氣敏濕敏電阻傳感器的應(yīng)用（課堂PPT）

1、廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院-傳感器及應(yīng)用傳感器及應(yīng)用1廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院-傳感器及應(yīng)用傳感器及應(yīng)用項(xiàng)目九：氣敏、濕敏電阻傳感器的應(yīng)用項(xiàng)目九：氣敏、濕敏電阻傳感器的應(yīng)用功用：檢測(cè)環(huán)境氣體成分及濃度、檢測(cè)環(huán)境濕功用：檢測(cè)環(huán)境氣體成分及濃度、檢測(cè)環(huán)境濕 度，并對(duì)其進(jìn)行控制和顯示的重要器件。度，并對(duì)其進(jìn)行控制和顯示的重要器件。應(yīng)用領(lǐng)域：在環(huán)境保護(hù)、家用電器、消防、農(nóng)應(yīng)用領(lǐng)域：在環(huán)境保護(hù)、家用電器、消防、農(nóng) 業(yè)生產(chǎn)和安全生產(chǎn)等方面。業(yè)生產(chǎn)和安全生產(chǎn)等方面。 廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院-傳感器及應(yīng)用傳感器及應(yīng)用2氣敏傳感器能夠檢測(cè)氣體的種類及主要檢測(cè)場(chǎng)所氣

2、敏傳感器能夠檢測(cè)氣體的種類及主要檢測(cè)場(chǎng)所 廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院-傳感器及應(yīng)用傳感器及應(yīng)用3家庭用煤氣報(bào)警器家庭用煤氣報(bào)警器廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院-傳感器及應(yīng)用傳感器及應(yīng)用4RK-2000P可燃?xì)怏w報(bào)警器采用高檔可燃?xì)怏w報(bào)警器采用高檔CPU及高精度及高精度A/D轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)而轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)而成，可同時(shí)掛接多只探測(cè)器，當(dāng)被檢測(cè)氣體濃度超過報(bào)警設(shè)定值時(shí)，成，可同時(shí)掛接多只探測(cè)器，當(dāng)被檢測(cè)氣體濃度超過報(bào)警設(shè)定值時(shí)，儀器發(fā)出聲光二級(jí)報(bào)警信號(hào)，同時(shí)啟動(dòng)外部聯(lián)動(dòng)，從而阻止或降低儀器發(fā)出聲光二級(jí)報(bào)警信號(hào)，同時(shí)啟動(dòng)外部聯(lián)動(dòng)，從而阻止或降低現(xiàn)場(chǎng)的危險(xiǎn)程度，達(dá)到排除險(xiǎn)情的目的?，F(xiàn)場(chǎng)的

3、危險(xiǎn)程度，達(dá)到排除險(xiǎn)情的目的。廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院-傳感器及應(yīng)用傳感器及應(yīng)用5一、氣敏電阻傳感器一、氣敏電阻傳感器 氣敏電阻工作原理：氣敏電阻工作原理：主要可分為：測(cè)量還原性氣體和測(cè)量氧氣濃度的兩大類。主要可分為：測(cè)量還原性氣體和測(cè)量氧氣濃度的兩大類。 氣體的成分、濃度等參數(shù)變化氣體的成分、濃度等參數(shù)變化電阻發(fā)生變化電阻發(fā)生變化轉(zhuǎn)換為電流、電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流、電壓信號(hào)氣敏氣敏電阻電阻是一種半導(dǎo)體敏感器件，它是利用氣體的吸附而使是一種半導(dǎo)體敏感器件，它是利用氣體的吸附而使半導(dǎo)體本身的電導(dǎo)率發(fā)生變化這一機(jī)理來進(jìn)行檢測(cè)的。人們半導(dǎo)體本身的電導(dǎo)率發(fā)生變化這一機(jī)理來進(jìn)行檢測(cè)的。人們發(fā)

4、現(xiàn)某些氧化物半導(dǎo)體材料如發(fā)現(xiàn)某些氧化物半導(dǎo)體材料如SnO2、ZnO、Fe2O3、MgO、NiO、BaTiO3等都具有氣敏效應(yīng)等都具有氣敏效應(yīng)。廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院-傳感器及應(yīng)用傳感器及應(yīng)用6氣敏電阻工作原理動(dòng)畫演示氣敏電阻工作原理動(dòng)畫演示廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院-傳感器及應(yīng)用傳感器及應(yīng)用71 1還原性氣體傳感器還原性氣體傳感器所謂還原性氣體就是在化學(xué)反應(yīng)中能給出電子，所謂還原性氣體就是在化學(xué)反應(yīng)中能給出電子，化學(xué)價(jià)升高的氣體?；瘜W(xué)價(jià)升高的氣體。還原性氣體多數(shù)屬于可燃性氣體等還原性氣體多數(shù)屬于可燃性氣體等. .氫氣、一氧化氫氣、一氧化碳，硫化氫碳，硫化氫 ,

5、,甲烷，一氧化硫甲烷，一氧化硫 。 測(cè)量還原性氣體的氣敏電阻一般是用測(cè)量還原性氣體的氣敏電阻一般是用SnOSnO2 2、ZnOZnO或或FeFe2 2O O3 3等金屬氧化物粉料添加少量鉑催化劑、激活等金屬氧化物粉料添加少量鉑催化劑、激活劑及其它添加劑，按一定比例燒結(jié)而成的半導(dǎo)體劑及其它添加劑，按一定比例燒結(jié)而成的半導(dǎo)體器件。器件。 廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院-傳感器及應(yīng)用傳感器及應(yīng)用8 金屬氧化物在常溫下是絕緣的金屬氧化物在常溫下是絕緣的, 制成半導(dǎo)體后卻顯示氣制成半導(dǎo)體后卻顯示氣敏特性。敏特性。通常器件工作在空氣中通常器件工作在空氣中, 空氣中的氧和空氣中的氧和NO2 這樣的

6、這樣的電子兼容性大的氣體電子兼容性大的氣體, 接受來自半導(dǎo)體材料的電子而吸附負(fù)接受來自半導(dǎo)體材料的電子而吸附負(fù)電荷電荷, 結(jié)果使結(jié)果使N型半導(dǎo)體材料的表面空間電荷層區(qū)域的傳導(dǎo)電型半導(dǎo)體材料的表面空間電荷層區(qū)域的傳導(dǎo)電子減少子減少, 使表面電導(dǎo)減小使表面電導(dǎo)減小, 從而使器件處于高阻狀態(tài)。一旦元從而使器件處于高阻狀態(tài)。一旦元件與被測(cè)還原性氣體接觸件與被測(cè)還原性氣體接觸, 就會(huì)與吸附的氧起反應(yīng)就會(huì)與吸附的氧起反應(yīng), 將被氧束將被氧束縛的電子釋放出來縛的電子釋放出來, 敏感膜表面電導(dǎo)增加敏感膜表面電導(dǎo)增加, 使元件電阻減小。使元件電阻減小。 該類氣敏元件通常工作在高溫狀態(tài)（該類氣敏元件通常工作在高溫

7、狀態(tài)（200450）, 目的目的是為了加速上述的氧化還原反應(yīng)。是為了加速上述的氧化還原反應(yīng)。 廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院-傳感器及應(yīng)用傳感器及應(yīng)用9燒結(jié)型氣體傳感器的工作特性燒結(jié)型氣體傳感器的工作特性（1 1） 氣敏特性氣敏特性：遇：遇H H2 2、COCO、碳?xì)浠衔锏?、碳?xì)浠衔锏? (還原性即可還原性即可燃性燃性) )氣體，氣體， 材料表面層電阻率減小；遇材料表面層電阻率減小；遇O O2 2等氧化性氣體時(shí)，等氧化性氣體時(shí)， 材料表面層電阻率增大。在檢測(cè)前，材料表面已經(jīng)吸著氧，材料表面層電阻率增大。在檢測(cè)前，材料表面已經(jīng)吸著氧， 所以對(duì)可燃性氣體更敏感。最佳工作溫度一般多在所

8、以對(duì)可燃性氣體更敏感。最佳工作溫度一般多在200200500500范圍內(nèi)。為使傳感器能在這樣高的溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定工作，具有范圍內(nèi)。為使傳感器能在這樣高的溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定工作，具有高溫穩(wěn)定性的半導(dǎo)體材料只有金屬氧化物，常見的是高溫穩(wěn)定性的半導(dǎo)體材料只有金屬氧化物，常見的是SnOSnO2 2和和ZnOZnO。 直熱式直熱式的加熱絲兼作電極。的加熱絲兼作電極。 其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 成本低、成本低、 功耗功耗小；??； 但熱容量小，但熱容量小， 易受環(huán)境氣流影響；易受環(huán)境氣流影響； 因加熱絲熱脹冷縮，因加熱絲熱脹冷縮， 易使之與材料接觸不良；易使之與材料接觸不良； 在測(cè)量電路中，在測(cè)量電路中， 信號(hào)電

9、路和加熱電信號(hào)電路和加熱電路相互干擾。路相互干擾。間接式間接式加熱絲和電極分立，有好的穩(wěn)定性。加熱絲和電極分立，有好的穩(wěn)定性。 廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院-傳感器及應(yīng)用傳感器及應(yīng)用10（2） 溫濕度特性溫濕度特性： SnO2傳感器的阻值隨溫度、傳感器的阻值隨溫度、 濕度上濕度上升而有規(guī)律地減小。升而有規(guī)律地減小。 因此除盡量保持恒溫、因此除盡量保持恒溫、 恒濕外，恒濕外， 其有效其有效措施是選用溫濕度特性好的氣敏元件及在電路中進(jìn)行溫濕度措施是選用溫濕度特性好的氣敏元件及在電路中進(jìn)行溫濕度補(bǔ)償。補(bǔ)償。 （3 3） 初期恢復(fù)特性及初期穩(wěn)定特性初期恢復(fù)特性及初期穩(wěn)定特性： 經(jīng)短期存放再

10、通經(jīng)短期存放再通電時(shí)，傳感器電阻值有短暫的急劇變化（減?。?，這一特性稱電時(shí)，傳感器電阻值有短暫的急劇變化（減?。?，這一特性稱為初期恢復(fù)特性，它與元件種類、存放時(shí)間及存放環(huán)境有關(guān)。為初期恢復(fù)特性，它與元件種類、存放時(shí)間及存放環(huán)境有關(guān)。 存放時(shí)間愈長(zhǎng)，初期恢復(fù)時(shí)間亦愈長(zhǎng)，存放存放時(shí)間愈長(zhǎng)，初期恢復(fù)時(shí)間亦愈長(zhǎng)，存放7 71515天后的初期天后的初期恢復(fù)時(shí)間一般約在恢復(fù)時(shí)間一般約在2 25 min5 min之內(nèi)。之內(nèi)。廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院-傳感器及應(yīng)用傳感器及應(yīng)用11當(dāng)長(zhǎng)期存放后再通電時(shí)，在一段時(shí)間內(nèi)傳感器阻值一般高當(dāng)長(zhǎng)期存放后再通電時(shí)，在一段時(shí)間內(nèi)傳感器阻值一般高出正常值出正常值

11、20%20%左右，而以后慢慢恢復(fù)至正常穩(wěn)定值，左右，而以后慢慢恢復(fù)至正常穩(wěn)定值， 這一特性這一特性稱作稱作初期穩(wěn)定特性初期穩(wěn)定特性。初期穩(wěn)定時(shí)間與傳感器種類及工作溫度有。初期穩(wěn)定時(shí)間與傳感器種類及工作溫度有關(guān)，直熱式較長(zhǎng)，傍熱式較短。關(guān)，直熱式較長(zhǎng)，傍熱式較短。 為縮短初期恢復(fù)時(shí)間和初期穩(wěn)定時(shí)間，為縮短初期恢復(fù)時(shí)間和初期穩(wěn)定時(shí)間， 在開始使用時(shí)，在開始使用時(shí)， 要進(jìn)行一段時(shí)間的高溫處理，要進(jìn)行一段時(shí)間的高溫處理， 同時(shí)在構(gòu)成控制電路時(shí)應(yīng)加延同時(shí)在構(gòu)成控制電路時(shí)應(yīng)加延時(shí)電路。若將氣體敏感膜、加熱器和溫度測(cè)量探頭集成在一塊時(shí)電路。若將氣體敏感膜、加熱器和溫度測(cè)量探頭集成在一塊硅片上，硅片上， 則構(gòu)

12、成集成氣敏傳感器。則構(gòu)成集成氣敏傳感器。 （4 4） 主要檢測(cè)對(duì)象主要檢測(cè)對(duì)象燒結(jié)型氣體傳感器主要用來檢測(cè)甲烷、丙烷、一氧化碳、燒結(jié)型氣體傳感器主要用來檢測(cè)甲烷、丙烷、一氧化碳、 氫氣、氫氣、 酒精、酒精、 硫化氫等。硫化氫等。 廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院-傳感器及應(yīng)用傳感器及應(yīng)用12 例如例如, 用氧化錫制成的氣敏元件用氧化錫制成的氣敏元件, 在常溫下吸附某種氣在常溫下吸附某種氣體后體后, 其電導(dǎo)率變化不大其電導(dǎo)率變化不大, 若保持這種氣體濃度不變?nèi)舯３诌@種氣體濃度不變, 該器件該器件的電導(dǎo)率隨器件本身溫度的升高而增加的電導(dǎo)率隨器件本身溫度的升高而增加, 尤其在尤其在10030

13、0范圍內(nèi)電導(dǎo)率變化很大。顯然范圍內(nèi)電導(dǎo)率變化很大。顯然, 半導(dǎo)體電導(dǎo)率的增加是由于半導(dǎo)體電導(dǎo)率的增加是由于多數(shù)載流子濃度增加的結(jié)果。多數(shù)載流子濃度增加的結(jié)果。 氧化錫、氧化錫、 氧化鋅材料氣敏元件輸出電壓與溫度的關(guān)系氧化鋅材料氣敏元件輸出電壓與溫度的關(guān)系如下圖（如下圖（b）所示。）所示。 由上述分析可以看出由上述分析可以看出, 氣敏元件工作時(shí)需要本身的溫度氣敏元件工作時(shí)需要本身的溫度比環(huán)境溫度高很多。因此比環(huán)境溫度高很多。因此, 氣敏元件結(jié)構(gòu)上氣敏元件結(jié)構(gòu)上, 有有電阻絲加熱電阻絲加熱, 結(jié)構(gòu)如圖所示結(jié)構(gòu)如圖所示, 1和和2是加熱電極是加熱電極, 3和和4是氣敏電阻是氣敏電阻的一對(duì)電的一對(duì)電極

14、。極。 廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院-傳感器及應(yīng)用傳感器及應(yīng)用13 圖中圖中EH為加熱電源為加熱電源, EC為測(cè)量電源為測(cè)量電源, 電阻中氣敏電阻值的變電阻中氣敏電阻值的變化引起電路中電流的變化化引起電路中電流的變化, 輸出電壓（信號(hào)電壓）由電阻輸出電壓（信號(hào)電壓）由電阻Ro上取出。上取出。 特別在低濃度下靈敏度高特別在低濃度下靈敏度高, 而高濃度下趨于穩(wěn)定值。而高濃度下趨于穩(wěn)定值。 因此因此, 常用來檢查可燃性氣體泄漏并報(bào)警等。常用來檢查可燃性氣體泄漏并報(bào)警等。氣敏元件的基本測(cè)量電路氣敏元件的基本測(cè)量電路,廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院-傳感器及應(yīng)用傳感器及應(yīng)用14MQ

15、N型氣敏電阻結(jié)構(gòu)及測(cè)量電路型氣敏電阻結(jié)構(gòu)及測(cè)量電路1引腳引腳 2塑料底座塑料底座 3燒結(jié)體燒結(jié)體 4不銹鋼網(wǎng)罩不銹鋼網(wǎng)罩5加熱電極加熱電極 6工作電極工作電極 7加熱回路電源加熱回路電源 8測(cè)量回路電源測(cè)量回路電源廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院-傳感器及應(yīng)用傳感器及應(yīng)用15NH3傳傳感感器器甲烷傳感器甲烷傳感器酒精傳感酒精傳感器器廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院-傳感器及應(yīng)用傳感器及應(yīng)用16其他還原性氣體傳感器其他還原性氣體傳感器廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院-傳感器及應(yīng)用傳感器及應(yīng)用17手持?jǐn)?shù)字酒精測(cè)試儀手持?jǐn)?shù)字酒精測(cè)試儀呼氣管呼氣管廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東機(jī)電職

16、業(yè)技術(shù)學(xué)院-傳感器及應(yīng)用傳感器及應(yīng)用18酒精傳感器的選擇性酒精傳感器的選擇性廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院-傳感器及應(yīng)用傳感器及應(yīng)用19防止酒后駕車控制器原理防止酒后駕車控制器原理 防止酒后駕車控制器原理電路如圖防止酒后駕車控制器原理電路如圖10-16所示。所示。 圖中圖中QM-J1為酒敏元件。為酒敏元件。 若司機(jī)沒若司機(jī)沒喝酒，喝酒， 在駕駛室內(nèi)合上開關(guān)在駕駛室內(nèi)合上開關(guān)S，此時(shí)氣敏器件的阻值很高，此時(shí)氣敏器件的阻值很高，Ua為高電平，為高電平， U1為低為低電平，電平，U3為高電平，為高電平， 繼電器繼電器K2線圈失電，其常閉觸點(diǎn)線圈失電，其常閉觸點(diǎn)K2-2閉合，發(fā)光二極管閉合，

17、發(fā)光二極管VD1通，發(fā)綠光，通，發(fā)綠光， 能點(diǎn)火啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。能點(diǎn)火啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。 廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院-傳感器及應(yīng)用傳感器及應(yīng)用20家庭用液化氣報(bào)警器家庭用液化氣報(bào)警器廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院-傳感器及應(yīng)用傳感器及應(yīng)用21一氧化碳檢測(cè)儀一氧化碳檢測(cè)儀廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院-傳感器及應(yīng)用傳感器及應(yīng)用22礦燈瓦斯報(bào)警器電路礦燈瓦斯報(bào)警器電路 瓦斯報(bào)警器的電路如圖所示。瓦斯報(bào)警器的電路如圖所示。 它可以直接放置在礦工的工作帽內(nèi)，它可以直接放置在礦工的工作帽內(nèi)， 以礦燈蓄電池為以礦燈蓄電池為電源（電源（4 V），氣體傳感器為），氣體傳感器為QM-N5

18、型，型，R1為傳感器加熱線圈的限流電阻。為了避免為傳感器加熱線圈的限流電阻。為了避免傳感器在每次使用前都要預(yù)熱十多分鐘，并且避免在傳感器預(yù)熱期間會(huì)造成的誤報(bào)警，傳感器在每次使用前都要預(yù)熱十多分鐘，并且避免在傳感器預(yù)熱期間會(huì)造成的誤報(bào)警， 所以傳感器電路不接于礦燈開關(guān)回路內(nèi)。所以傳感器電路不接于礦燈開關(guān)回路內(nèi)。 礦工每天下班后將礦燈蓄電池交給電房充礦工每天下班后將礦燈蓄電池交給電房充電，充電時(shí)傳感器處于預(yù)熱狀態(tài)。當(dāng)工人們下井前到充電房領(lǐng)取后可不再進(jìn)行預(yù)熱。電，充電時(shí)傳感器處于預(yù)熱狀態(tài)。當(dāng)工人們下井前到充電房領(lǐng)取后可不再進(jìn)行預(yù)熱。 廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院-傳感器及應(yīng)用傳感器及應(yīng)用

19、23火災(zāi)煙霧報(bào)警器電路火災(zāi)煙霧報(bào)警器電路 109為燒結(jié)型為燒結(jié)型SnO2氣敏器件，氣敏器件， 它對(duì)煙霧也很敏感，它對(duì)煙霧也很敏感， 因此用它做成的火災(zāi)煙霧因此用它做成的火災(zāi)煙霧報(bào)警器可用于在火災(zāi)釀成之前或之初進(jìn)行報(bào)警。報(bào)警器可用于在火災(zāi)釀成之前或之初進(jìn)行報(bào)警。 電路有雙重報(bào)警裝置，電路有雙重報(bào)警裝置， 當(dāng)煙霧或當(dāng)煙霧或可燃性氣體達(dá)到預(yù)定報(bào)警濃度時(shí)，氣敏器件的電阻減小到使可燃性氣體達(dá)到預(yù)定報(bào)警濃度時(shí)，氣敏器件的電阻減小到使V3觸發(fā)導(dǎo)通，觸發(fā)導(dǎo)通， 蜂鳴器蜂鳴器鳴響報(bào)警；鳴響報(bào)警； 另外，另外， 在火災(zāi)發(fā)生初期，在火災(zāi)發(fā)生初期， 因環(huán)境溫度異常升高，因環(huán)境溫度異常升高， 將使熱傳感器動(dòng)作，將使熱傳

20、感器動(dòng)作， 使蜂鳴器鳴響報(bào)警。使蜂鳴器鳴響報(bào)警。 廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院-傳感器及應(yīng)用傳感器及應(yīng)用242二氧化鈦氧濃度傳感器（二氧化鈦氧濃度傳感器（TiO2） 對(duì)氧氣十分敏感。其電阻值的大小取決于對(duì)氧氣十分敏感。其電阻值的大小取決于周圍環(huán)境的氧氣濃度。周圍環(huán)境的氧氣濃度。 當(dāng)周圍氧氣濃度較大時(shí)，氧原子進(jìn)入二氧當(dāng)周圍氧氣濃度較大時(shí)，氧原子進(jìn)入二氧化鈦晶格，改變半導(dǎo)體的電阻率，使其阻值增化鈦晶格，改變半導(dǎo)體的電阻率，使其阻值增大。大。 廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院-傳感器及應(yīng)用傳感器及應(yīng)用25TiO2氧濃度傳感器結(jié)構(gòu)及測(cè)量轉(zhuǎn)換電路氧濃度傳感器結(jié)構(gòu)及測(cè)量轉(zhuǎn)換電路a a）

21、結(jié)構(gòu)）結(jié)構(gòu) b b）測(cè)量轉(zhuǎn)換電路）測(cè)量轉(zhuǎn)換電路 1外殼（接地）外殼（接地） 2安裝螺栓安裝螺栓 3搭鐵線搭鐵線4保護(hù)管保護(hù)管 5補(bǔ)償電阻補(bǔ)償電阻 6陶瓷片陶瓷片 7TiO2氧敏電阻氧敏電阻 8進(jìn)氣口進(jìn)氣口9引腳引腳 廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院-傳感器及應(yīng)用傳感器及應(yīng)用26氧濃度傳感器外形氧濃度傳感器外形（可用于汽車尾氣測(cè)量）可用于汽車尾氣測(cè)量）廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院-傳感器及應(yīng)用傳感器及應(yīng)用27二、濕敏電阻傳感器二、濕敏電阻傳感器 相對(duì)濕度是日常生活中常用來表示濕度大小的方法。當(dāng)相對(duì)濕度是日常生活中常用來表示濕度大小的方法。當(dāng)相對(duì)濕度達(dá)相對(duì)濕度達(dá)100%100%

22、時(shí)，稱時(shí)，稱飽和狀態(tài)飽和狀態(tài)。濕度濕度絕對(duì)濕度：指大氣中水汽的密度，即每絕對(duì)濕度：指大氣中水汽的密度，即每 一立方米大氣中所含水汽的一立方米大氣中所含水汽的 質(zhì)量（克數(shù)）質(zhì)量（克數(shù)）相對(duì)濕度：大氣中實(shí)有水汽壓與相對(duì)濕度：大氣中實(shí)有水汽壓與當(dāng)時(shí)溫當(dāng)時(shí)溫 度下度下飽和水汽壓的百分比飽和水汽壓的百分比濕度是在空氣或其他氣體中存在的水蒸氣。水蒸氣是水的氣態(tài)濕度是在空氣或其他氣體中存在的水蒸氣。水蒸氣是水的氣態(tài)形式，同其他各種氣體一樣，是透明的。在我們周圍的環(huán)境中形式，同其他各種氣體一樣，是透明的。在我們周圍的環(huán)境中大約有大約有1%的氣體是水蒸氣的氣體是水蒸氣 廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院-

23、傳感器及應(yīng)用傳感器及應(yīng)用28 溫度高的水會(huì)蒸發(fā)出水蒸氣。同樣，水在較低的溫度溫度高的水會(huì)蒸發(fā)出水蒸氣。同樣，水在較低的溫度下也可以釋放出水蒸氣。下也可以釋放出水蒸氣。 一定溫度下，在水的表面和冰的表面，蒸發(fā)現(xiàn)象始終一定溫度下，在水的表面和冰的表面，蒸發(fā)現(xiàn)象始終都是存在的。都是存在的。 相反，冷凝也是一樣存在的。當(dāng)蒸發(fā)和冷凝的速度達(dá)相反，冷凝也是一樣存在的。當(dāng)蒸發(fā)和冷凝的速度達(dá)到一致時(shí)，該體系就達(dá)到了動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)?？諝饣蚱渌麣怏w到一致時(shí)，該體系就達(dá)到了動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。空氣或其他氣體都有吸收水蒸氣的能力，這種能力主要受溫度的影響。都有吸收水蒸氣的能力，這種能力主要受溫度的影響。 總的來說，溫度越高，

24、吸收水蒸氣的能力越強(qiáng)。在某總的來說，溫度越高，吸收水蒸氣的能力越強(qiáng)。在某個(gè)溫度下，氣體中所能包含的水蒸氣的量達(dá)到最多時(shí)，就叫個(gè)溫度下，氣體中所能包含的水蒸氣的量達(dá)到最多時(shí)，就叫作作“飽和飽和”。 飽和狀態(tài)飽和狀態(tài)廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院-傳感器及應(yīng)用傳感器及應(yīng)用29 干濕球測(cè)濕法干濕球測(cè)濕法的維護(hù)相當(dāng)簡(jiǎn)單，在實(shí)際使用中，只需定期給的維護(hù)相當(dāng)簡(jiǎn)單，在實(shí)際使用中，只需定期給濕球加水及更換濕球紗布即可。與電子式濕度傳感器相比，濕球加水及更換濕球紗布即可。與電子式濕度傳感器相比，干濕球測(cè)濕法不會(huì)產(chǎn)生老化，精度下降等問題。所以干濕球干濕球測(cè)濕法不會(huì)產(chǎn)生老化，精度下降等問題。所以干濕球測(cè)濕

25、方法更適合于在高溫及惡劣環(huán)境的場(chǎng)合使用。測(cè)濕方法更適合于在高溫及惡劣環(huán)境的場(chǎng)合使用。 現(xiàn)代濕度測(cè)量方案兩種：現(xiàn)代濕度測(cè)量方案兩種：干濕球測(cè)濕法干濕球測(cè)濕法 , 電子式濕度傳感器測(cè)濕法電子式濕度傳感器測(cè)濕法。電子式濕度傳感器電子式濕度傳感器是近幾十年，特別是近是近幾十年，特別是近20年才迅速發(fā)展起年才迅速發(fā)展起來的。濕度傳感器生產(chǎn)廠在產(chǎn)品出廠前都要采用標(biāo)準(zhǔn)濕度發(fā)來的。濕度傳感器生產(chǎn)廠在產(chǎn)品出廠前都要采用標(biāo)準(zhǔn)濕度發(fā)生器來逐支標(biāo)定，電子式濕度傳感器的準(zhǔn)確度可以達(dá)到生器來逐支標(biāo)定，電子式濕度傳感器的準(zhǔn)確度可以達(dá)到2一一3RH。 濕度傳感器是采用半導(dǎo)體技術(shù)，因此對(duì)使用的環(huán)境溫度有要濕度傳感器是采用半導(dǎo)體

26、技術(shù)，因此對(duì)使用的環(huán)境溫度有要求，超過其規(guī)定的使用溫度將對(duì)傳感器造成損壞。求，超過其規(guī)定的使用溫度將對(duì)傳感器造成損壞。 廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院-傳感器及應(yīng)用傳感器及應(yīng)用30電子式濕度檢測(cè)動(dòng)畫演示電子式濕度檢測(cè)動(dòng)畫演示廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院-傳感器及應(yīng)用傳感器及應(yīng)用311水蒸氣的凝結(jié)將給儀器設(shè)備帶來各種危害水蒸氣的凝結(jié)將給儀器設(shè)備帶來各種危害 如在熱工設(shè)備里會(huì)引起受熱局部不均如在熱工設(shè)備里會(huì)引起受熱局部不均電子式濕度傳感器使用事項(xiàng)電子式濕度傳感器使用事項(xiàng):廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院-傳感器及應(yīng)用傳感器及應(yīng)用322濕度對(duì)電子元件的影響濕度對(duì)電子元件

27、的影響物體表面會(huì)附著一層水膜，并滲入材料內(nèi)部；物體表面會(huì)附著一層水膜，并滲入材料內(nèi)部；降低絕緣強(qiáng)度，造成漏電、擊穿和短路現(xiàn)象；降低絕緣強(qiáng)度，造成漏電、擊穿和短路現(xiàn)象；加速金屬材料的腐蝕并引起有機(jī)材料的霉?fàn)€。加速金屬材料的腐蝕并引起有機(jī)材料的霉?fàn)€。3濕度對(duì)人體的影響濕度對(duì)人體的影響秋冬季空氣干燥，人易上火、皮膚易干燥；秋冬季空氣干燥，人易上火、皮膚易干燥；夏季雷雨前空氣潮濕，人會(huì)感覺呼吸不暢等。夏季雷雨前空氣潮濕，人會(huì)感覺呼吸不暢等。廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院-傳感器及應(yīng)用傳感器及應(yīng)用33濕敏電阻外形圖濕敏電阻外形圖濕敏電阻工作過程：濕敏電阻工作過程：水分子極易吸附于固水分子極易吸

28、附于固體表面體表面滲透到固體滲透到固體內(nèi)部?jī)?nèi)部半導(dǎo)體的電阻半導(dǎo)體的電阻值降低值降低可以利用多孔陶瓷、可以利用多孔陶瓷、三氧化二鋁等吸濕材三氧化二鋁等吸濕材料制作濕敏電阻。料制作濕敏電阻。 廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院-傳感器及應(yīng)用傳感器及應(yīng)用34濕敏電阻外形結(jié)構(gòu)示意圖濕敏電阻外形結(jié)構(gòu)示意圖廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院-傳感器及應(yīng)用傳感器及應(yīng)用35降低溫度會(huì)產(chǎn)降低溫度會(huì)產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象。生結(jié)露現(xiàn)象。應(yīng)用應(yīng)用:露點(diǎn)溫度露點(diǎn)溫度: 對(duì)氣體等壓制冷時(shí)，水蒸氣冷凝從而形成露的溫度對(duì)氣體等壓制冷時(shí)，水蒸氣冷凝從而形成露的溫度 測(cè)量露點(diǎn)的儀器測(cè)量露點(diǎn)的儀器廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東機(jī)電職業(yè)

29、技術(shù)學(xué)院-傳感器及應(yīng)用傳感器及應(yīng)用36露點(diǎn)傳感器露點(diǎn)傳感器廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院-傳感器及應(yīng)用傳感器及應(yīng)用37電子電子濕度計(jì)模塊濕度計(jì)模塊封裝后封裝后的外形的外形廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院-傳感器及應(yīng)用傳感器及應(yīng)用38電子式電子式溫濕度計(jì)溫濕度計(jì)廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院-傳感器及應(yīng)用傳感器及應(yīng)用39機(jī)械機(jī)械式、式、電子式電子式溫濕度計(jì)對(duì)比溫濕度計(jì)對(duì)比廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院-傳感器及應(yīng)用傳感器及應(yīng)用40陶瓷濕度傳感器特性曲線陶瓷濕度傳感器特性曲線 在右圖所示在右圖所示的陶瓷濕度傳感的陶瓷濕度傳感器特性曲線中，器特性曲線中，縱坐標(biāo)的標(biāo)度有縱坐標(biāo)的標(biāo)度有何特點(diǎn)？何特點(diǎn)？ 其電阻率變其電阻率變化約有多少個(gè)數(shù)化約有多少個(gè)數(shù)量級(jí)？量級(jí)？廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院-傳感器及應(yīng)用傳感器及應(yīng)用41電子相對(duì)濕度儀表的標(biāo)定儀器電子相對(duì)濕度儀表的標(biāo)定儀器 干濕球濕度計(jì)外形及原理干濕球濕度計(jì)外形及原理干球干球濕球濕球廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院-傳感器及應(yīng)用傳感器及應(yīng)用42 用干濕球濕度計(jì)測(cè)量相對(duì)濕度的原理用干濕球濕度計(jì)測(cè)量相對(duì)濕度的原理 上頁(yè)中，左邊的玻璃溫度計(jì)（濕球）用濕棉球包裹，并上頁(yè)中，左邊的玻璃溫度計(jì)（濕球）用濕棉球包