第9章 氣、濕敏傳感器.doc

感測(cè)技術(shù)講義第9章 氣、濕敏傳感器9.1 氣敏（Gas Sensitive）傳感器1. 定義：用來(lái)測(cè)量氣體的類(lèi)別、濃度和成分。 電信號(hào)非電信號(hào)（氣體）氣敏傳感器 2. 用途：用作可燃性氣體、有毒氣體的泄漏報(bào)警、環(huán)境檢測(cè)。3. 分類(lèi)：半導(dǎo)體氣敏傳感器（使用最多）、非半導(dǎo)體氣敏傳感器9.1.1 半導(dǎo)體氣敏傳感器1. 定義：利用半導(dǎo)體材料與氣體相接觸時(shí)，其阻值（或功函數(shù)）的改變來(lái)檢測(cè)氣體的成分或濃度。SnO2（氧化錫）敏感材料（60年代研制）：是目前應(yīng)用最多的一種氣敏材料。2. 分類(lèi)：電阻型半導(dǎo)體氣敏元件、非電阻型半導(dǎo)體氣敏元件（1） 電阻型半導(dǎo)體氣敏傳感器 利用氣體在半導(dǎo)體表面的氧化和還原反應(yīng)導(dǎo)致敏感元件阻值變化制成的傳感器。 主要用于檢測(cè)可燃性氣體，具有靈敏度高、響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)。氣敏傳感器的組成： 氣敏元件、加熱器、封裝體 氣敏元件分燒結(jié)型氣敏器件、薄膜器件、厚膜型器件 燒結(jié)型氣敏器件： 加熱器的作用： 將附著在敏感元件表面上的塵埃、油霧等燒掉，加速氣體的吸附，提高其靈敏度和響應(yīng)速度。氣敏器件的基本特性：Rc氣敏元件的阻值；C空氣中被測(cè)氣體的濃度；n與氣體檢測(cè)靈敏度有關(guān)，除了隨材料和氣體種類(lèi)不同而變化外，還會(huì)由于測(cè)量溫度和添加劑的不同而發(fā)生大幅度變化；m為氣體的分離度，隨氣體濃度變化而變化，對(duì)可燃性氣體，。（2）非電阻型半導(dǎo)體氣敏傳感器利用半導(dǎo)體對(duì)氣體的吸附和反應(yīng)，使其某些有關(guān)特性變化對(duì)氣體進(jìn)行直接或間接檢測(cè)。(a) FET型場(chǎng)效應(yīng)晶體管氣敏傳感器(b) MOS二極管氣敏傳感器 9. 2 濕敏傳感器(Humidity Sensitive Sensor)9.2.1 濕度的定義1. 定義：濕度是指空氣中含有水蒸氣的量。（含有水蒸氣的空氣是一種混合氣體）2. 水蒸氣百分含量法（質(zhì)量百分比、體積百分比） 質(zhì)量百分比= (m水蒸氣的質(zhì)量，M混合氣體的質(zhì)量) 體積百分比= （v水蒸氣的體積，V混合氣體的體積）3. 相對(duì)濕度（Relative Humidity）和絕對(duì)濕度（Absolute Humidity）（1）相對(duì)濕度（反映了大氣的潮濕程度） e水蒸氣壓，是指在一定的溫度條件下，混合氣體中存在的水蒸氣壓；es飽和水蒸氣壓，是指在同一溫度下，混合氣體中所含水蒸氣壓的最大值。（2）絕對(duì)濕度（又稱(chēng)水氣濃度或水氣密度）表示在單位體積空氣中所含水蒸氣的質(zhì)量。9.2.2 濕敏傳感器的主要參數(shù)1. 濕度量程是濕敏傳感器技術(shù)規(guī)范中所規(guī)定的感濕范圍。2. 濕敏傳感器的特性描述濕敏傳感器的輸出（感濕特征量（電阻或電容，用電阻較多）與被測(cè)濕度（RH%）之間的關(guān)系。阻濕特性： RH=f（濕度RH%）半導(dǎo)體陶瓷濕敏元件:正特性濕敏半導(dǎo)體陶瓷：，如Fe3O4 負(fù)特性濕敏半導(dǎo)體陶瓷：3. 感濕靈敏度（又稱(chēng)濕度系數(shù)）定義：在某一相對(duì)濕度范圍內(nèi)，相對(duì)濕度（RH）改變1%時(shí)，濕度傳感器電參量的變化值。4. 感濕溫度系數(shù)定義：是指環(huán)境溫度每變化10C時(shí)，所引起的濕度傳感器的濕度誤差。9.2.3濕敏傳感器的測(cè)量電路振蕩器 電橋 放大器 橋式整流 儀表 直流電源9V濕度傳感器 9.3氣、濕敏傳感