气敏传感器及检测应用.

分混合后配成膏状,涂覆在铂丝绕成的线圈上,直接烧成后
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2、接触燃烧式气体敏感元件的桥式电路
A
F2
M
F1
D R1
C
W2
B
R2 W1
E0
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F1 是检测元件， F2 是补偿元件，其作用是补偿可燃性气体 接触燃烧以外的环境温度、电源电压变化等因素所引起的 偏差。
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k E R
R R R
R

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ΔRF可用下式表示
H Q RF T m C C
ρ —检测元件的电阻温度系数； Δ T—由于可燃性气体接触燃烧所引起的检测元件的温度增加值； Δ H—可燃性气体接触燃烧的发热量；
接触燃烧式气敏元件 金属氧化物半导体气敏元件 氧化锆气敏元件
气体传感器的应用
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一、接触燃烧式气敏元件
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1、检测原理
可燃性气体 (H2、 CO 、 CH4等 ) 与空气中的氧接触，
发生氧化反应，产生反应热(无焰接触燃烧热)，使得作为
《家电传感器应用》课程教学资源建设
建设院校：
顺德职业技术学院
主பைடு நூலகம்参与企业：
广东美的集团 广东新宝电器 佛山市顺德区美智电子 佛山市顺德区高迅电子
气体传感器与检测应用
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主要内容
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烧结成球状多孔体。将烧结后的小球 , 放在贵金属铂、钯
等的盐溶液中 , 充分浸渍后取出烘干。然后经过高温热处 理 , 使在氧化铝 ( 氧化铝一氧化硅 ) 载体上形成贵金属触媒
层,最后组装成气体敏感元件。
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也可以将贵金属触媒粉体与氧化铝、氧化硅等载体充
敏感材料的铂丝温度升高，电阻值相应增大。
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一般情况下，空气中可燃性气体的浓度都不太高 (低于10％)，可燃性气体可以完全燃烧，其发热量与可 燃性气体的浓度有关。 空气中可燃性气体浓度愈大，氧化反应(燃烧)产生 的反应热量(燃烧热)愈多，铂丝的温度变化(增高)愈大，
R1 E E0 R1 R2 RF1 RF2


RF2 RF RF1
F2 D R1
A M F1 C W2 B E R2 W1
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应 如果令 0 1 1 2 F1 F2 用 电 则有 RF2 子 E k R F 技 RF1 术 专 业 这样，在检测元件F1和补偿元件F2的电阻比RF2/RF1接近于 教 1的范围内，A，B两点间的电位差E，近似地与ΔRF成比例。 学 在此，ΔRF是由于可燃性气体接触燃烧所产生的温度变化 资 源 (燃烧热)引起的，是与接触燃烧热(可燃性气体氧化反应热) 建 成比例的。 设
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E=k•m•b
丙烷 输 150 出 电 100 压 / mV 50 乙醇 异丁烷 丙酮 环己烷 0 0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
气体浓度(XLEL)
接触燃烧式气敏元件的感应特性
3、接触燃烧式气敏元件的结构
应 用 电 子 技 术 专 业 教 学 资 源 建 设 用高纯的铂丝 , 绕制成线圈 , 为了使线圈具有适当的阻值 (1Ω～2Ω),一般应绕10圈以上。在线圈外面涂以氧化铝或 氧化铝和氧化硅组成的膏状涂覆层 , 干燥后在一定温度下
F2 D R1 M F1 C
W2 B
E0
R2
W1
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RF1 RF R1 E E0 RF1 RF2 RF R1 R2




因为Δ RF很小，且RF1•R1=RF2•R2
A F2 D
R1 M
F1
C
W2
B
R2 W1
E0
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工作时，要求在F1和F2上保持100mA～200mA的电流通过， 以供可燃性气体在检测元件F1上发生氧化反应(接触燃烧) 所需要的热量。当检测元件F1与可燃性气体接触时，由于 剧烈的氧化作用(燃烧)，释放出热量，使得检测元件的温 度上升，电阻值相应增大，桥式电路不再平衡，在 A 、 B 间产生电位差E。 A
C—检测元件的热容量；
Q—可燃性气体的燃烧热；m—可燃性气体的浓度[％(Vol)]； α—由检测元件上涂覆的催化剂决定的常数。
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H Q RF T m C C
ρ ， C和 α 的数值与检测元件的材料、形状、结构、
表面处理方法等因素有关。 Q是由可燃性气体的种类决定。 因而，在一定条件下，都是确定的常数。则:
E=k•m•b
Q b C
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即 A 、 B 两点间的电位差 与可燃性气体的浓度 m 成 比例。如果在 A 、 B 两点 间连接电流计或电压计， 就可以测得 A 、 B 间的电 位差 E ，并由此求得空气 中可燃性气体的浓度。若 与相应的电路配合，就能 在空气中当可燃性气体达 到一定浓度时，自动发出 报警信号，其感应特性曲 线如图。
其电阻值增加的就越多。
因此，只要测定作为敏感件的铂丝的电阻变化值 (Δ R)，就可检测空气中可燃性气体的浓度。
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实际使用的检测元件:
使用单纯的铂丝线圈作为检测元件，其寿命较短，所
以，实际应用的检测元件，都是在铂丝圈外面涂覆一层 氧化物触媒。这样既可以延长其使用寿命，又可以提高 检测元件的响应特性。