气敏检测
6.1气敏传感器基本原理及测量电路.pptx
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）。
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8. 气体检测使用注意事项
2）温度补偿 半导体气敏电阻在气体中的电阻值与温度和湿度有关。当温度和湿度较低时，电
测量转换电路
据分压比定律，Uo不受温度影响，减小了
测量误差。
汽车尾气分析
二氧化钛氧浓度传感器可 用于汽车或燃烧炉排放气 体中的氧浓度测量。
观察右图看说明非线性特性对 浓度超限报警是否有利？
气敏半导体的灵敏度特性曲线
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8. 气体检测使用注意事项
1）气敏电阻使用时一定要加热 一般由变压器二次绕组交流输出或直流电压提供低电压加热。加热温度对气敏电
阻值较大；温度和湿度较高时，电阻值较小。因此，即使气体浓度相同，电阻值也会 不同，需要进行温度补偿。
如前所述，TiO2氧浓度传感器的测量转换电路中，与TiO2气敏电阻串联的热敏电 阻Rt 起温度补偿作用。
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8. 气体检测使用注意事项
• 温度补偿中实用的热敏电阻工作原理 • 半导体热敏电阻简称热敏电阻，是一种新型的半导体测温元件。 • 热敏电阻是利用半导体的电阻值随温度的变化而显著变化的特性实现测
气敏传感器类型：
半导体气敏传感器 接触燃烧式气敏传感器 电化学气敏传感器
2.气敏传感器外形
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半导体气敏传感器应用最多。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 利昂的检测、呼气中乙醇的检测、 人体口腔口臭的检测等等。
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气敏型烟雾传感器的原理
气敏型烟雾传感器的原理气敏型烟雾传感器是一种常用于火灾监测和报警的传感器。
它的原理是基于烟雾颗粒的电学特性，通过检测空气中的气体浓度变化来判断是否存在烟雾。
气敏型烟雾传感器一般由气敏元件、信号放大器、运算器等组成。
气敏元件是烟雾传感器的核心部分，它是一种特制的氧化物材料。
常见的气敏元件材料有二氧化锡、二氧化钪等。
这些氧化物材料在空气中表现出与温度、湿度和气体浓度等参数相关的特性。
在正常情况下，空气中的气体浓度是稳定的。
当烟雾产生时，烟雾中的颗粒物会附着在气敏元件表面，导致元件表面积增大，从而改变了元件的电学特性。
具体来说，烟雾颗粒对气敏元件的敏感性与烟雾浓度成正比。
烟雾浓度越高，颗粒物附着在气敏元件上的越多，导致元件表面的电阻值下降，反之亦然。
气敏型烟雾传感器通过对气敏元件电阻值的检测，来判断空气中是否存在烟雾。
当烟雾浓度较低时，气敏元件电阻值较高。
这时，信号放大器将电阻值转换为电压或电流信号，并传送给运算器。
运算器会根据预设的烟雾浓度阈值，判断当前的烟雾浓度是否超过警戒值。
如果超过了警戒值，运算器将发出火警信号；否则，烟雾浓度保持在正常范围内，传感器处于待机状态。
需要注意的是，气敏型烟雾传感器在具体使用时，需要事先设置适当的烟雾浓度阈值。
这可以根据不同场所、不同需要进行调整，以确保传感器的准确性和稳定性。
与传统的光电烟雾传感器相比，气敏型烟雾传感器具有以下优点：首先，光电烟雾传感器主要依靠光敏元件对烟雾产生的光敏感应，容易受到其他光源的干扰，而气敏型烟雾传感器则不会受到光源的影响，具有较高的抗干扰能力；其次，气敏型传感器可以对不同种类的烟雾进行检测，而不仅仅局限于可见光范围内的烟雾；此外，气敏型传感器还具有响应速度快、功耗低等特点。
总结起来，气敏型烟雾传感器是通过检测空气中的气体浓度变化来判断是否存在烟雾的一种传感器。
其原理是基于烟雾颗粒对气敏元件电学特性的影响，通过测量元件电阻值的变化来判断烟雾浓度。
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。
气敏电阻的原理及应用
气敏电阻的原理及应用1. 气敏电阻的原理气敏电阻是一种利用敏感薄膜材料的电学性质对气体浓度的变化进行检测的电子元件。
它是一种半导体材料，其电阻值随环境气体的浓度变化而变化。
其原理基于气体分子与敏感薄膜表面发生化学反应，导致电荷传输和电阻的变化。
气敏电阻的工作原理主要分为两种类型：电导型和电容型。
电导型气敏电阻的电阻值随着气体浓度的增加而增加，而电容型气敏电阻则是通过测量电容的变化来检测气体浓度变化。
2. 气敏电阻的应用气敏电阻由于其灵敏度高、响应速度快、结构简单等特点，在许多领域得到了广泛的应用。
以下是一些常见的应用领域：•环境检测：气敏电阻可以用于检测室内空气中的有害物质浓度，如一氧化碳（CO）、甲醛（HCHO）等。
在工业环境中，也可以用气敏电阻来监测有毒气体的泄漏，以确保工人的安全。
•汽车工业：气敏电阻可以用于汽车尾气排放的监测，帮助检测尾气中有害物质的浓度，以达到环保的要求。
•安防系统：气敏电阻可以用于煤气泄漏检测和火灾预警。
当检测到煤气泄漏或火焰时，气敏电阻会产生相应的信号，触发警报或采取其他安全措施。
•医疗应用：气敏电阻可以用于呼吸器等医疗设备中，检测呼吸气体成分的变化，监测患者的呼吸状态。
3. 气敏电阻的优点和局限性气敏电阻具有如下优点：•灵敏度高：气敏电阻对环境气体浓度的变化非常敏感，可以实时检测到微小的浓度变化。
•响应速度快：气敏电阻的相应时间非常短，当环境气体发生变化时，可以迅速产生响应。
•结构简单：气敏电阻的结构和制造成本相对较低，易于批量生产。
然而，气敏电阻也存在一些局限性：•选择性差：气敏电阻对不同气体的选择性较差，容易受到其他气体的干扰，可能导致误检；•寿命短：由于敏感薄膜材料易受氧化和腐蚀，因此气敏电阻的使用寿命较短，需要定期更换。
4. 如何选择气敏电阻当选择气敏电阻时，有几个关键因素需要考虑：•检测气体：确定需要检测的目标气体是什么。
不同的气敏电阻对不同气体的响应不同，因此需要根据具体应用来选择合适的气敏电阻。
气体传感器的原理和应用
气体传感器的原理和应用随着现代工业和生活的不断发展，气体传感器越来越受到人们的关注。
气体传感器是一种用于检测和测量气体浓度的装置，广泛应用于环境监测、工业生产、医疗健康等领域。
本文将详细介绍气体传感器的原理和应用。
一、气体传感器的原理气体传感器检测气体浓度的原理是基于气敏电阻效应。
气敏电阻是一种敏感于气体浓度变化的电阻器件。
当气体浓度发生变化时，气敏电阻的阻值也会发生变化，从而可以对气体浓度进行测量。
气敏电阻的结构一般由两个电极和一个气敏层组成。
气敏层是一种氧化物或硫化物材料，对于不同的气体会有不同的敏感性。
气敏电阻在加电后，电流从一个电极流入气敏层，然后从另一个电极流回，形成一个回路。
当气敏层与气体相接触时，由于气体分子的影响，敏感层内的导电性质会发生变化，电阻值也会随之发生变化。
二、气体传感器的应用气体传感器在环境监测、工业生产、医疗健康等领域中有着广泛的应用。
以下列举几个典型的应用场景。
1.环境监测环境监测是气体传感器应用最广泛的领域之一。
气体传感器可以用于监测空气中的有害气体如一氧化碳、氢气、甲烷、氨气等。
还可以对二氧化碳、氧气等以及温度、湿度等环境参数进行监测。
这些数据对于环境治理、预警、疾病防控等方面都有着重要的意义。
2.工业生产气体传感器在工业生产中也有着广泛的应用。
例如，对于食品工业，可以用气体传感器来检测食品中的气味、霉菌、香料浓度等，以保证食品的品质和安全。
对于化工生产，可以用气体传感器来检测反应槽中的气体成分和浓度，以及检测泄漏等危险。
3.医疗健康气体传感器可以用于医疗健康检测中。
例如，利用气体传感器可以检测呼吸道中的气体成分，如氧气、甲烷等，可以帮助医生进行肺功能检查和疾病诊断。
同时，气体传感器也可以检测医院中的空气质量和消毒效果，以保证医疗环境的卫生和安全。
三、气体传感器的未来发展气体传感器在未来的发展中，主要有以下几个方向：1.多气体检测随着气体传感器技术的发展，不仅可以检测单一气体，还可以检测多种气体。
气体检测及解决方案(3篇)
第1篇一、引言随着工业生产、交通运输、环境保护等领域的发展，气体检测技术的重要性日益凸显。
气体检测是指通过特定的仪器和方法，对空气中的有害气体、易燃气体、有毒气体等进行检测和监控，以确保生产安全、环境保护和人体健康。
本文将详细介绍气体检测的原理、方法、设备以及相应的解决方案。
二、气体检测原理1. 物理吸附法物理吸附法是利用气体分子与吸附剂表面之间的范德华力，使气体分子被吸附在吸附剂表面。
通过测量吸附剂表面吸附气体分子的数量，可以确定气体的浓度。
常用的吸附剂有活性炭、分子筛等。
2. 化学吸收法化学吸收法是利用气体与吸收剂发生化学反应，将气体转化为易于检测的物质。
常用的吸收剂有氢氧化钠、硫酸等。
通过测量反应前后吸收剂浓度的变化，可以确定气体的浓度。
3. 光谱分析法光谱分析法是利用气体分子对特定波长光的吸收或发射特性，进行气体检测。
根据吸收或发射光谱的特征，可以确定气体的种类和浓度。
常用的光谱分析法有红外光谱法、紫外光谱法、拉曼光谱法等。
4. 气相色谱法气相色谱法是将气体样品通过色谱柱，利用不同组分在色谱柱中停留时间的差异，实现分离和检测。
通过测量色谱峰面积或峰高，可以确定气体的种类和浓度。
5. 液相色谱法液相色谱法与气相色谱法类似，但样品在色谱柱中流动的是液体。
液相色谱法适用于检测极性较强、沸点较低的气体。
三、气体检测方法1. 气体传感器检测气体传感器是一种将气体浓度转化为电信号的装置。
根据检测原理，气体传感器可分为半导体气体传感器、电化学气体传感器、光敏气体传感器等。
气体传感器具有体积小、响应快、成本低等优点，广泛应用于工业、环保、医疗等领域。
2. 气相色谱法检测气相色谱法是一种常用的气体检测方法，具有分离度高、灵敏度高、检测范围广等优点。
气相色谱法广泛应用于检测挥发性有机物、硫化合物、氮氧化物等。
3. 光谱分析法检测光谱分析法是一种基于物质光谱特性的气体检测方法，具有高灵敏度和高选择性等优点。
光谱分析法广泛应用于环境监测、工业生产等领域。
气敏传感器_实验报告
一、实验目的1. 了解气敏传感器的工作原理和基本特性；2. 掌握气敏传感器的检测方法及实验操作步骤；3. 分析气敏传感器在不同气体环境下的响应特性。
二、实验原理气敏传感器是一种将气体浓度转换为电信号的传感器。
其基本原理是：当气体分子与半导体材料发生作用时，会引起半导体材料电阻率的变化，从而实现气体的检测。
气敏传感器主要分为半导体气敏传感器和金属氧化物气敏传感器两大类。
三、实验仪器与材料1. 气敏传感器：MQ-2、MQ-3、MQ-5等；2. 气体发生装置：酒精、甲烷、丙烷等；3. 信号发生器：直流稳压电源、信号放大器等；4. 测量仪器：数字多用表、示波器等；5. 实验装置：气敏传感器实验台、实验电路等。
四、实验步骤1. 准备实验装置，将气敏传感器连接到实验电路中；2. 设置实验参数，包括气体种类、浓度、温度等；3. 通电预热气敏传感器，使其达到稳定状态；4. 调节气体发生装置，控制气体浓度；5. 测量气敏传感器的输出电压或电流，记录数据；6. 分析气敏传感器的响应特性，绘制响应曲线。
五、实验结果与分析1. 气敏传感器在不同气体环境下的响应特性（1）MQ-2气敏传感器对酒精的响应特性实验结果表明，MQ-2气敏传感器对酒精的检测灵敏度高，在低浓度下即可检测到酒精。
随着酒精浓度的增加，气敏传感器的输出电压逐渐增大。
在酒精浓度为0.5%时，气敏传感器的输出电压达到最大值。
（2）MQ-3气敏传感器对甲烷的响应特性实验结果表明，MQ-3气敏传感器对甲烷的检测灵敏度高，在低浓度下即可检测到甲烷。
随着甲烷浓度的增加，气敏传感器的输出电压逐渐增大。
在甲烷浓度为0.5%时，气敏传感器的输出电压达到最大值。
（3）MQ-5气敏传感器对丙烷的响应特性实验结果表明，MQ-5气敏传感器对丙烷的检测灵敏度高，在低浓度下即可检测到丙烷。
随着丙烷浓度的增加，气敏传感器的输出电压逐渐增大。
在丙烷浓度为0.5%时，气敏传感器的输出电压达到最大值。
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基于单片机的气敏传感器测试系统
一、引言
气敏传感器是能够感知环境中某种气体及其浓度的一种敏感器件，它将气体成分、浓度等有关的
信息转换成电信号，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。目前，人们对气敏传感器的测试方法主要停留在用人工手动的方式来操作，开发出
一种实用高效的智能化传感器测试装置是极为必要的。本文介绍一种新型的气敏传感器测试系统的设
计方法。该系统基于具有语音处理功能的凌阳SPCE061A单片机，能同时进行多路传感器测试、过程控
制，及用虚拟仪器完成数据处理，并能用语音直接播报测试结果，克服了目前气敏传感器人工操作测
试带来的效率低、误差大、操作人员长时间工作等问题。将给操作人员带来极大方便，下面就介绍一
种具有新功能的新型的气敏传感器测试系统。
二、气敏传感器测量原理
作为气体敏感材料的半导体氧化物的气—电转换机理是：在不同气体中，半导体氧化物材料发生
的氧化—还原反应不同，从而引起材料电导（电导与电阻互为倒数）的不同变化，使传感器分辨出被
测气体。因此，只要能测量出已知气体中气体传感器电导的变化，就可测量出该气敏传感器的性能指
标。气敏传感器的测试电路如图1所示，负载电阻RL串联在传感器中，串联回路施加工作电压VC，V
F
为热丝两端加热电压。在洁净空气中，传感器的电阻RO较大，在负载电阻RL上的输出电压较小；当在
待测气体中时，传感器的电阻RO变得较小，则负载电阻RL上的输出电压较大，其电压值与VRL器件的电
阻值RO之间的关系如下：
RO=RLLRLCVRVV)(
式中：为VC测量电压，一般为5V；VRL为负载电压；为RL负载电阻（已知）；RO为元件的电阻值。
随着已知气体浓度不同，负载电压产生不同变化，传感器的元件阻值也会产生相应的变化，而根据不
同气体环境下元件电阻的阻值，就可判断出该传感器的指标是否符合标准值。
图1 气敏传感器的测试电路
三、系统硬件设计
气敏传感器测试系统如图2所示，由元件测试箱和PC微机两部分组成。元件测试箱主要包括了
元件箱和单片机系统两部分。元件箱的主要作用是模拟气敏元件的各种现场使用环境，所有被测传感
器就放置在元件板上，可由单片机系统中的电子开关巡回选择。当充入某种浓度气体时，被测传感器
的阻值发生相应的变化，引起传感器负载输出电压也发生变化，该电压信号被采样保持后，送入单片
机系统进行处理。
图2 测试系统
在单片机系统中选用凌阳SPCE061A单片机，其内部具有七通道10位电压A/D模数转换器和两个
10位D/A数模转换通道，这样节省电路板面积，简化了硬件电路。使用者只需在软件编程时加入启动
A/D转换的指令即可完成操作。为了保持数据采集的准确性，需要进行N次数据采集然后取平均值，即
每次采集进来的负载电压VRL经过A/D转换后要送给单片机的算术逻辑单元，同N–1次的A/D转化结
果进行取算术平均值运算。把最终结果放到存储区，等待上位机进行数据分析和判断。对于语音功能
的实现，则要利用单片机内部的D/A数模转换器，把事先已设置好的语音信号如“开始测量”、“测
量结束”等经过该数模转换通道送到扬声器。 SPCE061A内部自带两个10位D/A转换通道，比较容易
实现语音功能。
四、系统软件设计
系统的软件包括两部分。一是下位机的软件，它主要完成对传感器输入信号的采集、存储以及定
时，通过RS-232串行接口向PC机发送数据，同时实现语音数据编码处理、存储、解码处理以及D/A
转换等功能。下位机主程序框图如图3所示，而中断子程序和语音子程序在此不再赘述。另一部分是
数据分析软件，它采用Visual C++6.0开发系统，具有一个良好的人机操作界面，可以随时测量和采
集传感器的任意参数，并可查看系统任一通道的响应曲线以及历史运行记录。
图3 程序框图
五、语音功能的实现
气敏传感器测试系统的语音功能的实现，主要体现在当测量传感器数据的同时, 扬声器中会发出
语音提示，如“开始测量”、“开始测量电阻RO”、“开始测量电阻R1”、“开始测量电阻R2”、“开
始响应曲线绘制”、“复位”等。 当测量结束后，系统会播报：“RO测量完毕”、“R1测量完毕”、
“R2测量完毕”等。
语音处理大致可以分为A/D转换、编码处理、存储、解码处理以及D/A转换等步骤。SPCE061A单
片机具有内置自动增益控制功能的麦克风输入方式，同时具备双通道10 位DAC方式的音频输出功能，
因此可以解决上述语音处理问题。SPCE061A的开发软件具有一个SACM–LI库，可以将A/D、编码、解
码、存储、D/A做成相应的模块, 对于每个模块都有其应用程序接口API，在了解每个模块所要实现的
功能及其参数的内容后，调用该API函数即可实现语音处理功能。对于常用的SACM–A2000和SACM–480
两种放音算法则要涉及到语音资源的添加问题，即将所需要的WAV文件按照需要的压缩比进行压缩,变
成资源表形式在程序中调用。这样,当把录制好的语音文件经过压缩存入存储器后，在程序执行过程中
调用该语音模块的API函数即可实现语音输出功能了。