化学传感器介绍
化学传感器及其应用前景
化学传感器及其应用前景随着现代科学技术的不断发展，化学传感器已经成为一种重要的检测和测量手段。
化学传感器可以将化学物质的特性转换为电子信号，使得我们能够及时地得知物质的化学组成和变化。
它在许多领域都有广泛的应用，如环境保护、医学诊断、食品安全、工业监测等。
本文将重点介绍化学传感器的基本原理、分类及其在各个领域中的应用前景。
一、化学传感器的基本原理化学传感器是一种能够检测、感知、转换化学信号并将其转换为电信号输出的器件。
它主要由传感元件、信号转换电路及显示元件组成。
传感元件一般由化学材料制成，其具体结构和性质可以根据不同的检测对象进行设计和调整。
当传感元件与待检测物质发生化学反应时，会产生一定的电信号，这个信号经过信号转换电路的放大和处理后，就可以转化为我们常见的数字或模拟信号，最终通过显示元件进行显示或记录。
二、化学传感器的分类化学传感器按照其信号转换方式可以分为电化学传感器、光学传感器和热传感器等。
其中，电化学传感器是应用最广泛的一种化学传感器，其原理是在电极表面发生氧化还原反应，从而产生电信号，可用于检测pH值、溶液中离子浓度、生物分子等。
光学传感器则是将化学反应所产生的物理诱导变化转化成光信号的一种传感器，其优点是灵敏度高，对待检物质的响应快，适用于检测气体浓度、食品中的成分等。
热传感器则是根据待测物质在温度上的吸收、散发，反映物质的化学状态和浓度等，其优点是响应快，适用范围比较广，适用于检测温度变化、食品中的不洁物质等。
三、化学传感器在环境保护中的应用环境保护是化学传感器应用最广泛的领域之一。
如在水质监测中，可以利用电化学传感器对水中的硝酸盐、亚硝酸盐等离子进行定量检测，以保障饮用水、生态水体的安全；在大气污染监测中，可以利用光学传感器或挥发性有机物传感器检测空气中的污染物，发现有毒无害的气体和浓度；在土壤中，可以利用微型化学传感器、智能传感器检测土壤中的pH值、含水率等多个物理参数，判断其中的污染物质。
化学传感器的类型及其应用领域
化学传感器的类型及其应用领域化学传感器是一种可以测量化学物质浓度或化学反应速率的器件。
它们广泛应用于环境监测、医学诊断、食品质量控制和工业过程控制等领域。
化学传感器通常由感受层、转换元件和信号处理电路组成。
感受层是一种响应于化学物质的材料，可以被一种物理或化学变化所改变。
转换元件将感受层的响应转化为电信号，以便进行测量和分析。
信号处理电路负责将电信号转换为数字信号，并进行数据分析和解释。
根据感受层的材料和检测对象的不同，化学传感器可以分为多种类型。
下面将介绍几种常见的化学传感器及其应用领域。
1. 光学传感器光学传感器使用光学现象来检测化学物质。
其中最常见的是荧光传感器。
荧光传感器利用化学物质对荧光的影响来检测其浓度和性质。
荧光传感器具有高灵敏度、高选择性和实时监测等优点，并被广泛应用于药物筛选、细胞成像、生物分析和环境监测等领域。
2. 电化学传感器电化学传感器是一种测量电流或电压的器件，用于测量化学物质的浓度或反应速率。
其中最常见的是离子选择性电极。
离子选择性电极可以选择性地响应一种特定的离子，并将其浓度转化为电信号。
离子选择性电极具有高灵敏度、较快的响应速度和易于使用等优点，并被广泛应用于水质监测、环境监测和医疗诊断等领域。
3. 气体传感器气体传感器是一种用于检测气体浓度的器件。
其中，最常见的是半导体气体传感器。
半导体气体传感器利用气体分子的吸附作用改变半导体的导电性，从而检测气体的浓度。
半导体气体传感器具有高灵敏度、实时监测和易于集成等优点，并被广泛应用于空气监测、汽车排放控制和煤气泄漏探测等领域。
4. 生物传感器生物传感器是一种专门用于检测生物分子的器件。
其中最常见的是生物传感器芯片。
生物传感器芯片利用生物分子和感受器之间的互作用来检测生物分子的存在和浓度。
生物传感器芯片具有高灵敏度、快速检测和多路分析等优点，并被广泛应用于生物医学研究、药物筛选和生物分析等领域。
综上所述，化学传感器具有广泛的应用领域和潜在的市场需求。
化学传感器的原理与应用
化学传感器的原理与应用化学传感器是一种能够检测、分析和监测化学物质的装置，它通过测量目标物质与传感器之间的化学反应或相互作用来实现。
化学传感器的原理与应用广泛，涉及到多个领域，如环境监测、医学诊断、食品安全等。
本文将从传感器的工作原理、常见的传感器类型以及其应用进行探讨。
一、传感器的工作原理化学传感器的工作原理基于化学反应或相互作用，通过测量目标物质与传感器之间的变化来实现检测和分析。
传感器通常由两部分组成：识别元件和转换元件。
识别元件是传感器的核心部分，它能够与目标物质发生特定的化学反应或相互作用。
常见的识别元件包括化学试剂、生物分子或材料。
当目标物质与识别元件发生反应后，会引起一系列的变化，如颜色、电流、电压等。
转换元件负责将识别元件与目标物质的反应转化为可以测量的信号。
常见的转换元件有电化学传感器、光学传感器、电子传感器等。
其中，电化学传感器是最常见的一种，它利用电化学反应将化学反应转化为电信号，通过测量电信号的变化来实现目标物质的检测。
二、常见的传感器类型根据传感器的工作原理和应用领域的不同，化学传感器可以分为多种类型。
以下是几种常见的传感器类型：1. pH传感器：pH传感器用于测量溶液的酸碱度。
它通常使用玻璃电极和参比电极来测量溶液中的氢离子浓度，从而确定溶液的pH值。
2. 气体传感器：气体传感器用于检测空气中的气体成分。
它可以通过化学反应或吸附作用来与目标气体发生反应，并通过测量反应后的变化来确定气体的浓度。
3. 生物传感器：生物传感器利用生物分子与目标物质的特异性相互作用来实现检测。
常见的生物传感器包括酶传感器、抗体传感器等，它们可以用于医学诊断、生物学研究等领域。
4. 光学传感器：光学传感器利用光的吸收、发射、散射等特性来实现目标物质的检测。
它可以通过测量光的强度、颜色等参数来确定目标物质的浓度或性质。
三、化学传感器的应用化学传感器在各个领域都有广泛的应用。
以下是几个典型的应用案例：1. 环境监测：化学传感器可以用于监测大气中的污染物、水体中的重金属离子等。
化学生物传感器
化学生物传感器化学生物传感器是一种关键的分析工具，可以将化学和生物学相结合，实现对生物分子的高效、灵敏和选择性检测。
它在医学、环境保护、食品安全等领域具有广泛的应用前景。
本文将介绍化学生物传感器的原理、分类及其在不同领域的应用。
一、原理化学生物传感器是基于传感技术和生物学识别元素的协同作用实现分析检测的一种器件。
其主要原理是在传感器表面固定生物识别分子，并通过与目标分子的特异性识别产生信号变化，从而实现对目标分子的定量或定性检测。
二、分类根据传感机制和信号转换方式的不同，化学生物传感器可以分为光学传感器、电化学传感器和质谱传感器等多种类型。
1. 光学传感器光学传感器是利用光学信号进行检测的一类传感器。
常见的光学传感器包括荧光传感器、表面增强拉曼散射传感器和纳米颗粒传感器等。
通过测量荧光强度、散射光强度或吸收光谱的变化，可以实现对目标分子的检测和分析。
2. 电化学传感器电化学传感器是利用电化学信号进行检测的一类传感器。
常见的电化学传感器包括电化学发光传感器、电化学阻抗传感器和电化学免疫传感器等。
通过测量电流、电压或电阻等电化学信号的变化，可以实现对目标分子的测定。
3. 质谱传感器质谱传感器是利用质谱技术进行检测的一类传感器。
质谱传感器可以实现对目标分子的高灵敏度和高选择性的检测，广泛应用于生物分析、环境监测和食品安全等领域。
三、应用化学生物传感器在不同领域都有着广泛的应用。
1. 医学应用化学生物传感器在医学领域具有重要的应用价值。
例如，通过检测体液中的生物标志物，可以实现早期诊断和治疗监测。
化学生物传感器还可以应用于药物筛选和药物释放控制等方面，为药物研发和治疗提供重要支持。
2. 环境保护化学生物传感器在环境监测和环境保护方面发挥着重要作用。
例如，通过测定水体中的污染物浓度，可以实时监测水质，并采取相应的措施进行净化和治理。
化学生物传感器还可以应用于大气污染物的检测和土壤重金属的监测等领域。
3. 食品安全化学生物传感器在食品安全领域也具有重要的应用前景。
《化学传感器》课件
化学传感器的优势
1 高灵敏度
化学传感器可以检测极低 浓度的目标物质，具有非 常高的灵敏度。
2 快速响应
化学传感器可以实时监测 目标物质的变化，具有快 速响应的特点。
3 可选择性
化学传感器可以通过调整 感受元件的特性，实现对 特定目标物质的选择性检 测。
化学传感器的发展趋势
1
无线传感器网络
2
无线传感器网络的发展将使得大规模化
《化学传感器》PPT课件
欢迎大家来到本次《化学传感器》的PPT课件！在本课程中，我们将介绍化学 传感器的定义、工作原理、分类、应用领域、优势以及发展趋势，以及结论 和要点。让我们一起探索这个令人兴奋的领域！
化学传感器的定义
化学传感器是一种能够探测和测量化学分子、离子或其他化学物质的装置。它们通过特定的化学反应将目标物 质转化为可测量的信号，提供重要的定量和定性信息。
பைடு நூலகம்
学传感器网络实时监测在不同领域的应
用成为可能。
3
纳米技术应用
纳米技术的发展将为化学传感器带来更 高的灵敏度、选择性和稳定性。
多功能化
未来的化学传感器将具备多种功能，可 以同时检测多个目标物质或具备更复杂 的测量能力。
结论和要点
• 化学传感器是一种能够探测和测量化学分子、离子或其他化学物质的装置。 • 化学传感器利用感受元件与目标物质的相互作用，产生与目标物质浓度相关的测量信号。 • 化学传感器在环境监测、生命科学和食品安全等领域有重要应用。 • 化学传感器具有高灵敏度、快速响应和可选择性等优势。 • 化学传感器的发展趋势包括纳米技术应用、无线传感器网络和多功能化。
化学传感器的工作原理
化学传感器利用特定的感受元件（通常是化学识别层或生物分子）与目标物 质之间的相互作用，触发物理或化学变化，产生与目标物质浓度相关的测量 信号。这些信号可以是光、电、热或其他形式。
化学传感器原理与应用
化学传感器原理与应用化学传感器是一种能够检测、识别和测量特定化学物质的装置。
它们基于化学反应原理，将目标物质与特定试剂反应，并通过测量反应过程中产生的信号来间接或直接检测目标物质的存在和浓度。
化学传感器的工作原理可以分为吸附型传感器、电化学传感器、光学传感器和生物传感器等多种类型。
这些传感器在不同的应用场景中发挥着重要作用。
吸附型传感器利用目标物质与传感材料表面的物质吸附作用，实现目标物质的检测。
以气体传感器为例，当目标气体与传感材料接触时，会在传感材料表面吸附形成物理或化学吸附层，由此改变传感材料的导电性、阻抗等性质，通过测量这些性质的变化来检测目标气体的存在和浓度。
电化学传感器利用目标物质在电极表面发生的氧化还原反应，通过测量电流、电势等电化学参数的变化来检测目标物质。
典型的电化学传感器包括pH传感器、离子选择性电极和生物传感器中的酶电极等。
光学传感器利用目标物质与特定光源之间的相互作用来检测目标物质。
常见的光学传感器包括吸收光谱传感器、荧光传感器和表面增强拉曼散射传感器等。
通过测量光源经过或与目标物质交互后的光的强度、波长等参数的变化，可以实现目标物质的检测和定量分析。
生物传感器是一类基于生物体或生物分子与目标物质相互作用的传感器。
例如，酶传感器通过测量酶与底物反应产生的电流、光信号等来检测目标物质，抗体传感器则利用抗体与特定抗原结合来实现目标物质的检测。
化学传感器在环境监测、食品安全、医学诊断和工业过程控制等领域具有广泛的应用。
例如，气体传感器可用于监测空气中的有害气体浓度，水质传感器可用于检测水中的污染物浓度，生物传感器可应用于临床诊断和药物筛选等。
总之，化学传感器利用化学反应原理和各种检测方法，能够快速、准确地检测目标物质的存在和浓度，具有重要的科研和实际应用价值。
化学传感器的原理与发展
化学传感器的原理与发展化学传感器作为一种重要的检测和监测工具，在现代科学和工程领域起着至关重要的作用。
本文将介绍化学传感器的原理和发展，以及其在不同领域中的应用。
一、化学传感器的原理化学传感器是一种能够将化学变量转化为可观测的信号输出的装置。
其原理基于感受物质与被检测化学物质之间发生的相互作用。
常用的化学传感器原理包括光学传感、电化学传感和生物传感。
（一）光学传感原理光学传感器利用感受物质的荧光、吸收等光物理性质变化来检测被检测物质。
例如，荧光探针可以通过受体与配体之间的结合来实现对特定物质的检测。
另外，光纤传感器也是一种常见的光学传感器形式，它通过光的传播和反射的改变来检测被测量的物质。
（二）电化学传感原理电化学传感器基于感受物质与被检测物质之间的电化学反应来实现检测。
常见的电化学传感器包括离子选择电极、氧传感器等。
离子选择电极通过选择性地响应特定离子的浓度变化来检测被测物质。
氧传感器则利用电化学氧化还原反应来测量氧气浓度。
（三）生物传感原理生物传感器通过利用生物体内的特定酶、抗体或DNA序列等生物分子与目标分子之间的特异性相互作用来实现检测。
常见的生物传感器包括酶传感器、免疫传感器等。
酶传感器通过酶与底物之间的反应来检测目标分子，而免疫传感器则利用抗体与抗原之间的特异性结合来实现检测。
二、化学传感器的发展历程化学传感器的发展经历了多个阶段，不断取得了突破和进展。
（一）早期传感器的发展早期的化学传感器多基于单个特定物质的检测，例如pH、溶解氧、离子浓度等。
这些传感器主要利用了化学反应和物理现象来实现检测。
（二）多参数传感器的出现随着科学技术的发展，多参数传感器开始出现。
这些传感器能够同时检测多个参数，如温度、湿度、气体浓度等。
多参数传感器的出现，大大拓展了传感器的应用领域。
（三）纳米技术在传感器中的应用近年来，纳米技术的快速发展为传感器的制备提供了新的途径。
纳米材料的引入，使得传感器具有更高的灵敏度和选择性。
化学传感器的原理与应用
化学传感器的原理与应用化学传感器是一种能够通过化学反应来检测特定化学物质浓度或性质的装置。
它们在许多领域中都有广泛的应用，如环境监测、食品安全、医学诊断等。
本文将介绍化学传感器的原理以及其在不同领域中的应用。
一、化学传感器的原理化学传感器的工作原理通常基于化学反应与信号转换之间的相互作用。
它们通常由两个主要部分组成：识别元件和转换元件。
1. 识别元件识别元件是化学传感器中最重要的部分之一，它能够与目标化学物质发生特异性的相互作用，并产生响应。
常见的识别元件包括化学反应物、光敏物质、生物分子等。
例如，针对氧气浓度的传感器可以使用氧敏感材料作为识别元件，当氧气与该材料发生反应时，其电导率或颜色会发生变化。
2. 转换元件转换元件将识别元件与输出信号之间进行转换。
常见的转换元件包括电极、光学器件、质谱仪等。
电极传感器是最常见的一种，它通过电位差或电流的变化来转换化学反应产生的信号。
而光学传感器则利用光的吸收、发射或散射等特性来转换信号。
二、化学传感器的应用1. 环境监测化学传感器在环境监测中起着重要的作用。
例如，空气质量传感器可以检测大气中有害气体的浓度，如二氧化硫、一氧化碳等。
水质传感器可以监测水中的pH值、溶解氧等重要指标，用于水源污染的监测与预警。
2. 食品安全食品安全是人们关注的热点问题之一，而化学传感器在食品安全中的应用也越来越广泛。
食品中的添加剂、农药残留、重金属等有害物质可以通过化学传感器进行快速检测。
此外，食品传感器还可以检测食品的新鲜度和质量，确保食品的安全与可靠。
3. 医学诊断化学传感器在医学诊断中有着极大的潜力。
例如，生化传感器可以检测人体内的生化指标，如血糖、尿酸等，用于糖尿病患者的监测与治疗。
免疫传感器可以检测特定抗原或抗体的存在，用于临床诊断与治疗。
4. 工业控制化学传感器在工业控制中被广泛应用，以监测各种化学物质的浓度和性质。
例如，在化工过程中，化学传感器可以用于控制反应物的添加量，保证生产的安全与稳定。
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(2)ISFET是全固态化结构，体积小、重量轻、机械强度高。
(3)敏感膜很薄，≤100nm。水化时间很短,响应速度很快。
(4) ISFET是利用半导体集成电路工艺制造的，易将信息转换
放大与敏感器件集成在一块芯片上，系统智能化、小型化。
(5)由ISFET的结构特点可见，离子敏感材料与场效应晶体管的
漏源之间是互相绝缘的，是依靠敏感膜与绝缘体界面电位变化 来控制沟道中漏源电流变化的。
运动和整 个分子绕一个轴作
回转运动的能级迁
移，吸收取决于该 分子结构的特定波 长的光。测量这种 吸收光谱，则可判 别气体分子的种类； 测吸收强度就可知 道被测气体的浓度
7
固体电解质氧所传感器
• 它的测量原理是利用固体电解质的氧离子导电特性。
8 电阻式气敏传感器
•
电阻式气敏传感器是根据具有还原性的气体的浓度增加
保持清洁，而且没有过多镀层金属堆积。
①MgCr2O4-TiO2陶瓷湿敏传感器
多孔陶瓷材料表面吸收水分三个阶段
1MgCr2O4-TiO2陶瓷湿敏传感器结构特性
②NiO陶瓷湿敏传感器
3 非水分子亲和力型湿敏传感器 (1)热敏电阻式湿敏传感器
①热敏电阻式湿敏感器的输出电压与绝对湿度成正比。
②传感器不用湿敏功能材料，因而不存在滞后误差。 ③理论上看，传感器的测湿响应速度应该是极其迅速的。 ④很难在宽的范围内电桥调平衡，湿敏传感器成本较高。
⑨加热电阻RH和加热功率PH
(2)Fe2 O3 系气敏传感器
γ—Fe2 O3 气敏传感器：示意图如下。
这种传感器对丙烷很敏感，但对甲烷不很敏感。
α—Fe2 O3 气敏传感器：示意图如下
它对甲烷和异丁烷很敏感，但对水蒸气和乙醇不灵敏。
4
接触燃烧式气敏传感器
• 在铂丝线圈上涂有氧化铝制成球状物烧结，再在外表面敷设 铂（Pt）、钯（Pd）和铑（Rh）等稀有金属催化剂。
特点；可以高度Βιβλιοθήκη 动化、微型化与集成化，减少了对使用者环境和技术的要求，在生物、医学、环境监测、食 品、医药及国家安全等利用有着重要的应用价值。
13.1 离子敏传感器
1 MOS管的结构和特性
工作原理：
N沟道：当UGS 大于导通电压时，D-S极导通；
P沟道：当UGS 小于导通电压0时，D-S极导通；
S G D B
金属-氧化物-半导体场效应晶体管（MOSFET）和离 子敏场效应晶体管（ISFET）的比较
离子敏场效应管参数：
1、线性度。 2、动态响应。
3、迟滞。 4、选择系数。
4 ISFET的应用
• ISFET可以用来测量离子敏电极所不能测量的生物体 中的微小区域和微量离子。因此，它在生物医学领
域中具有很强的生命力。此外，在环境保护、化工
(4)自动换气扇
采用气体传感器对厨房内的的可燃性气体进行检测，根 据检测结果对换气扇进行控制的一种自动装置。它由气敏传 感器、TWH8751开关集成电路、电源及换气扇等组成。
(5)自动抽油烟机
•自动抽油烟机能感知厨房的油烟等所造成的室内空气污染，
并自动开启排风扇，排除油烟等有害气体，净化室内空气。
• 按构成气敏传感器材料可分为半导体和非半导体两大类。
• 半导体气敏传感器按照半导体与气体的相互作用是在其表 面还是在其内部，可分为表面控制型和体控制型两大类 • 半导体气敏传感器按照半导体与气体的相互作用是在其表 面还是在其内部，可分为表面控制型和体控制型两大类
2
半导体气敏传感器的工作原理 • 敏感元件为MOS结构，分为N型、P型和混合型三种。
• 敏感部分是MOS微晶烧结体，当它的表面吸附被检测
气体时，接触介面的导电电子比例就会发生变化， 使气敏元件的电阻值随被测气体的浓度改变而改变。 • 当氧化型气体吸附到N型半导体上，或还原型气体吸 附到P型半导体上时，将使载流子减少，而使电阻值
增大。相反，当还原型气体吸附到N型半导体上，或
氧化型气体吸附P型半导体上时，将使载流子增多， 使电阻值下降。
时,其电阻值变小的原理而工作的。
9
氢敏MOS 场效应管
氢敏MOS场效应管的栅极用钯。
10 气敏传感器的应用 (1)家用煤气、液化石油气泄漏报警器
(2)瓦斯报警器 适用于小型煤矿和家庭。它由气敏元件和电位器RW组成气 敏检测电路，555和其外围元件组成多谐振荡器。
(3)酒精测试仪 •用来探测汽车尾气的浓度，也常用来制作酒精测试仪。
④电阻式湿敏传感器
它使用高分子固体电解质材料作感湿膜，利用导电性高分
子对水蒸汽的物理吸附作用引起电导率变化的原理工作的。 (4)金属氧化物膜湿敏传感器 利用Fe2O3 、Fe3O4、Al2O3 等研制金属氧化物膜湿敏传感器。 电阻式湿敏传感器和金属氧化物膜湿敏传感器结构一样
(5)金属氧化物陶瓷湿敏传感器
②树脂湿度传感器
加在树脂湿度传感器上的电压要低于0.8V，防止水电解。
③压电晶体湿敏传感器
涂敷在压电晶体上的覆盖薄膜有四种：聚合物硫酸； SiOX；按一定比例配制的环氧树脂；醋酸纤维。 应用这种传感器应注意： ①压电晶体湿度传感器的输出量是数字量；
②压电晶体尺寸不宜选得太大；
③。要选择合适的薄膜。
(Source)：源极 (Gate)：栅极 (Drain)：漏极 (Substrate):衬底
用半导体工艺制作的金属—氧化物—半导体场效应晶
体管。场效应管是一种电压控制器件，工作时，只有一种 载流子参与导电，因此它是单极型器件。常用的是绝缘栅
增强型 N沟道场效应管。
-
s
VGG
VDD
g
-d
id
二氧化硅
13.3 湿敏传感器
1 湿度与湿敏传感器的分类 (1)湿度 •湿度:大气中的水蒸汽的含量，即空气的干湿程度。
•绝对湿度:以每1m3大气所含水气的克数来表示。
•相对湿度:绝对湿度与饱和湿度之比。
•饱和湿度:指被测媒质的单位体积可能储水蒸汽的最大量。
•露点:保持压力下降温，使混合气体中的水蒸气达到饱和而 开始结露时的温度，称为露点温度（单位为0C）。
第13章 化学传感器
能将各种化学物质的特性（如气体、离子、电解质 浓度、空气湿度等）的变化定性或定量地转换成电信号
的传感器称作化学传感器。
化学传感器是一门由材料科学、超分子化学、光电 子学、微电子学和信号处理技术等多种学科相互渗透成 长起来的高新技术。具有选择性好、灵敏度高、分析速 度快、成本低、能在复杂的体系中进行在线连续监测的
的。
1-参比电极 2-吹管
3-电解液
4-电解池（阴极） 5-垫圈
6-镀层（阳极）
7-波纹管吹气装置
2 主要部件
(1)参比电极：
是用一根清洁的纯银丝制成。当银丝和含 有酸性氯化物的电解溶液接触时，在银丝上就 会形成氯化银膜。要防止电极表面被“毒化”。 (2)吹管和空气搅拌器是电位测量的辅助部件。
(3)电解池（阴极）和垫圈的要求:电解池必须
这种传感器的工
作原理是将透过隔膜
而扩散吸收到电解液 中的被测气体进行电
解，测量电解时所形
成的电解电流，就可 知道被测气体的浓度， 由于各种被测气体的 固有电解电位是确定 的，不能任意选择， 选择被测气体受到限 制。
6
红外线气敏传感器 工作原理：由两个以上不同原子构成的气体分子，具有偶
极矩，当红外波段的光线照射它时，产生核间隔振动性的变化
转换为电信号。
•MOSFET场效应管是利用金属栅上所加电压大小来控制漏源电 流的；ISFET则是利用其对溶液中离子有选择作用而改变栅极 电位，以此来控制漏源电流变化的。敏感膜涂覆在MOS管的栅 极，对某些离子存在时改变栅极电位。
离子场效应管的结构示意图
外围共源电路
3 ISFET的特点和参数
ISFET具有以下特点： (1)ISFET具有MOSFET一样的输入阻抗高、输出阻抗低的特点。
(2)湿敏传感器的分类
水分子易于吸附在固体表面并渗透到固体内部的这种特
性称之为水分子亲和力。利用这一特性制成的湿敏传感器称 为水分子亲和力型传感器。而把与水分子亲和力无关的湿敏 传感器称为非水分子亲和力型传感器。 (3)对湿敏传感器的基本要求
•①能满足所要求的湿度测量范围，且响应迅速
•②在各气体环境中特性稳定。 •③受温度的影响小，能在-30～100℃的环境温度中使用。 •④不受尘埃附着的影响。 •⑤工作可靠,互换性好,制造简单，价格便宜。
半导体 气敏元 件检测 到气体 时电阻
值发生
变化。
3 半导体气敏传感器的结构及特性 (1)SnO2气敏传感器 结构如图，它主要由SnO2 烧结
体、加热器、电极引线、塑料底座
及不锈钢丝网罩等部分组成。
SnO2 气敏元件的主要特性参数如下： ①固有有电阻R0和工作电阻RS
②灵敏度S
③响应时间tγes ④恢复时间tγec ⑤回路电压UC ⑥洁净空气中的电压U0 ⑦标定气体中的电压UCS ⑧电压比KV
• 测量电路为电桥，
• 气敏传感器主要用在可燃性气体测量及泄漏报警等装置上。
5 电化学式气敏传感器
恒电位电解式传感器：工作原理是通过隔膜，将扩散吸
收到电解液中的被测气体，使其电解来检测气体浓度，该电 解作用是在从外部加了特定电位的电极表面上进行的，只要 测定加在电极上的电位，可确定被测气体特有的电解电位。
(2)红外线吸收式湿敏传感器 • 水蒸汽可以吸收某波长的红外线，利用这个现象能够制成红 外吸收式湿敏传感器。光源发出的红外光经调制器调制后入 射至待测空气，光束穿过待测空气后被光敏元件接收。
(3)超声波式湿敏传感器
传感器的基本结构是在对置的超声波换能器之间加设一
个温度传感器。超声波换能器之一发送超声波，另一只接收 超声波。