,Pd等能明显提高SnO2气敏材料的响应速度,缩短瞬态过程,各种增敏剂和添加剂能够显著改善SnO2气敏元件的选择性和灵敏度。
Fe2O3也是研究较多的一种气敏材料。
α-Fe2O3对乙炔、丙酮、乙醇等可燃气体表现出较高灵敏度,α-Fe2O3对异丁烷、丙烷的灵敏度较高。
主体材料为复合金属氧化物的半导体气敏材料,主要为钙钛型(ABO3)和K2NiF4型(A2BO4)两种结构。
绝大多数半导体复合金属氧化物气敏元件对乙醇气体有很高的灵敏度,例如CdSnO3、ZnFe2O4、CdFe2O4等对C2H5OH都有较高的灵敏度和选择性,而对其他还原性气体灵敏度很低。
SnO2气体传感器由于具有以下几个显著特点而受到了较多关注:(1)SnO2对大多数气体均敏感,具有较广泛的应用性。
(2)可以通过在SnO2材料中掺杂不同的物质调节元件阻值大小,从而达到进行气敏测试的目的。
(3)可以通过在SnO2材料中掺杂不同的物质改变元件的选择性,从而提高元件对于某种气体的响应。
如在SnO2材料中掺杂Th可提高对CO的响应,在SnO2材料中掺杂CaO可提高对C2H5OH的响应,在SnO2材料中掺杂Ni可提高对H2的响应等等。
4.纳米SnO2的制备及前景在SnO2中加入一定量的CoO、Nb2O5、Co2O3、Ta2O5、Cr2O3等,可制成阻值不同的压敏阻,在电力系统、电子线路、家用电器等各种装置中,尤其在高性能浪涌吸收、过压保护、超导移能和无间隙避雷器等方面都有广泛的用途。
此外,SnO2具有特定的导电性和反射红外辐射的特性,对可见光具有良好的通透性,在水溶液中具有优良的化学稳定性,在光电子装置、液晶显示、太阳能电池、透明导电电极、防红外探测保护等领域也有广泛的用途。
与传统SnO2相比,由于SnO2纳米材料具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应,因而在光、热、电、声、磁等物理特性以及其他宏观性质方面都会发生显著的变化。
所以可以通过纳米材料的运用来改善传感器材料的性能。
随着气体检测的广泛应用，SnO2传感器正引起越来越多的关注。
基于对SnO2气敏材料的气敏机理进行综合性阐述的基础之上，从气敏材料和传感器设计两方面重点分析了SnO2气体传感器气敏性能的影响因素，并着重分析了运用当前纳米技术制备SnO2传感器的研究进展，进一步讨论了SnO2传感器发展的研究方向与前景。
5.SnO2可以用来制作传感器的本质特点在讲述其他方面前先来了解一下SnO2:表面控制型机理：SnO2:属于N型半导体材料,它的多数载流子是导带电子,由于掺杂和偏离化学计量使它的表面有许多活性中心,当气体和它接触时会发生吸附现象,吸附气体从半导体表面获取电子。
当遇到02时,就形成氧负离子吸附层,则表面多数载流子(导带电子)浓度减小,呈现高电阻状态。
接触到还原性气体时,与吸附氧发生反应后释放出电子,使表面多数载流子浓度增大,器件电阻降低,呈现气敏性。
SnO2是一种重要的气体传感器材料。
早期研究已发现:纳米SnO2晶粒具有良好的透光、导电、红外反射和气敏性能,而减小SnO2晶粒的尺寸是提高传感器稳定性和灵敏度的关键之一。
纳米SnO2的制备、结构表征和有关性能的研究已有报导。
与传统晶体和非晶材料相比,纳米材料表面和晶界具有更多原子,而使得纳米材料表现出许多特性。
然而,SnO2纳米微晶具有强极性和较高的表面能,但有机(高聚物)基体一般为弱极性和低表面能,使两者形成纳米复合材料极有难度,而对纳米粒子进行表面包覆可使其表面具有疏水性来使纳米SnO2微晶均匀分散在有机基体中。
一般来说,由于小尺寸效应与表面效应,纳米SnO2具有特殊的光电性能和气敏性能,而SnO2材料的气敏效应是晶粒表面控制型的,比表面积大,则气敏性能好。
这使得研究制备SnO2的方法成了当前研究的热点之一。
制备纳米SnO2的方法主要有溅射法、喷雾化法、气相沉积法、等离子体法、水热法和沉淀法及微乳液法等。
经过大量实验研究发现:在Sn(OH)4沉淀前后的不同时间,加入DBS所制得纳米SnO2尺寸相差较大。
用普通Sn(OH)4直接与DBS包覆来制备SnO2粉末,其传感器的稳定性和灵敏度更高,更能满足实际运用的需求。
通过实验得到以下结论(1)纳米微粒比表面积大,表面键态、电子态不同于颗粒内部,配位不全导致悬挂键大量存在。
(2)用表面张力(或表面自由能)来量度的话,分得很细的固体有生长成为较大颗粒而使其总表面积减小的倾向,而这种倾向就反映在小颗粒的溶解度S代替。
分子的溶解度越大,颗粒粒径越小。
(3)用液相法生成固相的微粒时要经过成核、生长、聚结团聚等过程。
在异相成核作用中,溶液中混有的固体微粒起着晶种的作用,诱导沉淀的形成。
(4)经过一系列实验分析证明:用DBS直接包覆Sn(OH)4分子制备的纳米SnO2粉体,即在Sn(OH)4沉淀后再包覆表面阴离子活性剂能制得粒径更小的微粒,更能满足气敏性能要求。
SnO2的传感性能对其粒径和比表面积的大小有很强的依赖性,其比表面积越大,越有利于气体吸附与表面反应,越容易获得灵敏度高、选择性好的气敏元件。
由于纳米材料具有粒度小、比表面积大、相对气体阻抗变化大等优点,因而可以满足气体传感器灵敏度高、使用温度低、检测范围宽的要求。
为此,SnO2纳米颗粒、:SnO2纳米介孔、SnO2:纳米带SnO2:纳米棒等各种纳米结构的SnO2:材料及其气敏感特性的研究引起了广大学者的兴趣SnO2,:气敏材料的纳米化成为提高SnO2气体灵敏度的主要途径。
研究表明,相对于传统SnO2:材料,SnO2:纳米颗粒等各种纳米结构SnO2:材料的气体敏感性具有灵敏度高、选择性和稳定性好等性。
6.针对提高SnO2传感器灵敏度的改性及实际应用及其结果为了提高传感器的灵敏度，在已知A1203可能的情况下，采用共溶溶胶凝胶法及半透膜渗析技术,合成SnO2:纳米粉体。
采用旁热式结构,制成了A123(R)修饰SnO2双层膜的气体传感器。
通过TEM、SEM分析方法分别对SnO:粉体、敏感膜以及A1203(掺质量分数3%Pt)表面催化层的表面形貌进行观察和表征。
实验结果表明,A1203(掺质量分数3%Pt)修饰SnO2:双层膜气体传感器对甲烷有好的选择性和较高的灵教度。
目前,液化石油气检测装置是多种多样的,SnO2气体传感器具有稳定、使用寿命长等优点,很适合开发轻便易携的报警器装置。
根据对液化石油气的检测来寻找有效的检测方式。
根据对SnO2气体传感器的加热方式,有静态检测方法和动态检测方法2种不同的工作方式。
静态检测方法是SnO2传感器在恒定的外加热电压下工作。
只要检测气体与传感器表面发生吸附及氧化反应,传感器就会产生响应,它的缺点是干扰气体多、选择性差。
动态检测方法就是对SnO2传感器施加周期性可变的加热电压,通过传感器对检测气体的响应信号特征来判断气体种类。
动态检测方法可以有效地排除干扰,提高传感器的选择性,但信号识别系统要相对复杂一些。
理论分析表明,SnO2传感器的动态检测方法是建立在半导体电导率温度依赖特性的基础上的。
半导体的电导率是载流子浓度和迁移率的函数,而载流子浓度和迁移率都是温度的函数,所以半导体的电导率是温度的函数。
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