气敏传感器应用:气敏传感器

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气敏传感器应用:气敏传感器收藏查看我的收藏0有用+1已投票0气敏传感器语音编辑锁定讨论上传视频上传视频本词条由“科普中国”科学百科词条编写与应用工作项目审核。气敏传感器是用来检测气体浓度和成分的传感器,它对于环境保护和安全监督方面起着极重要的作用。气敏传感器是暴露在各种成分的气体中使用的,由于检测现场温度、湿度的变化很大,又存在大量粉

气敏传感器应用:气敏传感器

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气敏传感器
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本词条由“科普中国”科学百科词条编写与应用工作项目
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气敏传感器是用来检测气体浓度和成分的传感器,它对于环境保护和安全监督方面起着极重要的作用。气敏传感器是暴露在各种成分的气体中使用的,由于检测现场温度、湿度的变化很大, 又存在大量粉尘和油雾等,所以其工作条件较恶劣,而且气体对传感元件的材料会产生化学反应物,附着在元件表面,往往会使其性能变差。所以对气敏传感器有下列要求:能够检测报警气体的允许浓度和其他标准数值的气体浓度,能长期稳定工作,重复性好,响应速度快,共存物质所产生的影响小等。
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中文名
气敏传感器
外文名
gas sensor
目 的
检测气体浓度和成分
领 域
硬件
目录
1
概述
2
工作原理
3
分类
4
应用
气敏传感器概述
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语音
气敏传感器的应用主要有:一氧化碳气体的检测、瓦斯气体的检测、煤气的检测、氟利昂(R11、R12)的检测、呼气中乙醇的检测、人体口腔口臭的检测等等。
它将气体种类及其与浓度有关的信息转换成电信号,根据这些电信号的强弱就可以获得与待测气体在环境中的存在情况有关的信息,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。
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气敏传感器工作原理
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语音
声波器件表面的波速和频率会随外界环境的变化而发生漂移。气敏传感器就是利用这种性能在压电晶体表面涂覆一层选择性吸附某气体的气敏薄膜,当该气敏薄膜与待测气体相互作用(化学作用或生物作用,或者是物理吸附),使得气敏薄膜的膜层质量和导电率发生变化时,引起压电晶体的声表面波频率发生漂移;气体浓度不同,膜层质量和导电率变化程度亦不同,即引起声表面波频率的变化也不同。通过测量声表面波频率的变化就可以获得准确的反应气体浓度的变化值。
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气敏传感器分类
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语音
1970年,荷兰科学家Bergveld研制出了对氢离子响应的离子敏感场效应晶体管,标志着离子敏半导体传感器的诞生。半导体传感器以其易于实现集成化,微型化、灵敏度高等诸多优点,一直引起世界各国科学家的重视和兴趣。由于电子技术的飞速发展,以半导体传感器为代表的各种固态传感器相继问世。这类传感器主要是以半导体为敏感材料,在各种物理量的作用下引起半导体材料内载流子浓度或分布的变化,通过检测这些物理特性的变化,即可反映被测参数值。它与各种结构型传感器相比,具有如下特点:
由于传感器原理是基于物理变化的,因而没有相对运动部件,可以做到结构简单,微型化;
灵敏度高,动态性能好,输出为电量;
采用半导体为敏感材料容易实现传感器集成化,智能化;
功耗低,安全可靠。同时,半导体传感器也存在以下一些缺点:
线性范围窄,在精度要求高的场合应采用线性化补偿电路;
与所有半导体元件一样,输出特性易受温度影响而漂移,所以应采用补偿措施;
性能参数离散性大。
虽然存在上述问题,但半导体传感器仍是传感器发展的重要方向,尤其是大规模集成电路技术的不断发展,半导体传感器的技术也日臻完善。
从所使用的材料来看,凡是使用半导体为材料的传感器都属于半导体式传感器,如,霍尔元件、光敏、磁敏、二极管和三极管热敏电阻、压阻式传感器、光电池、气敏、湿敏、色敏和离子敏等传感器。有些内容与其他传感器互相交叉,已在其它章中介绍。本章主要介绍气敏、湿敏、磁敏、色敏和离子敏半导体式传感器。
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气敏传感器应用
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气敏传感器的应用主要有:一氧化碳气体的检测、瓦斯气体的检测、煤气的检测、氟利昂勠11、R12蓠检测、呼气中乙醇的检测、人体口腔口臭的检测等等。它将气体种类及其与浓度有关的信息转换成电信号根据这些电信号的强弱就可以获得与待测气体在环境中的存在情况有关的信息从而可以进行检测、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。 由于气体种类繁多, 性质各不相同不可能用一种传感器检测所有类别的气体因此能实现气-电转换的传感器种类很多按构成气敏传感器材料可分为半导体和非半导体两大类。实际使用最多的是半导体气敏传感器因此本文主要讲述半导体气敏元件的有关原理及应用。
半导体气敏传感器是利用待测气体与半导体表面接触时,产生的电导率等物理性质变化来检测气体的。 按照半导体与气体相互作用时产生的变化只限于半导体表面或深入到半导体内部,可分为表面控制型和体控制型,前者半导体表面吸附的气体与半导体间发生电子接受,结果使半导体的电导率等物理性质发生变化,但内部化学组成不变,后者半导体与气体的反应,使半导体内部组成发生变化而使电导率变化。 按照半导体变化的物理特性,又可分为电阻型和非电阻型,电阻型半导体气敏元件是利用敏感材料接触气体时,其阻值变化来检测气体的成分或浓度厂半导体式气敏元件则是根据气体的吸附和反应,使其某些关系特性发生改变无对气体进行直接或间接的检测,如二极管伏安特性和场效应晶体管的阈值电压变化来检测被测气体的。
[2]
解读词条背后的知识
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清风明月蝉,古巷阁楼眠!爱生活
气敏传感器在电工电路中的控制关系
本期我们的主题是气敏传感器在电工电路中的控制关系。气敏传感器是一种将某种气体的有无或浓度转换为电信号的器件,可检测出环境中某种气体及其浓度,并转换成相应的电信号,主要用于可燃或有毒气体泄漏的报警电路中。图3-26为气敏传感器在实际电路中的连接关系。精彩演示图3-26 气敏传...
2020-03-110
阅读64
参考资料
1.

祝诗平.传感器与检测技术:北京大学出版社,中国林业出版社,2006年:165
2.

Lang, M.A. (2001). DAN Nitrox Workshop Proceedings. Durham, NC: Divers Alert Network. p. 197. Retrieved 2009-03-20.
气敏传感器应用:气敏传感器  第1张

气敏传感器应用:气敏传感器的制备与应用

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气敏传感器的制备与应用
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《气敏传感器的制备与应用》是2015年10月化学工业出版社出版的图书,作者是高振斌、汪鹏、田丰。
书 名
气敏传感器的制备与应用
作 者
高振斌、汪鹏、田丰
ISBN
页 数
159页
定 价
48元
出版社
化学工业出版社
出版时间
2015年10月
装 帧
平装
开 本
16开
目录
1
内容简介
2
图书目录
气敏传感器的制备与应用内容简介
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语音
《气敏传感器的制备与应用》内容涵盖纳米薄膜气敏技术发展与展望;溅射法、溶胶凝胶法纳米薄膜制备技术;检测技术;掺杂理论与元件的功率计算;气敏传感器信号的处理与融合;实际应用。本书理论联系实际,内容丰富全面,有方法有应用。本书可作为高等学校电子科学与技术专业的参考教材,供本科生和研究生选用;同时也可作为检测技术、仪器仪表及自动控制等有关工程技术人员的参考书。
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气敏传感器的制备与应用图书目录
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语音
第1章纳米薄膜气敏技术发展与展望11.1纳米薄膜气敏技术发展与展望11.1.1国外气敏技术发展现状和前景11.1.2国内气敏技术研究现状与差距21.1.3国内市场需求与展望21.2按材料分类的纳米薄膜气敏传感器31.2.1SnO2纳米薄膜气敏特性及其研究进展31.2.2ZnO薄膜气敏特性及其研究进展51.2.3TiO2薄膜气敏特性及其研究进展61.3气敏传感器中的非线性信号处理7第2章薄膜制备技术82.1溶胶-凝胶(sol-gel)法92.1.1制备基本原理和过程102.1.2溶胶-凝胶制备纳米晶TiO2薄膜实验112.2气敏传感纳米薄膜制备溅射技术132.2.1溅射过程介绍132.2.2磁控溅射设备及制备气敏薄膜实验过程172.2.3溅射法制备薄膜的实际应用172.3溅射过程中薄膜的形成及其气敏机理182.3.1溅射过程中薄膜的形成192.3.2溅射膜的气敏机理212.4太阳能电池的ZnO透明导电膜陷光电极的制备272.4.1陷光电极的要求282.4.2陷光电极的制备方法302.4.3MOCVD-ZnO薄膜生长机理312.4.4MOCVD-ZnO薄膜生长影响因素32第3章检测技术343.1气敏特性测试343.2X射线技术在传感器纳米薄膜晶体结构及晶粒尺寸分析中的应用383.3扫描电子显微镜分析453.3.1样品表面上产生的效应453.3.2探测器463.3.3操作模式483.3.4成像衬度机制483.3.5实际应用493.4利用原子力显微镜观测薄膜的平整度493.4.1原子力显微镜的功能和特点503.4.2工作原理和系统组成503.4.3主要工作模式513.4.4典型产品523.4.5测试实例523.5利用椭圆偏振光测定介电薄膜的厚度54第4章掺杂理论与元件的功率计算594.1金属氧化物掺杂对TiO2气敏特性的影响594.1.1掺杂金属氧化物作用机理594.1.2对TiO2的不同掺杂594.1.3其他掺杂614.2氧化物导电薄膜的最佳掺杂含量理论计算624.2.1模型624.2.2理论634.3二氧化锡薄膜的最佳掺杂含量理论表达式654.3.1模型664.3.2理论664.3.3结果讨论674.4气敏传感器元件的功率计算68第5章气敏传感器信号的处理与融合705.1气敏传感器中的非线性信号及其反演705.1.1气敏传感器的灵敏度非线性信号705.1.2非线性信号的反演715.2经典非线性信号(函数)拟合法725.2.1最小二乘法725.2.2牛顿插值法765.3近代非线性信号(函数)拟合法805.3.1MATLAB算法805.3.2模拟退火算法835.3.3遗传算法845.3.4非线性函数规范化多项式拟合法865.3.5非线性函数反演“归十”拟合法915.3.6神经网络拟合法975.3.7无学习率权值调整神经计算法拟合范德堡函数多项式1005.3.8样本数大于权值数时误差迭代下降的神经网络拟合算法1055.3.9模糊拟合算法1115.3.10蚁群优化算法1165.4传感器非线性信号的补偿与融合1205.4.1非线性信号补偿1205.4.2非线性信号信息融合1215.4.3非线性信号补偿应用1265.4.4非线性反函数补偿方法129第6章实际应用1316.1矿井瓦斯检测1316.1.1气敏组件的制作1316.1.2传感器电路部分设计1326.2一种智能气敏传感器及其无线数据传输系统1356.2.1系统总体设计方案1356.2.2测量系统原理与组成1356.2.3无线数据收发模块的实现1376.3油库漏气的检测1386.3.1气敏元件的制作1396.3.2传感器电路部分设计1416.4基于无线传输的多探头湿度控制仪1446.4.1系统设计方案1446.4.2发射电路1456.4.3接收电路1456.5车辆驾驶人员呼气酒精含量检测1486.5.1酒后驾驶检测的现状1486.5.2呼气酒精检测的技术1496.5.3酒精气敏传感器与气敏特性测试1496.5.4乙醇气敏薄膜气敏机理研究154参考文献157
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参考资料
1.

气敏传感器的制备与应用
.京东[引用日期2020-04-16]
气敏传感器应用:气敏传感器  第2张

气敏传感器应用:简述气敏传感器的定义、工作原理、分类以及应用

  气敏传感器是将气体成分和浓度转换为电信号的传感器。在现代社会的生产和生活中,会接触到各种各样的气体,需要进行检测和控制。如化工生产中气体成分的检测与控制,煤矿瓦斯浓度的检测与报警,环境污染情况的监测,煤气泄漏、火灾报警、燃烧情况的检测与控制等。今天,传感器专家网带大家一起详细了解气敏传感器的定义、工作原理、分类以及应用等,一起来看看吧。
  气敏传感器是暴露在各种成分的气体中使用的,由于检测现场温度、湿度的变化很大,又存在大量粉尘和油雾等,所以其工作条件较恶劣,而且气体对传感元件的材料会产生化学反应物,附着在元件表面,往往会使其性能变差。
  所以一般情况下,对气敏传感器有下列要求:能够检测报警气体的允许浓度和其他标准数值的气体浓度,能长期稳定工作,重复性好,响应速度快,共存物质所产生的影响小等。
  气敏传感器的工作原理如下:声波器件表面的波速和频率会随外界环境的变化而发生漂移。气敏传感器就是利用这种性能在压电晶体表面涂覆一层选择性吸附某气体的气敏薄膜,当该气敏薄膜与待测气体相互作用(化学作用或生物作用,或者是物理吸附),使得气敏薄膜的膜层质量和导电率发生变化时,引起压电晶体的声表面波频率发生漂移;气体浓度不同,膜层质量和导电率变化程度亦不同,即引起声表面波频率的变化也不同。通过测量声表面波频率的变化就可以获得准确的反应气体浓度的变化值。
  气敏传感器的分类
  气敏传感器的种类较多,主要包括敏感气体种类的气敏传感器、敏感气体量的真空度气敏传感器,以及检测气体成分的气体成分传感器。前者主要有半导体气敏传感器和固体电解质气敏传感器,后者主要有高频成分传感器和光学成分传感器。由于半导体气敏传感器具有灵敏度高、响应快、使用寿命长和成本低等优点,所以应用很广。
  半导体气敏传感器是利用半导体气敏元件同气体接触后,造成半导体性质的变化来检测特定气体的成分或者测量其浓度。
半导体型气敏传感器结构图
  半导体气敏传感器大体上可以分为电阻式和非电阻式两类。电阻式半导体气敏传感器是利用气敏半导体材料,如氧化锡(SnQ2)、氧化锰(MnO2)等金属氧化物制成敏感元件,当它们吸收了可然气体的烟雾,如氢、一氧化碳、烷、醚、醉、苯以及天然气等时,会发生还原反应,放出热量,使元件温度相应增高,电阻发生变化。利用半导体材料的这种特性,将气体的成分和浓度变换成电信号,进行监测和报警。
  气敏电阻的材料是金属氧化物半导体(分P型如氧化锡和N型如氧化钴),合成材料有时还渗入了催化剂, 如钯(Pd)、铂(Pt)、银(Ag)等。
  气敏传感器应用
  气敏传感器的应用主要有:一氧化碳气体的检测、瓦斯气体的检测、煤气的检测、氟利昂勠11、R12蓠检测、呼气中乙醇的检测、人体口腔口臭的检测等等。
  它将气体种类及其与浓度有关的信息转换成电信号根据这些电信号的强弱就可以获得与待测气体在环境中的存在情况有关的信息从而可以进行检测、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。
  以上就是传感器专家网小编为大家介绍的关于气敏传感器的知识。另外气敏传感器主要用于工业上天然气、煤气、石油化工等部门的易燃、易爆、有毒、有害气体的监测、预报和自动控制,气敏元件是以化学物质的成分为检测参数的化学敏感元件。
气敏传感器应用:气敏传感器  第3张

气敏传感器应用:逾2000名中美洲移民从墨西哥南部启程前往美国

随着科技的持续发展,气体传感器在安防和环境监测领域都有了广泛的应用。安防领域有装配在矿工帽矿灯上的矿灯瓦斯报警器。这种矿灯瓦斯报警器兼具了照明与瓦斯报警两种功能,主要适合小型煤矿及家庭的使用。当气敏电阻器与电位器组成气体检测电路,时基电路与其外围元件组成了多谐振荡器。当无瓦斯气体时,气敏电阻器的电阻率很小电阻值很大,电位器滑动触点的输出电压小,集成电路被强行复位振荡器而不工作,报警器亦不报警。当周围空气中有瓦斯气体时电导率会迅速增加,电阻值变的特别小,滑动触点输出的电压升高,集成电路变高电平,振荡器电路的起振扬声器即发出报警声。环境监测领域有相应的自动空气清新器,当室内空气污浊或有害气体达到一定浓度时,自动空气清新器自动产生负氧离子保持空气清新。

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