气体传感器的基本特性.
mems气体传感器分类
mems气体传感器分类Mems气体传感器分类一、引言Mems（Microelectromechanical Systems）气体传感器是一种基于微机电系统技术制造的气体传感器。
它的特点是体积小、功耗低、响应快，广泛应用于空气质量监测、工业安全、环境监测等领域。
本文将对Mems气体传感器进行分类，以便更好地了解其应用领域和特点。
二、基于工作原理分类1. 热敏电阻型（Thermal Resistor）热敏电阻型Mems气体传感器是通过测量气体的热导率变化来检测气体浓度的。
当目标气体与热敏元件接触时，气体的热导率会改变，从而引起热敏电阻的电阻值发生变化。
通过测量电阻值的变化，可以间接得到气体的浓度。
2. 电容型（Capacitive）电容型Mems气体传感器是利用电容的变化来检测气体浓度的。
当目标气体进入传感器的感测腔体时，会改变感测腔体的介电常数，进而改变电容值。
通过测量电容值的变化，可以得到气体的浓度信息。
3. 电化学型（Electrochemical）电化学型Mems气体传感器是利用电化学反应来检测气体浓度的。
传感器内部有一对电极，当目标气体进入传感器时，会引发电化学反应，产生电流信号。
通过测量电流信号的变化，可以了解气体的浓度。
4. 光学型（Optical）光学型Mems气体传感器是利用光学原理来检测气体浓度的。
传感器内部有特定的光学材料或光学结构，当目标气体与光学材料或结构发生相互作用时，会改变光的传播特性。
通过测量光的变化，可以推断出气体的浓度。
5. 声波型（Acoustic Wave）声波型Mems气体传感器是利用声波的传播特性来检测气体浓度的。
传感器内部有特定的声波谐振器件，当目标气体进入传感器时，会改变声波的传播速度和衰减情况。
通过测量声波的变化，可以获得气体的浓度信息。
三、基于应用领域分类1. 空气质量监测Mems气体传感器在空气质量监测中起到了至关重要的作用。
通过监测各种有害气体的浓度，可以及时发现并防止空气污染，保障人们的健康。
气体传感器的应用及发展
１气体 传感器的主 要特性
２气体传感器的应 用
第一 稳 定性 ， 定 性是 指 传感 器 在 整个 ２ １酒精 测试 仪 稳 ． 工作 时 间内 基本 响应 的稳 定 性 ， 取决 于 零 点 酒 精 测试 仪 的 电路 如 图 ｌ 示 ， 测试 所 该 漂移 和 区间漂 移 。 点漂 移 是指 在没 有 目标 仪 只 要 被 试 者 向 传 感 器 探 头 吹 一 口气 ， 零 便 气体 传 感 器 可 选 用 气 体时 ， 整个 工作 时 间 内传感 器输 出响 应的 可 显示 出 醉 洒 的 程 度 。 Ｇ 一 １ 。Ｃ 其输 出端连 变 化 。 想情 况下 ， 个传 感器在 连续 工作条 Ｔ Ｓ ８ ２ Ｉ 为显 示驱 动 电路 ， 理 一 件下， 每年零 点漂移 小于 １％。 二灵敏 度 ， Ｏ 第 灵 接 发 光 二 极 管 ， 光 二 极 管 可 采 用 不 同颜 发 敏 度是指 传感 器输 出变化量 与被测输 入 变化 色 ， 区分 酒 精 浓 度 。 以 当气 体 传 感 器探 不 到 量 之 比 ， 要依 赖 于传 感 器结 构所 使 用 的技 酒 精 时 ， Ｍ的 １ ４ 电 阻较 大 ， Ｃ５ 的 主 Ｑ 、间 使Ｉ 脚 术 。 多数 气体 传 感 器的 设计 原 理都 采 用生 电平 为 低 电 平 ，Ｃ不 工 作 ， 光 二 极 管 不 大 Ｉ 发 物 化学 、 电化学 、 理和 光 学 。 物 首先 要 考虑 的 亮 ； 气 体 传 感 器 探 测 到 酒 精 时 ， 、 间 电 当 １４ 是 选择 一 种敏 感技 术 ， 它对 目标 气 体 的 阀限 阻 变 低 ， 而 使 Ｉ ５ 电平 变 高 ， 动 Ｉ 工 从 Ｃ脚 推 ｃ 制或最低爆炸限的百分比的检测要有足够的 作 ， 动 发 光 二 极 管 点 亮 。 精 含 量 越 高 ， 驱 酒 灵敏 性 。 三选择 性 ， 第 选择 性也 被称为 交 叉灵 则ＱＭ的 电 阻阻 值越 小 ，Ｃ 脚 的 电平 越 高 ， Ｉ５ 敏度。 可以 通过 测 量 由某一 种浓 度 的干 扰 气 依 次 点 亮 发 光 二 极 管 就 多 。 ． 体 所产 生 的传 感器 响应 来 确定 。 个 响应 等 ２ ２家 庭燃 气报警 器 这 价于 一定浓 度的 目标气 体所产 生的 传感 器响 家 庭 燃 气 报 警 器 的 组成 如 图２ 示 。 所 在 应。 这种 特性 在 追踪 多 种气 体 的应 用 中是非 洁净 空 气 中 ， 敏传 感 器 的 电 阻较 大 ， 电 气 在 常重 要 的 ， 因为 交 叉灵 敏度 会 降低 测量 盯 重 阻Ｒ上 的输 出 电压较 小 ； 当检 测 到泄 漏 的 而 气 Ｒ上 的输 复性 和 可靠 性 ， 想传 感器 应具 有 高 灵敏 度 燃 气 时 ， 敏传 感 器 的 电 阻变 小 ， 理
气体传感器的原理和应用
气体传感器的原理和应用气体传感器是现代生活中不可或缺的一部分。
它们广泛应用于医疗、工业、环境监测等领域。
本文将介绍气体传感器的原理和应用，并重点探讨传感器在气体检测中的应用。
一、气体传感器的原理气体传感器是通过检测气体在传感器表面的作用或改变而工作的。
它们一般分为两种类型：化学传感器和物理传感器。
1. 化学传感器化学传感器是工作原理基于气体分子与传感器反应的一种传感器。
当化学传感器暴露在检测气体中时，一些活性反应会导致感受器物质化学与电学特性的变化。
例如，许多化学传感器使用导电聚合物的表面来检测特定气体。
当污染物进入传感器内部时，它们会与聚合物上的电子发生反应，导致传感器的电阻值发生变化。
化学传感器通常需要在检测气体之前与气体相互作用，涉及氧化、还原、吸附等反应，因此它们的灵敏度和特异性通常更高，而且可以检测到不同的类别和浓度的气体。
2. 物理传感器物理传感器是工作原理基于传感器物理特性或气体分子的运动而实现的一种传感器。
当气体通过传感器时，显式的物理效应就会发生，例如温度、湿度、光敏电阻甚至声波的改变。
对于目标气体，这些特性都是有效的。
如硫化氢，二氧化硫，油烟等较长时间暴露在传感器上可以导致传感器故障或失灵。
物理传感器通常需要消除噪声和环境干扰的干扰，因此对传感器设计的要求更高。
此外，物理传感器的响应速度通常较快。
二、气体传感器的应用气体传感器的应用覆盖了从环境监测到医疗、航空、汽车、电子和制造等各行各业。
以下是几个主要应用领域。
1. 医疗领域气体传感器在医疗领域应用广泛，例如用来检测人体呼出的气体。
通过分析呼出气体中的成分，人体的健康状况得到更加精确的反映，以便进行更加个性化、有效的治疗方案。
2. 环境监测气体传感器在工厂、食品生产、医院等领域中用于检测气体污染，以确保环境中的气体安全。
有些传感器还可以检测空气质量和气体浓度。
3. 航空和汽车领域气体传感器可用于检测飞机和汽车的废气排放，以确保其遵守排放标准。
电化学气体传感器的主要特性
1.在三电极传感器上，通常由一个跳线来连接工作电极和参考电极。
如果在储存过程中将其移除，则传感器需要很长时间来保持稳定并准备使用。
某些传感器要求电极之间存在偏压，而且在这种情况下，传感器在出厂时带有九伏电池供电的电子电路。
传感器稳定需要30分钟至24小时，并需要三周时间来继续保持稳定。
2.多数有毒气体传感器需要少量氧气来保持功能正常。
传感器背面有一个通气孔以达到该目的。
建议在使用非氧气背景气应用场合中与制造商执行复检。
3. 传感器内电池的电解质是一种水溶剂，用憎水屏障予以隔离，憎水屏障具有防止水溶剂泄漏的作用。
然而，和其它气体分子一样，水蒸汽可以穿过憎水屏障。
在大湿度条件下，长时间暴露可能导致过量水分蓄积并导致泄漏。
在低潮湿条件下，传感器可能燥结。
设计用于监控高浓度气体的传感器具有较低孔率屏障以限制通过的气体分子量，因此它不受湿度影响，和用于监控低浓度气体的传感器一样，这种传感器具有较高孔率屏障并允许气体分子自由流动。
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NDIR红外气体传感器的基本概述
NDIR红外气体传感器的基本概述NDIR红外气体传感器（Non-dispersive Infrared Gas Sensor）是一种利用红外辐射原理检测气体浓度的传感器。
它由红外光源、气体室、红外滤波器、检测器以及电子信号处理电路等组成。
这种传感器主要用于测量空气中的气体浓度，如CO2、CO、CH4等。
NDIR传感器的工作原理是通过红外吸收特性来检测气体浓度。
当红外光源照射到气体室中的气体时，气体中的特定组分会吸收特定波长的红外光，吸收光的强度与气体浓度成正比。
检测器接收红外光，并通过与光源的参考信号进行比较，计算出气体的浓度值。
为了提高传感器的性能，NDIR传感器通常使用窄带滤波器，以选择性地传递特定波长的红外光。
这样可以排除其他波长的干扰光，提高气体浓度的测量精度。
NDIR传感器有许多优点。
首先，它具有高度可选择性。
通过选择不同的滤波器，可以检测多种气体，从而适应不同的应用需求。
其次，NDIR传感器灵敏度高，可检测到极低浓度的气体。
同时，它对温度和湿度的依赖性也较小，可以在不同的环境条件下进行可靠的气体浓度测量。
此外，NDIR传感器具有快速响应时间和长寿命的特点。
然而，NDIR传感器也存在一些局限性。
首先，由于传感器本身的设计和结构复杂，其制造成本较高。
另外，一些特定的气体分子如氧气（O2）和水蒸气（H2O）具有较高的红外吸收能力，这可能会导致测量上的干扰。
此外，NDIR传感器的响应时间较慢，无法实现实时监测。
为了克服这些问题，研究者们正在不断改进NDIR传感器的设计和技术。
他们提出了多通道测量、温湿度补偿和智能算法等方法来提高传感器的性能。
此外，一些新型材料的应用也为NDIR传感器的发展提供了新的可能性。
总之，NDIR红外气体传感器是一种重要的气体浓度检测工具。
它通过利用红外光的吸收特性来测量气体浓度，具有高度可选择性、高灵敏度和稳定性等优点。
随着技术的发展，NDIR传感器在环境监测、工业安全和室内空气质量监测等领域的应用将会越来越广泛。
气体传感器ppt课件
Va Vg
Va:气敏元件在洁净空气中工作时，负载电阻上的电压输出；
Vg:气敏元件在规定浓度被测气体中工作时，负载电阻的电压输出
15
（3）气敏元件的分辨率 表示气敏元件对被测气体的识别（选择）以及对干扰气体的抑制 能力。气敏元件分辨率S表示为
S Vg Vg Va Vgi Vgi Va
Va—气敏元件在洁净空气中工作时，负载电阻上的输出电压； Vg—气敏元件在规定浓度被测气体中工作时，负载电阻上的电压 Vgi—气敏元件在i种气体浓度为规定值中工作时，负载电阻的电压
(1) MOS二极管气敏器件
MOS二极管气敏元件制作过程是在P型半导体硅片上，利 用热氧化工艺生成一层厚度为50~100nm的二氧化硅(SiO2)层， 然后在其上面蒸发一层钯(Pd)的金属薄膜，作为栅电极，如图 14-5(a)所示。
M(Pd)
SiO2 P—Si
C
Ca
氢气中
空气中
Cs
O
V
(a)
(b)
14.1 概述
14 气 体 传 感 器
气体传感器是将被测气体浓度转换为与其一定关系的电量 输出的装置或器件。
气体传感器是用来检测气体类别、浓度和成分的传感器。
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，按构成气体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体传感器。
的电阻值)称为加热电阻，用RH表示。直热式的加热电阻值一
般小于5Ω；旁热式的加热电阻大于20Ω。 气敏元件正常工作所需的加热电路功率，称为加热功率，
用ＰＨ表示。一般在(0.5～2.0)W范围。
（6）气敏元件的恢复时间 表示在工作温度下,被测气体由该元件上解吸的速度,一般从气
电化学气体传感器的特点
电化学气体传感器的特点电化学气体传感器是一种常用的气体传感器，其特点主要体现在以下几个方面：1. 高灵敏度：电化学气体传感器采用了电化学原理，通过测量气体与电极之间的电荷传递或电流变化来检测气体浓度。
由于电化学反应具有较高的灵敏度，因此电化学气体传感器对于目标气体的浓度变化能够作出非常敏锐的响应。
2. 宽检测范围：电化学气体传感器能够检测到多种气体的浓度，包括有害气体如一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等，以及可燃气体如甲烷、丙烷等。
不同种类的电化学气体传感器可以根据需求选择，以满足不同气体的检测要求。
3. 高选择性：电化学气体传感器的电极材料可以根据目标气体的特性进行选择，从而提高传感器的选择性。
通过合理选择电极材料，可以使传感器对目标气体具有高度选择性，减少对其他气体的干扰。
4. 长寿命：电化学气体传感器的电极材料通常具有较高的耐腐蚀性和稳定性，能够在恶劣环境下长时间稳定工作。
同时，电化学气体传感器通常具有一定的自清洁功能，在使用过程中能够自动清除电极上的污染物，延长传感器的使用寿命。
5. 可靠性高：电化学气体传感器经过严格的校准和测试，具有较高的可靠性。
传感器的输出信号稳定准确，能够在不同环境条件下进行准确的气体浓度测量。
6. 快速响应：电化学气体传感器具有快速响应的特点，能够在短时间内检测到气体浓度的变化。
这对于需要实时监测气体浓度的应用场景非常重要，如工业生产过程中的安全监测、室内空气质量监测等。
7. 易于使用和维护：电化学气体传感器体积小巧，重量轻，安装方便。
传感器的使用和维护也比较简单，通常只需定期校准和更换电极即可。
这使得电化学气体传感器适用于各种应用场景，包括家庭、工业、医疗等领域。
总结起来，电化学气体传感器具有高灵敏度、宽检测范围、高选择性、长寿命、可靠性高、快速响应、易于使用和维护等特点。
这些特点使得电化学气体传感器成为一种重要的气体检测仪器，在环境监测、工业安全、火灾报警等领域发挥着重要作用。
电阻式半导体气敏传感器的基本性能分析
电阻式半导体气敏传感器的基本性能分析09电本120091004106 成绩：摘要：利用理论分析与参阅相关技术手册，了解电阻式半导体气敏传感器的结构，基本原理，推导气敏传感器的特性参数：电阻值，灵敏度，漂移等。
能够在充分研究理论知识之后，学会简单的应用，设计电路，利用温度补偿降低其对传感器稳定性的影响。
关键词：电阻半导体气敏传感器基本原理特性参数温度补偿The basic performance analysis of Resistance-typesemiconductor gas sensorAbstractAccording to the theoretical analysis, refer to the relevant technical manual to understand the structure of Resistance-type semiconductor gas sensor and it's basic principles. Derive the characteristic parameters of gas sensors,like sensitivity, linearity, drift, selection characteristics.Making full use of the theoretical knowledge , learn simple applications to design a circuit for using the temperature compensation to reduce its impact on the stability of the sensor.Keywords:Resistance-type semiconductorbasic principles characteristic parameters the temperature compensation引言气敏传感器是用来检测气体类别、浓度和成分的传感器。
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1、稳定性
稳定性是指传感器在整个工作时间内基本响应的稳定性，取决于零点漂移和区间漂移。
零点漂移是指在没有目标气体时，整个工作时间内传感器输出响应的变化。
区间漂移是指传感器连续置于目标气体中的输出响应变化，表现为传感器输出信号在工作时间内的降低。
理想情况下，一个传感器在连续工作条件下，每年零点漂移小于10%。
2、灵敏度
灵敏度是指传感器输出变化量与被测输入变化量之比，主要依赖于传感器结构所使用的技术。
大多数气体传感器的设计原理都采用生物化学、电化学、物理和光学。
首先要考虑的是选择一种敏感技术，它对目标气体的阀限制
（tlv-thresh-oldlimitvalue）或最低爆炸限（lel- lowerexplosivelimit）的百分比的检测要有足够的灵敏性。
3、选择性
选择性也被称为交叉灵敏度。
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。
这种特性在追踪多种气体的应用中是非常重要的，因为交叉灵敏度会降低测量的重复性和可靠性，理想传感器应具有高灵敏度和高选择性。
4、抗腐蚀性
抗腐蚀性是指传感器暴露于高体积分数目标气体中的能力。
在气体大量泄漏时，探头应能够承受期望气体体积分数10~20倍。
在返回正常工作条件下，传感器漂移和零点校正值应尽可能小。
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