化學(xué)傳感器與生物傳感器

1、物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用 物聯(lián)網(wǎng)系列教材物聯(lián)網(wǎng)系列教材榮榮獲獲陜西省高等教育教學(xué)成果陜西省高等教育教學(xué)成果二等二等獎獎 點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用第第10章章化學(xué)傳感器和生物傳感器化學(xué)傳感器和生物傳感器點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映 化學(xué)傳感器化學(xué)傳感器10.1生物傳感器生物傳感器10.2物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映 化學(xué)傳感器化學(xué)傳感器10.1物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用點擊此處結(jié)束

2、放映點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用 化學(xué)傳感器是將各種物質(zhì)的化學(xué)成分定性或化學(xué)傳感器是將各種物質(zhì)的化學(xué)成分定性或定量檢測的傳感器?；瘜W(xué)傳感器能將各種化學(xué)物質(zhì)定量檢測的傳感器?；瘜W(xué)傳感器能將各種化學(xué)物質(zhì)特性（如離子濃度、氣體成分、空氣濕度等）的變特性（如離子濃度、氣體成分、空氣濕度等）的變化轉(zhuǎn)換為電信號。化轉(zhuǎn)換為電信號。點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用10.1.1 離子敏傳感器離子敏傳感器 1.離子敏傳感器的概念離子敏傳感器的概念 離子敏傳感器能檢測出溶液中離子的種類或濃度。 2.離子選擇性電極離子選擇性電極 （1）離子選

3、擇性電極的定義）離子選擇性電極的定義 最簡單的離子敏傳感器是離子選擇性電極，它能測定溶液中離子的活度或濃度。點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用（2）離子選擇性電極的結(jié)構(gòu)）離子選擇性電極的結(jié)構(gòu) 參比電極參比電極：當(dāng)待測液的組成改變時，其電極電位保持一定的電極。 內(nèi)充溶液內(nèi)充溶液：含有與參比電極呈可逆平衡的離子。（3）離子選擇性電極的）離子選擇性電極的用途用途 可以分辨不同離子的存在。點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用10.1.2 氣敏傳感器氣敏傳感器 氣敏傳感器是一種檢測特定氣體成分或濃度，并將其轉(zhuǎn)換氣敏傳感器是

4、一種檢測特定氣體成分或濃度，并將其轉(zhuǎn)換成電信號的傳感器成電信號的傳感器。1. 氣敏傳感器分類氣敏傳感器分類 （1）半導(dǎo)體氣敏傳感器半導(dǎo)體氣敏傳感器 （2）固體電解質(zhì)氣敏傳感器固體電解質(zhì)氣敏傳感器 （3）電化學(xué)式氣敏傳感器電化學(xué)式氣敏傳感器 （4）接觸燃燒式氣敏傳感器接觸燃燒式氣敏傳感器點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用2. 半導(dǎo)體氣敏傳感器半導(dǎo)體氣敏傳感器（1）半導(dǎo)體氣敏傳感器的類型）半導(dǎo)體氣敏傳感器的類型 點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用（2）電阻式半導(dǎo)體氣敏傳感器）電阻式半導(dǎo)體氣敏傳感器 電阻式半導(dǎo)體氣敏

5、傳感器是利用氣體在半導(dǎo)體表面的氧化還原反應(yīng)導(dǎo)致敏感元件阻值變化制成的。 點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映（3）非電阻式半導(dǎo)體氣敏傳感器）非電阻式半導(dǎo)體氣敏傳感器 MOS二極管型氣敏傳感器是利用MOS二極管的電容-電壓關(guān)系（C-U特性）制成的。 物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用3.半導(dǎo)體氣敏傳感器的應(yīng)用半導(dǎo)體氣敏傳感器的應(yīng)用 （1）有毒氣氣體報警器有毒氣氣體報警器 一氧化碳、液化氣、甲烷等都是有毒性氣體，若其濃度超過一定值時，將對人體安全造成危害。 圖10.6中，QM-N10是電阻式氣敏傳感器，它內(nèi)部有一個加

6、熱絲和一對探測電極（A極和K極）。 （2）可燃氣體濃度檢測器）可燃氣體濃度檢測器點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用 點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用10.1.3 濕敏傳感器濕敏傳感器 濕敏傳感器是一種能將被測環(huán)境的濕度轉(zhuǎn)換成電信號的裝置。 1. 濕度的表示方法濕度的表示方法（1）絕對濕度）絕對濕度（2）相對濕度）相對濕度 相對濕度（RH）是指空氣中實際所含水蒸氣的分壓（P）和相同溫度下飽和水蒸氣分壓（Pmax）的百分比。（3）露點）露點點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)

7、用2. 濕敏傳感器的基本原理濕敏傳感器的基本原理（1）電阻式濕敏傳感器）電阻式濕敏傳感器 電阻式濕敏傳感器是利用濕敏電阻隨濕度變化的特性制成的，其感濕特征量為電阻值。 電解質(zhì)式（氯化鋰）電阻濕敏傳感器電解質(zhì)式（氯化鋰）電阻濕敏傳感器 氯化鋰（LiCl）濕敏電阻是利用吸濕性鹽類潮解，離子導(dǎo)電率發(fā)生變化而制成的測濕元件。 陶瓷式電阻濕敏傳感器陶瓷式電阻濕敏傳感器 高分子式電阻濕敏傳感器高分子式電阻濕敏傳感器點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用（2）電容電容式濕敏傳感器式濕敏傳感器 電容式濕敏傳感器是利用濕敏元件電容量隨濕度變化的特性制成的，其感濕特征量為電容

8、值。 點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用3. 濕敏傳感器的濕敏傳感器的應(yīng)用應(yīng)用（1）直讀式濕度計）直讀式濕度計 圖10.14中RH為氯化鋰濕度傳感器。點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用（2）汽車后窗玻璃自動去濕電路）汽車后窗玻璃自動去濕電路 圖10.15中RH為后窗玻璃上的濕敏傳感器。點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用 生物傳感器生物傳感器10.2點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用10.2.1 生物傳感器的工作原理生物傳感器的工

9、作原理 生物傳感器的工作原理如圖10.16所示，在生物功能膜上（或膜中）附著有生物傳感器的敏感物質(zhì)。點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用10.2.2 酶傳感器酶傳感器酶傳感器由分子識別功能的固定化酶膜與電化學(xué)裝置兩部分構(gòu)成。大多數(shù)酶是水溶性的，需要通過固定化技術(shù)制成酶膜，才能構(gòu)成酶傳感器的受體。當(dāng)把裝有酶膜的酶傳感器插入試液時，被測物質(zhì)在固定化酶膜上發(fā)生催化化學(xué)反應(yīng)，生成或消耗電極活性物質(zhì)（如O2、NH3等），用電化學(xué)測量裝置（如電極）測定反應(yīng)中電極活性物量的變化，電極就能把被測物質(zhì)的濃度變換成電信號。點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)

10、用物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用10.2.3 葡萄糖傳感器葡萄糖傳感器 1967年，S.J.烏普迪克等研制出了第一個生物傳感器葡萄糖傳感器。測定血液中葡萄糖的濃度對糖尿病患者非常重要?？梢酝ㄟ^測量氧（O2）的消耗量、或過氧化氫（H2O2）的生成量測量葡萄糖的濃度。點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用10.2.4 微生物傳感器微生物傳感器微生物傳感器是把活著的微生物菌固定在膜面上，作為生物功能元件使用。好氣性微生物的生長過程離不開氧，它吸入氧氣放出二氧化碳，這種微生物的呼吸可用氧電極或二氧化碳電極測定。厭氣性微生物的生長會受到氧的妨礙，可由其生成的二氧化碳或代謝產(chǎn)物測定生理狀態(tài)。點擊此