气敏传感器的应用
气敏传感器的应用是怎样的呢
气敏传感器的应用是怎样的呢气敏传感器是一种能够检测气体浓度的传感器，广泛用于空气质量监测、工业过程控制、卫生与环保等领域。
气敏传感器的应用非常多样化，下面将分别介绍其主要应用场景。
1. 空气质量监测随着城市化进程的加速，空气污染问题越来越严重，对人民健康造成了极大威胁。
气敏传感器可以监测室内和室外的空气质量，检测二氧化碳、一氧化碳、挥发性有机物等有害气体的浓度，并及时报警，提醒人们注意呼吸健康。
2. 工业过程控制气敏传感器在工业领域中起到了重要的作用，可以检测工业过程中的各种气体浓度，以确保生产过程的安全和质量。
例如，在石油化工行业，气敏传感器可以检测各种化学品的浓度，确保生产过程的正常进行。
3. 卫生与环保在卫生与环保领域，气敏传感器也发挥着重要的作用。
例如，在医院中，气敏传感器可以检测手术室中的气体浓度，避免病人受到有害气体的伤害。
在环保领域，气敏传感器可以监测大气污染物的浓度，帮助环保部门及时采取措施。
4. 智能家居在智能家居领域中，气敏传感器也用得非常广泛。
例如，在厨房中，气敏传感器可以监测天然气和液化气的浓度，及时报警，避免发生燃气泄漏事故。
在浴室中，气敏传感器可以监测二氧化碳和湿度的浓度，确保浴室内的空气清新干爽。
5. 智慧城市随着智慧城市建设的加速，气敏传感器在城市管理中也扮演着不可或缺的角色。
例如，在城市中安装气敏传感器可以检测空气污染物的浓度，并及时向市民发布相关信息，帮助大家做好自我保护。
综上所述，气敏传感器应用广泛，可以涵盖空气质量监测、工业过程控制、卫生与环保、智能家居以及智慧城市等多个领域。
对于提高人们生活的安全和质量，具有重要的意义。
气敏传感器
蜂鸣器
R1
气敏传感器
R3
SCR
~U
R6
R2
R4
W
R5
氖管 NTC电阻
PTC电阻 氖管 B R2
R3
BCR BZ 蜂鸣器 R4
~U
气敏传感器
R1
图为正温度系数热敏电阻(R2)的延时电路。 刚通电时，其电阻值也小，电流大部分经热敏电阻回到变压 器，蜂鸣器(BZ)不发出报警。当通电1～2min后，阻值急剧 增大，通过蜂鸣器的电流增大，电路进入正常的工作状态。
3.2 应用举例
例1：家用可燃性气体报警器电路。
B
R
~220V 氖管Biblioteka 气敏传感器BZ 蜂鸣器
家用可燃性气体报警器电路
图是设有串联蜂鸣器的应用电路。随着环境中可燃性气体浓 度的增加，气敏元件的阻值下降到一定值后，流入蜂鸣器的 电流，足以推动其工作而发出报警信号。
例2：实用酒精测试仪（测试驾驶员醉酒的程度）。
（2）薄膜型
在石英基片上蒸发或溅射一层半导体薄膜
制成（厚度0.1μm以下）。上下为输出电极和加
热电极，中间为加热器。 金属氧化物 输出极 加热器
薄膜型
加热电极
2.3 工作原理
元件加热到稳定状态，当有气体吸附时，吸附分子在气敏元 件表面自由扩散(物理吸附)，一部分吸附分子被蒸发掉，一部 分吸附分子产生热分解固定在吸附处(化学吸附)。 当半导体的功函数大于吸附分子的离解能，吸附分子向半导 体释放电子成为正离子吸附，半导体载流子数增加，半导体 电阻率减少，阻值降低。具有正离子吸附倾向的气体被称为 还原性气体(例H2、CO、炭氢化合物和酒类等)。 当半导体的功函数小于吸附分子的电子亲和力，吸附分子从 半导体夺走电子成为负离子吸附，半导体载流子数减少，电 阻率增大，阻值增大。具有负离子吸附倾向的气体被称为氧 化性气体(例O2、NOx等)。
气敏传感应用
PTC电阻 B R2
R3 BCR
气敏传感器 R1 BZ 蜂鸣器
R4
3、检测工作电路
这是气敏元件应用电路的主体部分。 下图是设有串联蜂鸣器的应用电路。随着环境中可燃性气体浓度 的增加，气敏元件的阻值下降到一定值后，流入蜂鸣器的电流， 足以推动其工作而发出报警信号。
B
R
~220V 氖管
气敏传感器 BZ 蜂鸣器
气敏传感器的应用
引言
燃气(人工煤气、天然气、液化石油气)的普及，提高了生 产效率、市民的生活质量，但在使用燃气的过程中，因燃气 泄漏、废气等原因造成的燃气爆炸、中毒等意外事故时有发 生，给人们的生命和财产安全带来了严重的威胁，因此安全 使用燃气一直是燃气主管部门工作的重中之重。燃气泄漏报 警器能有效监测环境中可燃气体或毒性气体(如CO)的浓度， 一旦其浓度超出报警限定值，就能发出声光报警信号，并且 能自动开启排风扇把燃气排出室外，甚至能通过联动装置自 动切断燃气供应防止燃气继续泄漏，起到安全防范的作用。 但报警器选用得是否合理，直接关系到其功能的充分发挥。 该设计所研究的可燃性气体报警器正是应这种要求而开发的。
图2 接触燃烧式气敏传感器结构与电路原理
接触燃烧式气敏传感器一般用于石油化工、造船厂、矿山及隧 道等场合，以检测石油类可燃烧性气体的存放情况和防止危险事 故发生。
优点：对气体选择性好，线性好，受温度、湿度影响小，响应快。 缺点：对低浓度的可燃性气体的气体敏感度低，敏感元件受到催 化剂的侵害后其特性锐减，金属丝易断。
1、气敏传感器的分类
接触燃烧式气敏元件 金属氧化物半导体气敏元件 电化学气敏传感器 2、半导体气敏元件的特性参数 将电阻型气敏元件在常温下洁净空气中的电阻值，称为气敏元件(电阻型)的固有电 阻值，表示为Ｒａ。一般其固有电阻值在(103～105)Ω范围。 测定固有电阻值Ｒａ时, 要求必须在洁净空气环境中进行。由于经济地理环境的差 异，各地区空气中含有的气体成分差别较大，即使对于同一气敏元件，在温度相 同的条件下，在不同地区进行测定，其固有电阻值也都将出现差别。因此，必须 在洁净的空气环境中进行测量。
气敏传感器的应用
氧气浓度测量传感器
可用于测汽车尾气
二氧化钛氧浓度传感器
半导体材料二氧化钛（TiO2）属于N型半导体， 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 二氧化钛晶格，改变了半导体的电阻率，使其电阻 值增大。
TiO2氧浓度传感器结构及测量转换电路 1－外壳（接地）2－安装螺栓 3－搭铁线 6－陶瓷片 7－TiO2氧敏电阻 8－进气口 4－保护管 5—补偿电阻 9－引脚
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 7—加热感器
二氧化碳传感器
一 氧 化 碳 传 感 器
甲 烷 传 感 器
NH3传感器
甲醛传感器
有毒气体传感器
气敏传感器的应用
气敏传感器能够检测气体的种类及主要检测场所
MQN型气敏电阻结构及测量电路
适用范围：可燃 性气体和可燃性 液体蒸汽（天然 气、液化石油气、 煤气、一氧化碳、 烷烃、烯烃、醇 类、汽油、煤气） 及烟雾。
功能：可用于可 燃性气体的检测、 检漏
MQN型气敏半导体器件是由塑料底座、电极引线、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（下图中的左边铂 丝）为加热电极兼工作电极。 气敏电阻工作时必须加热到200300℃，其目的是 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）。
半导体气敏传感器的机理
{
半导体
P型 P型 N型 N型
氧化性气体 （电子获得型）
还原性气体 （电子给予型）
N型半导体
{
P型半导体
氧化性气体 还原性气体 氧化性气体 还原性气体
气敏传感器的原理与应用
气敏传感器的原理与应用1. 气敏传感器的概述•气敏传感器是一种可以检测和测量气体浓度的装置，常用于环境监测、工业生产和安全检测等领域。
•气敏传感器的原理基于气体与传感器元件之间的相互作用，通过测量元件的电阻、电容或其他属性变化来判断气体的浓度。
2. 气敏传感器的工作原理• 2.1 电化学型气敏传感器–电化学传感器使用化学反应来检测气体浓度，常见的有电池式气体传感器和电解池式气体传感器。
–电化学传感器通过气体与传感器内部的电极相互作用产生电流或电势变化，进而测量气体浓度。
• 2.2 电阻型气敏传感器–电阻型传感器利用气体对敏感材料电阻的影响来测量气体浓度，常见的有氧气传感器、CO传感器等。
–当敏感材料暴露在目标气体中时，其电阻会随气体浓度的变化而变化，可以通过测量电阻的变化来获得气体浓度信息。
• 2.3 光学型气敏传感器–光学型传感器利用气体分子对光的吸收或发射特性来测量气体浓度，常见的有红外线气敏传感器、紫外线气敏传感器等。
–这类传感器通过测量气体吸收或发射的光强的变化来判断气体浓度。
3. 气敏传感器的应用• 3.1 环境监测–气敏传感器可以用于室内和室外空气质量监测，例如检测空气中的二氧化碳、甲醛等有害气体。
–在工业污染防治中，气敏传感器也能用于监测废气排放情况，确保生产过程的环保合规。
• 3.2 仪器设备–气敏传感器可以应用于仪器设备中，例如气体检测仪、火灾报警器等，及时发现和报警气体泄露或火灾等灾害。
–在医疗设备中，气敏传感器可以用于检测患者呼吸气体的成分，帮助医生进行病情诊断。
• 3.3 智能家居–气敏传感器可以应用于智能家居系统中，例如监测室内温度、湿度、甲醛等有害气体浓度，提醒用户开窗通风。
–在智能安防领域，气敏传感器可以配合视频监控系统，检测烟雾和有毒气体，实现及时报警和紧急处理。
4. 气敏传感器的发展趋势• 4.1 小型化–随着微电子技术的发展，气敏传感器逐渐实现了更小型化的设计，可以更方便地嵌入到各种设备和系统中。
气敏传感器用途
气敏传感器用途气敏传感器是一种能够感知气体浓度的传感器，它可以将气体的浓度转化为电信号输出。
气敏传感器的用途非常广泛，下面将从以下几个方面介绍气敏传感器的用途。
1. 空气质量监测气敏传感器可以用于监测室内和室外的空气质量。
在室内，气敏传感器可以监测有害气体的浓度，如甲醛、苯等有害物质的浓度，以保障人们的健康。
在室外，气敏传感器可以监测环境中的污染气体的浓度，如二氧化硫、氮氧化物等，以评估空气质量，并为环境保护部门提供数据支持。
2. 工业安全监测气敏传感器可以用于工业场所的安全监测。
在化工厂、煤矿等危险场所，气敏传感器可以监测可燃气体的浓度，如甲烷、乙炔等，及时发现并预警潜在的爆炸危险。
同时，气敏传感器也可以监测有毒气体的浓度，如硫化氢、氰化氢等，以保障工人的生命安全。
3. 智能家居气敏传感器可以应用于智能家居系统中，实现对家庭环境的监测和控制。
通过安装气敏传感器，可以实时监测室内空气中的有害气体浓度，如一氧化碳、烟雾等，当浓度超过安全阈值时，系统可以自动报警并采取相应的措施，如打开新风系统、关闭燃气阀门等，以保障家人的安全。
4. 智慧城市建设气敏传感器可以用于智慧城市建设中的环境监测。
通过在城市各个角落安装气敏传感器，可以实时监测环境中的有害气体浓度，并将数据传输到中心控制系统，以实现对城市空气质量的动态监测和评估。
这些数据可以用于城市规划和环境政策的制定，以改善城市居民的生活质量。
5. 农业温室控制气敏传感器可以应用于农业温室中，实现对温室环境的监测和控制。
通过安装气敏传感器，可以实时监测温室内的二氧化碳浓度、湿度等参数，并根据监测到的数据调节温室的通风、加湿等系统，以提供最适宜的生长环境，提高农作物的产量和质量。
总结：气敏传感器的用途非常广泛，主要包括空气质量监测、工业安全监测、智能家居、智慧城市建设和农业温室控制等领域。
随着技术的不断进步，气敏传感器的应用将会越来越广泛，为人们的生活和工作带来更多的便利和安全。
气敏传感器
气敏传感器气敏传感器是一种检测特定气体的传感器，用来检测气体类别、浓度和成分。
它主要包括半导体气敏传感器、接触燃烧式气敏传感器和电化学气敏传感器等，其中用的最多的是半导体气敏传感器。
它的应用主要有：一氧化碳气体的检测、瓦斯气体的检测、煤气的检测、氟利昂（R11、R12）的检测、呼气中乙醇的检测、人体口腔口臭的检测等等。
它将气体种类及其与浓度有关的信息转换成电信号，根据这些电信号的强弱就可以获得与待测气体在环境中的存在情况有关的信息，从而可以进行检测、监控、报警；还可以通过接口电路与计算机组成自动检测、控制和报警系统。
由于气体种类繁多, 性质各不相同，不可能用一种传感器检测所有类别的气体，因此，能实现气-电转换的传感器种类很多，按构成气敏传感器材料可分为半导体和非半导体两大类。
目前实际使用最多的是半导体气敏传感器，因此本文主要讲述半导体气敏元件的有关原理及应用。
半导体气敏传感器是利用待测气体与半导体表面接触时，产生的电导率等物理性质变化来检测气体的。
按照半导体与气体相互作用时产生的变化只限于半导体表面或深入到半导体内部，可分为表面控制型和体控制型，前者半导体表面吸附的气体与半导体间发生电子接受，结果使半导体的电导率等物理性质发生变化，但内部化学组成不变；后者半导体与气体的反应，使半导体内部组成发生变化，而使电导率变化。
按照半导体变化的物理特性，又可分为电阻型和非电阻型，电阻型半导体气敏元件是利用敏感材料接触气体时，其阻值变化来检测气体的成分或浓度；非半导体式气敏元件则是根据气体的吸附和反应，使其某些关系特性发生改变，来对气体进行直接或间接的检测，如二极管伏安特性和场效应晶体管的阈值电压变化来检测被测气体的。
表1为半导体气敏元件的分类：表1 半导体气敏元件的分类气敏传感器是暴露在各种成分的气体中使用的，由于检测现场温度、湿度的变化很大，又存在大量粉尘和油雾等，所以其工作条件较恶劣，而且气体对传感元件的材料会产生化学反应物，附着在元件表面，往往会使其性能变差。
气敏传感器工作原理及应用
气敏传感器工作原理及应用气敏传感器是一种能够感知气体浓度变化并将其转化为电信号的传感器。
它是通过一种特别的物理或化学反应来实现的，当特定气体分子接触到传感器的感应层时，会产生化学反应或物理性质的变化，这种变化可以被传感器检测到并转化为电信号输出。
一般来说，气敏传感器可以分为两大类：基于电阻变化的传感器和基于电容变化的传感器。
基于电阻变化的传感器中最常见的是金属氧化物半导体传感器（MOS）。
这类传感器的感应层由一种或多种金属氧化物组成，当目标气体与感应层接触时，其电阻值会发生变化，这种变化与目标气体浓度呈正相关。
例如，常用的氧气传感器就是利用金属氧化物感应层的电阻值变化来检测氧气浓度的。
基于电容变化的气敏传感器则是通过感应层与探测电极之间的电容变化来检测气体浓度的。
当目标气体接触到感应层时，感应层的电容值会发生变化，这种变化可以由传感器测量电路检测到并转化为电信号输出。
气敏传感器广泛应用于许多领域，以下是一些常见的应用示例：1.空气质量监测：气敏传感器可以用于监测室内和室外空气中的有害气体浓度，如CO2、CO、甲醛等，用于提醒人们做好防护措施，保障健康。
2.工业安全监测：在工业生产中，许多化学物质具有毒性或易燃性，气敏传感器可以用于检测这些气体浓度，及时发现异常情况并采取相应措施，确保工作环境的安全。
3.火灾报警系统：气敏传感器可以用于检测火灾产生的有害气体，如烟雾、一氧化碳等，一旦检测到异常浓度，可以及时发出警报并采取紧急措施。
4.环境污染监测：气敏传感器可以用于监测大气中的有害气体浓度，如二氧化硫、氮氧化物等，帮助评估环境污染程度和制定相应防治措施。
5.智能家居：气敏传感器可以用于检测厨房或浴室中的有害气体，如煤气泄漏、液化气泄漏等，及时发出警报并切断气源，避免潜在的安全隐患。
总结起来，气敏传感器通过感应层与目标气体的相互作用来感知气体浓度变化，具有灵敏度高、响应速度快等特点，可广泛应用于环境监测、工业安全、火灾报警等领域，起到保护生命和财产安全的重要作用。
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气敏传感器的应用
摘要：介绍其敏传感器的现状和发展趋势。
随着科技技术的发展，检测技术为重要的科技手段之一。
随着微电子技术的发展和普及，传感器称为新的市场需求，对传感器的性能，用途日益有着新的要求和研究价值。
引言：随着科技的发展，针对围绕着生活和工业等周围的气体中的有害物质的测定，成为了一项重要的难题。
其中其敏传感器为其中味重要的科研课题。
目前的气敏传感器应用到气体探测器、烟雾报警器、虚拟嗅探犬、酒精浓度测试器等领域。
1.气敏传感器的主要特征
气敏传感器大致是为了检测气体成分和含量为目的研究的传感器。
包括物理和化学方法。
气敏传感器主要分为，：半导体型气敏传感器、电化学型气敏传感器、固体电解质气敏传感器、接触燃烧式气敏传感器、光化学型气敏传感器、高分子气敏传感器等。
还有红外吸收型、石英振荡型、光线型、热传导型、声表面波型、气体色谱法等。
电阻式半导体气敏元件是根据半导体接触到气体时其阻值的改变来检测气体的浓度；接触燃烧式气体传感器是基于强催化剂是气体在其表面燃烧时产生热量，使传感器温度上升；电容式传感器是利用敏感材料给付气体后其家电常数发生改变导致电容变化；电化学式气体传感器，主要利用两个电极之间的化学电位差，一个在气体中测量气体浓度，另一个固定的参比电极。
红外吸收型传感器，当红外光通过待测气体时，这些气体分子对特定波长的红外光游戏手，其吸收关系服从朗伯比尔吸收定律，通过光强的变化测出气体的浓度。
气敏传感器的主要特征有稳定性、灵敏度、选择性、抗腐蚀性等特点。
稳定性主要表现在零点漂移区间漂移，一个传感器在连续工作条件下，每年零点漂移小于10%。
灵敏度是指传感器输出变化量与被测输入变化量之比，主要取决于传感器结构所使用的技术。
选择性也称为交叉灵敏度。
可以通过测量由某一种浓度的干扰气体所产生的传感器响应来确定。
这个响应等价于一定浓度的目标气体所产生的传感器响应。
抗腐蚀性是指传感器暴露于高体积分数目标其体重的能力。
2.气敏传感器的应用
SnO2是目前气敏传感器的广泛被利用的材料。
它有灵敏度高，结构简单，体小质轻，坚固耐用等优点。
SnO2 粉体的粒径大小,颗粒的形状、均匀性、稳定性都直接影响着制成的气敏器件的灵敏度、功耗、响应恢复特性及稳定性等重要参数。
利用溶胶- 凝胶法合成SnO2 超微粒子主要以有机金属化合物为起始材料或以大批量有机试剂来制备SnO2 ,但有机金属
试剂较昂贵,给大量制备带来困难。
因而通常是以廉价的SnCl4 为起始原料,加入少量溶胶形成助剂,促进其溶胶形式。
溶胶- 凝胶法制备出粉体材料具有粒子分布均匀,纯度高,比表面积大,活性好,烧结温度低等优点。
但尽管SnO2 作为气敏材料日益受到重视,但由于其在应用中仍有一定缺陷,限制了它更为广泛的使用:低温条件下工作稳定性的控制;空气中湿度的影响;一些掺杂元素催化原理的探索;气敏特性测试手段的提高等等
3.纳米传感器及其在气敏传感器中的应用。
纳米材料在气敏传感器的应用中有如下特点：①纳米固体材料具有庞大的界面,提供了大量气体通道,从而大大提高了灵敏度; ②工作温度大大降低; ③大大缩小了传感器的尺寸。
纳米传感器材料的发展展望。
对于多壁碳纳米管制作的气敏传感器,虽然也可在室温下工作,但在复杂的气体环境中使传感器具有选择性却是一个亟待解决的问题。
随着纳米技术的进一步发展,这些问题必将会被很好地解决,纳米传感器亦将获得巨大的发展。
4.气敏传感器的发展和展望
向多功能，低耗能，集成化方向发展。
而且还有生物芯片的开发应用方面的展望，和应
用纳米技术和蓝牙技术的当今成果。
一方面是由于人们安全意识增强，对环境安全性和生活舒适性要求提高；另一方面是由于传感器市场增长受到各国政府安全法规的推动。
随着新材料、新工艺和新技术的应用，气体传感器的性能更趋完善，使传感器的小型化、微型化和多功能化具有长期稳定性好、使用方便、价格低廉等优点，并促进新兴气敏传感器的研制。
5.结束语
气敏传感器目前应用到一氧化碳的检测，酒精浓度的检测等方面。
并且目前用于工业上的气敏传感器主要包括可燃性气敏传感器。
随着新科技新工艺的开发应用。
气敏传感器的性能更趋完善，使传感器的小型化、微型化和多功能化具有长期稳定性好、使用方便、价格低廉等优点。
具有微处理器的气敏传感器实现了智能化、多功能化。
气敏传感器将在充分利用微机械与微电子技术、计算机技术、信号处理技术、传感技术、故障诊断技术、智能技术等多学科综合技术的基础上得到发展。
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