2.2瓦斯報(bào)警器的原理與設(shè)計(jì)

任務(wù)一測(cè)量的基礎(chǔ)知識(shí)項(xiàng)目二瓦斯報(bào)警器的原理與設(shè)計(jì)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 （1）了解氣體傳感器的主要特性。 （2）了解氣體傳感器的工作原理。 （3）熟悉常見氣體傳感器的應(yīng)用電路?！局R(shí)準(zhǔn)備】一、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，化學(xué)價(jià)升高的氣體。還原性氣體多數(shù)屬于可燃性氣體，例如石油蒸氣、酒精蒸氣、甲烷、乙烷、煤氣、天然氣、氫氣等。

測(cè)量還原性氣體的氣敏電阻一般是用SnO2、ZnO或Fe2O3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)體器件。

圖2-8還原性氣體傳感器

a）氣敏燒結(jié)體b）氣敏電阻外形c）基本測(cè)量轉(zhuǎn)換電路

1—引腳2—塑料底座3—燒結(jié)體4—不銹鋼網(wǎng)罩5—加熱電極6—工作電極7—加熱回路電源8—測(cè)量回路電源幾種氣敏電阻的外形如圖圖9酒精傳感器

圖10可燃性氣體傳感器酒精測(cè)試儀 幾種國(guó)產(chǎn)氣敏電阻的主要特性二、二氧化鈦氧濃度傳感器

半導(dǎo)體材料二氧化鈦（TiO2）屬于N型半導(dǎo)體，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。當(dāng)周圍氧氣濃度較大時(shí)，氧原子進(jìn)入二氧化鈦晶格，改變了半導(dǎo)體的電阻率，使其電阻值增大。

當(dāng)氧氣含量減小時(shí)，RTiO2的阻值減小，U0增大。圖

11TiO2氧濃度傳感器結(jié)構(gòu)及測(cè)量轉(zhuǎn)換電路三、半導(dǎo)體氣敏元件的特性參數(shù)

1.氣敏元件的電阻值 將電阻型氣敏元件在常溫下潔凈空氣中的電阻值，稱為氣敏元件(電阻型)的固有電阻值，表示為Ra。一般其固有電阻值在(103～105)Ω范圍。 2.氣敏元件的靈敏度 （1）電阻比靈敏度KRa——?dú)饷粼跐崈艨諝庵械碾娮柚?；Rg——?dú)饷粼谝?guī)定濃度的被測(cè)氣體中的電阻值。 （2）氣體分離度RC1——?dú)饷粼跐舛葹镃1的被測(cè)氣體中的阻值；RＣ2——?dú)饷粼跐舛葹镃2的被測(cè)氣體中的阻值；

通常，C1＞C2。

（3）輸出電壓比靈敏度KVVa——?dú)饷粼跐崈艨諝庵泄ぷ鲿r(shí)，負(fù)載電阻上的電壓輸出；Vg——?dú)饷粼谝?guī)定濃度被測(cè)氣體中工作時(shí)，負(fù)載電阻的電壓輸出。

3.氣敏元件的分辨率 表示氣敏元件對(duì)被測(cè)氣體的識(shí)別（選擇）以及對(duì)干擾氣體的抑制能力。氣敏元件分辨率S表示為

式中Va——?dú)饷粼跐崈艨諝庵泄ぷ鲿r(shí)，

負(fù)載電阻上的輸出電壓；Vg——?dú)饷粼谝?guī)定濃度被測(cè)氣體中工作時(shí)，負(fù)載電阻上的電壓；

Vgi——?dú)饷粼趇種氣體濃度為規(guī)定值中工作時(shí)，負(fù)載電阻的電壓。

（4）氣敏元件的響應(yīng)時(shí)間 表示在工作溫度下，氣敏元件對(duì)被測(cè)氣體的響應(yīng)速度。一般從氣敏元件與一定濃度的被測(cè)氣體接觸時(shí)開始計(jì)時(shí)，直到氣敏元件的阻值達(dá)到在此濃度下的穩(wěn)定電阻值的63％時(shí)為止，所需時(shí)間稱為氣敏元件在此濃度下的被測(cè)氣體中的響應(yīng)時(shí)間。

（5）氣敏元件的加熱電阻和加熱功率

氣敏元件正常工作所需的加熱電路功率，稱為加熱功率，用PH表示。一般在(0.5～2.0)W范圍。（6）氣敏元件的