信息與通信傳感器技術 第7講 聲氣濕敏傳感器

第7章聲氣濕敏傳感技術一、超聲涉及其物理性質(zhì)頻率在l6Hz～2×104Hz之間，能為人耳所聽到的機械波，稱為聲波；低于16Hz的機械波，稱為次聲波；高于2×104Hz的機械波，稱為超聲波，頻率在3×108Hz～3×1011Hz之間的波，稱為微波。7.1聲、超聲波傳感器

圖聲波的頻率界限圖

1、超聲波的波型及其傳播速度聲波的波型不同。通常有以下幾種。①縱波：質(zhì)點振動方向與波的傳播方向一致的波，它能在固體、液體和氣體介質(zhì)中傳播；②橫波：質(zhì)點振動方向垂直于傳播方向的波，它只能在固體介質(zhì)中傳播；

③外表波：質(zhì)點的振動介于橫波與縱波之間，沿著介質(zhì)外表傳播，只在固體的外表傳播。

在固體中，縱波、橫涉及其外表波三者的聲速有一定的關系，通?？烧J為橫波聲速為縱波的一半，外表波聲速為橫波聲速的90%。氣體中縱波聲速為344m/s，液體中縱波聲速在900～1900m/s。

2、超聲波的反射和折射聲波從一種介質(zhì)傳播到另一種介質(zhì)，在兩個介質(zhì)的分界面上一局部聲波被反射，另一局部透射過界面繼續(xù)傳播。這樣的兩種情況稱之為聲波的反射和折射。

當波在界面處產(chǎn)生折射時，入射角的正弦與折射角的正弦之比等于入射波在第一介質(zhì)中的波速c1與折射波在第二介質(zhì)中的波速c2之比，即

當超聲波垂直入射界面，即在==0時，那么反射系數(shù)和透射系數(shù)為

假設2c2≈1c1，那么反射系數(shù)R≈0，透射系數(shù)T≈1，此時聲波全部從第一介質(zhì)透射入第二介質(zhì)；假設2c2>>1c1，反射系數(shù)R≈1，那么聲波在界面上幾乎全反射。同理，當1c1>>2c2，反射系數(shù)R≈1，聲波在界面上幾乎全反射。二、超聲波傳感器的原理

超聲波傳感器由發(fā)送器和接收器兩局部組成，但一個超聲波傳感器也可具有發(fā)送和接收聲波的雙重作用，即為可逆元件。

專用型就是發(fā)送器用作發(fā)送超聲波，接收器用作接收超聲波；兼用型就是發(fā)送器〔接收器〕既可發(fā)送超聲波〔接收超聲波〕，又可接收超聲波〔發(fā)送超聲波〕。市售超聲波傳感器的諧振頻率〔中心頻率〕為23kHz，40kHz，75kHz，200kHz，400kHz等。

超聲波傳感器利用壓電效應的原理，壓電效應有逆壓電效應和正壓電效應，超聲波發(fā)送器就是利用逆壓電效應的原理。超聲波接收器利用正壓電效應的原理。

1、超聲波傳感器的組成它采用雙晶振子，即把雙壓電陶瓷片以相反極化方向粘在一起，在雙晶振子的兩面涂敷薄膜電極，其上面接到一個電極端，下面接到另一個電極端。

雙晶振子為正方形，正方形的左右兩邊由圓弧形凸起局部支撐著，這兩處的支點就成為振子振動的節(jié)點。金屬板的中心有圓錐形振子，發(fā)送超聲波時，圓錐形振子有較強的方向性，高效率地發(fā)送超聲波；接收超聲波時，超聲波的振動集中于振子的中心，高效應地產(chǎn)生高頻電壓。

圖超聲波傳感器的結構

2、超聲波傳感器工作原理假設在發(fā)送器的雙晶振子〔諧振頻率為40kHz〕上施加40kHz的同頻電壓，壓電陶瓷片a、b就根據(jù)所加的高頻電壓極性伸長與縮短，于是就發(fā)送40kHz頻率的超聲波。超聲波以疏密波形式傳播，送給超聲波接收器就被其接收。

超聲波接收器是利用壓電效應的原理，產(chǎn)生一面為正極，另一面為負極的電壓。假設接收到發(fā)送器發(fā)送的超聲波，振子就以發(fā)送超聲波的頻率進行振動，于是，就產(chǎn)生與超聲波頻率相同的高頻電壓，當然這種電壓非常小，要用放大器進行放大。

圖超聲波傳感器工作原理示意圖三、超聲波傳感器應用1、超聲波物位傳感器超聲波物位傳感器是利用超聲波在兩種介質(zhì)的分界面上的反射特性而制成的。如果從發(fā)射超聲脈沖開始，到接收換能器接收到反射波為止的這個時間間隔為，就可以求出分界面的位置，利用這種方法可以對物位進行測量。

根據(jù)發(fā)射和接收換能器的功能，傳感器可分為單換能器和雙換能器。單換能器的傳感器發(fā)射和接收超聲波使用同一個換能器，而雙換能器的傳感器發(fā)射和接收各由一個換能器擔任。

對于單換能器來說，超聲波從發(fā)射器到液面，又從液面反射到換能器的時間為

那么

對于雙換能器，超聲波從發(fā)射到接收經(jīng)過的路程為2s，而

因此液位高度為

從以上公式中可以看出，只要測得超聲波脈沖從發(fā)射到接收的時間間隔，便可以求得待測的物位。在一般使用條件下，它的測量誤差為±0.1%，檢測物位的范圍為10?2m～104m。

2、超聲波流量傳感器

超聲波在流體中傳播時，在靜止流體和流動流體中的傳播速度是不同的，利用這一特點可以求出流體的速度，再根據(jù)管道流體的截面積，便可知道流體的流量。

如果在流體中設置兩個超聲波傳感器，它們既可以發(fā)射超聲波又可以接收超聲波，一個裝在上游，一個裝在下游，其距離為L，如下圖。如設順流方向的傳播時間為t1，逆流方向的傳播時間為t2，流體靜止時的超聲波傳播速度為c，流體流動速度為v，那么

一般來說，流體的流速遠小于超聲波在流體中的傳播速度，因此超聲波傳播時間差為

由于c>>v，便可得到流體的流速，即:

在實際應用中，超聲波傳感器安裝在管道的外部，從管道的外面透過管壁發(fā)射和接收超聲波，而不會給管道內(nèi)流動的流體帶來影響，如下圖。

圖超聲波測流量原理

圖超聲波傳感器安裝位置

此時超聲波的傳輸時間由下式確定為

超聲波流量傳感器具有不阻礙流體流動的特點，可測的流體種類很多，如自來水、工業(yè)用水、農(nóng)業(yè)用水等進行測量。還適用于下水道、農(nóng)業(yè)灌渠、河流等流速的測量。

3、超聲波自控淋浴開關電路電路組成超聲波收發(fā)電路、鎖相電路及控制執(zhí)行電路等。

核心是鎖相電路，它由LM567等組成，對輸入的外來信號和本身振蕩信號的頻率進行比較，當輸入到LM567的3腳的外來信號的頻率和本身振蕩信號的頻率相同時，8腳輸出電平由高變低，同時，利用鎖相電路本身的振蕩信號為超聲波發(fā)送電路提供信號源。電路的振蕩頻率fR8C5)，本電路為40kHz。

圖超聲波自控淋浴開關電路

工作原理超聲波發(fā)送電路由VT1等構成，由鎖相電路LM567的6腳輸出的振蕩信號經(jīng)R3，加到VT1基極進行放大，推動超聲波發(fā)送器UCM-T40Kl發(fā)出超聲波信號。

超聲波接收電路由A1等構成，平時，超聲波接收器UCM-R40K1接收不到UCM-T40K1發(fā)出的超聲波信號，LM567的8腳輸出為高電平，VT2截止，繼電器J處于釋放狀態(tài)，電磁閥關閉，淋浴器無水噴出。

當有人站在淋浴器下時，UCM-T40Kl發(fā)出的超聲波經(jīng)人體反射后，被UCM-R40Kl接收并轉(zhuǎn)為相應的電壓信號，經(jīng)A1放大后通過C2耦合到LM567的3腳，由于該信號的頻率與鎖相電路本身產(chǎn)生的振蕩信號的頻率完全相同，故8腳輸出低電平，此時，VT2處于導通狀態(tài)，繼電器J吸合，電磁閥得電翻開，淋浴器有水噴出。7.2氣敏傳感器一、概述1、用途用來檢測氣體類別、濃度和成分。主要用于工業(yè)上的天然氣、煤氣、石油化工等部門的易燃、易爆、有毒等有害氣體的監(jiān)測、預報和自動控制。

2、分類、原理按構成氣敏傳感器材料可分為半導體和非半導體兩大類。半導體氣敏傳感器是利用待測氣體與半導體外表接觸時，產(chǎn)生的電導率等物理性質(zhì)變化來檢測氣體的。

按照半導體與氣體相互作用時產(chǎn)生的變化只限于半導體外表或深入到半導體內(nèi)部，可分為外表控制型和體控制型，按照半導體變化的物理特性，又分為電阻型和非電阻型，電阻型半導體氣敏元件是利用敏感材料接觸氣體時，其阻值變化來檢測氣體的成分或濃度。

非電阻型半導體氣敏元件是利用其他參數(shù)，如二極管伏安特性和場效應晶體管的閾值電壓變化來檢測被測氣體的。

3、特性氣敏傳感器是暴露在各種成分的氣體中使用的，由于檢測現(xiàn)場溫度、濕度的變化很大，又存在大量粉塵和油霧等，因此，對氣敏元件有以下要求：能長期穩(wěn)定工作，重復性好，響應速度快，共存物質(zhì)產(chǎn)生的影響小等。

二、半導體氣敏傳感器的機理半導體氣敏傳感器是利用氣體在半導體外表的氧化和復原反響導致敏感元件阻值變化而制成的。當半導體器件被加熱到穩(wěn)定狀態(tài)，在氣體接觸半導體外表而被吸附時，當半導體的功函數(shù)小于吸附分子的親和力時，吸附分子將從器件奪得電子而變成負離子吸附，半導體外表呈現(xiàn)電荷層。

例如氧氣被稱為氧化型氣體或電子接收性氣體。如果半導體的功函數(shù)大于吸附分子的離解能，吸附分子將向器件釋放出電子，而形成正離子吸附。如H2、CO、碳氫化合物和醇類，它們被稱為復原型氣體或電子供給性氣體。

當氧化型氣體吸附到N型半導體上，復原型氣體吸附到P型半導體上時，使電阻值增大。當復原型氣體吸附到N型半導體上，氧化型氣體吸附到P型半導體上時，使半導體電阻值下降。假設

氣體濃度發(fā)生變化，其阻值也將變化。根據(jù)這一特性，可以從阻值的變化得知吸附氣體的種類和濃度。半導體氣敏時間〔響應時間〕一般不超過1min。N型材料有SnO2、ZnO、TiO等，P型材料有MoO2、CrO3等。

三、半導體氣敏傳感器類型及結構1．電阻型半導體氣敏傳感器結構和類型1〕半導體氣敏傳感器的組成敏感元件、加熱器和外殼。2〕類型

按其制造工藝來分有燒結型、薄膜型和厚膜型3類。燒結型氣敏器件以SnO2半導體材料為基體，將鉑電極和加熱絲埋入SnO2材料中，用加熱、加壓、溫度為700℃～900℃的制陶工藝燒結成形。因此，被稱為半導體陶瓷。

圖氣敏半導體傳感器的器件結構

薄膜型器件它采用蒸發(fā)或濺射工藝，在石英基片上形成氧化物半導體薄膜〔其厚度約在100nm以下〕制作方法也很簡單。

厚膜型器件這種器件是將氧化物半導體材料與硅凝膠混合制成能印刷的厚膜膠，再把厚膜膠印刷到裝有電極的絕緣基片上，經(jīng)燒結制成的，適合大批量生產(chǎn)。

這些器件全部附有加熱器，它的作用是將附著在敏感元件外表上的塵埃、油霧等燒掉，加速氣體的吸附。加熱器的溫度一般控制在200～400℃左右。

3〕加熱方式一般有直熱式和旁熱式兩種，直熱式器件是將加熱絲、測量絲直接埋入SnO2或ZnO等粉末中燒結而成的，工作時加熱絲通電，測量絲用于測量器件阻值。測量回路和加熱回路間沒有隔離而相互影響。國產(chǎn)QN型和日本費加羅TGS#109型氣敏傳感器均屬此類結構。

旁熱式氣敏器件的特點是將加熱絲放置在一個陶瓷管內(nèi)，管外涂梳狀金電極作測量極，在金電極外涂上SnO2等材料，旁熱式結構的氣敏傳感器克服了直熱式結構的缺點，使測量極和加熱極別離，而且加熱絲不與氣敏材料接觸，防止了測量回路和加熱回路的相互影響，穩(wěn)定性、可靠性都較直熱式器件好，國產(chǎn)QM-N5型和日本費加羅TGS#812、813型等氣敏傳感器都采用這種結構。

2．測量電路SiO2氣敏器件所用檢測電路如下圖，當所測氣體濃度變化時，氣敏器件的阻值發(fā)生變化，從而使輸出發(fā)生變化。

圖旁熱式氣敏器件的結構及符號

圖測量電路

四、氣敏傳感器應用1．礦井瓦斯超限報警器1〕電路組成及作用QM-N5為旁熱式氣敏傳感器，它和R1、RP組成瓦斯氣體檢測電路；晶體管VS作為無觸點電子開關。

LC179型三模擬聲報警專用集成電路，它采用雙列8腳直插塑料硬封裝，內(nèi)部集成了功率放大器，可直接驅(qū)動揚聲器發(fā)聲，可產(chǎn)生3種不同的模擬報警聲響，LC179的第1、2腳為外接振蕩電阻器端，可改變發(fā)聲音調(diào)；第3腳為負電源端；第4腳為音頻輸出端；第5腳為正電源端；第6、7腳為空腳端；第8腳為選聲端，

當它“懸空〞時，可產(chǎn)生模擬警車電笛聲；當它接電源正端時，可產(chǎn)生模擬消防車電笛聲；當它接電源負端時，可產(chǎn)生模擬救護車電笛聲。LC179的主要電參數(shù)：工作電壓范圍3V～，工作電流＜150μA，最大輸出電流可達150mA，工作溫度范圍－10℃～60℃。

圖礦井瓦斯超限報警器

2〕工作原理當無瓦斯或瓦斯?jié)舛群艿蜁r，QM-N5的A-B極間電阻很大，電位器RP滑動觸點電壓小于，VS不被觸發(fā)，警笛聲電路無電源不發(fā)聲；當瓦斯氣體超過平安標準時，A-B極間電阻迅速減小，當RP滑動觸點電壓大于，VS被觸發(fā)導通，警笛電路得電，發(fā)出報警聲。

2．有害氣體報警電路電路中晶體管VT采用U850，它是一種高增益的達林頓晶體管。在純潔的空氣中，氣敏傳感器的A-B間內(nèi)阻較大，此時B點為低電位，VT不導通，因此，KD9561無工作電流而不報警。

當傳感器接觸到有害可燃氣體后，A-B間電阻變小，B點電位升高并向C2充電，當充電電位到達U850導通電位〔約〕，VT導通，驅(qū)動報警器KD9561報警。一旦有害氣體濃度降低，使B電位低于時，VT截止，報警解除。假設將本電路的負載改為繼電器，如圖〔b〕所示，即可成為自動排氣控制裝置。

圖有害氣體報警電路

3．實用酒精測試儀圖所示為實用酒精測試儀的電路。該測試儀只要被試者向傳感器吹一口氣，便可顯示出醉酒的程度，確定被試者是否適宜駕駛車輛。

氣體傳感器選用二氧化錫氣敏元件。當氣體傳感器探測不到酒精時，加在A的第5腳電平為低電平；當氣體傳感器探測到酒精時，其內(nèi)阻變低，從而使A的第5腳電平變高。

A為顯示推動器，它共有10個輸出端，每個輸出端可以驅(qū)動一個發(fā)光二極管，顯示推動器A根據(jù)第5腳電壓上下來確定依次點亮發(fā)光二極管的級數(shù)，酒精含量越高那么點亮二極管的級數(shù)越大。上面5個發(fā)光二極管為紅色，表示超過平安水平，酒精含量不超過0.05%。

圖酒精測試儀電路

4．防酒后駕車控制器圖中QM-J1為旁熱式氣敏傳感器元件，假設司機沒有喝酒，或酒精濃度較低時，在駕駛室內(nèi)合上開關S，此時氣敏器件間電阻很高，Ua為高電平，那么U1為低電平，555定時器截止，U3為高電平，K2線圈失電，其常閉觸點K2-2閉合，綠燈VD1亮，常閉觸點K2-1閉合，發(fā)動機點火啟動。

圖防止酒后駕車控制器原理圖

假設司機酗酒，氣敏器件阻值急劇下降，使Ua為低電平，那么U1為高電平，555定時器導通，U3為低電平，繼電器K2帶電吸合，K2-2常閉觸點斷開，常開觸點閉合，紅燈VD2亮，以示警告，常閉觸點K2-1斷開，發(fā)動機無法啟動。

假設司機拔出器敏器件，那么繼電器K1失電，其常開觸點K1-1斷開，仍然無法啟動發(fā)動機。常閉觸點K1-2的作用是長期加熱氣敏器件，保證控制器處于準備工作的狀態(tài)。7.3濕敏傳感器濕度是指大氣中的水蒸氣含量，通常采用絕對濕度和相對濕度兩種表示方法。絕對濕度是指在一定溫度和壓力條件下，每單位體積的混合氣體中所含水蒸氣的質(zhì)量，單位為g/m3，一般用符號AH表示。相對濕度是指氣體的絕對濕度與同一溫度下到達飽和狀態(tài)的絕對濕度之比，一般用符號%RH表示。

濕敏傳感器是能夠感受外界濕度變化，并通過器件材料的物理或化學性質(zhì)變化，將濕度轉(zhuǎn)化成有用信號的器件。濕敏器件只能直接暴露于待測環(huán)境中，不能密封。通常，對濕敏器件有以下要求：在各種氣體環(huán)境下穩(wěn)定性好，響應時間短，壽命長，有互換性，耐污染和受溫度影響小等。微型化、集成化及廉價是濕敏器件的開展方向。

濕度的檢測已廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、科技、生活等各個領域，濕度不僅與工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量有關，而且是環(huán)境條件的重要指標。

一、氯化鋰濕敏電阻氯化鋰濕敏電阻是利用吸濕性鹽類潮解，離子導電率發(fā)生變化而制成的測濕元件。它由引線、基片、感濕層與電極組成。

在氯化鋰〔LiCl〕溶液中，Li和Cl均以正負離子的形式存在，而Li+對水分子的吸引力強，離子水合程度高，其溶液中的離子導電能力與濃度成正比。當溶液置于一定溫濕場中，溶液將吸收水分，使?jié)舛冉档?，因此，其溶液電阻率增高。反之，環(huán)境相對濕度變低時，那么溶液濃度升高，其電阻率下降，從而實現(xiàn)對濕度的測量。

但其耐熱性差，不能用于露點以下測量，器件性能重復性不理想，使用壽命短。

二、半導體陶瓷濕敏電阻兩種以上的金屬氧化物半導體材料混合燒結而成為多孔陶瓷。

這些材料有ZnO—LiO2—V2O5系、Si—Na2O—V2O5系、TiO2—MgO—Cr2O3系、Fe3O4等，前3種材料的電阻率隨濕度增加而下降，故稱為負特性濕敏半導體陶瓷，最后一種的電阻率隨濕度增加而增大，故稱為正特性濕敏半導體陶瓷。

1．負特性濕敏半導瓷的導電機理由于水分子中的氫原子具有很強的正電場，當水在半導瓷外表吸附時，就有可能從半導瓷外表俘獲電子，使半導瓷外表帶負電。如果該半導瓷是P型半導體，那么由于水分子吸附使外表電勢下降，將吸引更多的空穴到達其外表，于是，其外表層的電阻下降。

假設該半導瓷為N型，那么由于水分子的附著使外表電勢下降，如果外表電勢下降較多，不僅使外表層的電子耗盡，同時吸引更多的空穴到達外表層，這些空穴稱為反型載流子。它們同樣可以在外表遷移而表現(xiàn)出電導特性。

因此，由于水分子的吸附，使N型半導瓷材料的外表電阻下降。由此可見，不管是N型還是P型半導瓷，其電阻率都隨濕度的增加而下降。

2．正特性濕敏半導瓷的導電機理當水分子附著半導瓷的外表使電勢變負時，導致其外表層電子濃度下降，但這還缺乏以使外表層的空穴濃度增加到出現(xiàn)反型程度，此時仍以電子導電為主。

于是，外表電阻將由于電子濃度下降而加大，這類半導瓷材料的外表電阻將隨濕度的增加而加大。如果對某一種半導瓷，它的晶粒間的電阻并不比晶粒內(nèi)電阻大很多，那么外表層電阻的加大對總電阻并不起多大作用。

3．典型半導瓷濕敏元件〔1〕MgCr2O4—TiO2濕敏元件氧化鎂復合氧化物—二氧化鈦濕敏材料通常制成多孔陶瓷型“濕—電〞轉(zhuǎn)換器件，它是負特牲半導瓷，MgCr2O4為P型半導體，它的電阻率低，阻值溫度特性好，兩面涂覆有多孔金電極。

金電極與引出線燒結在起，為了減少測量誤差、在陶瓷片外設置由鎳鉻絲制成的加熱線圈，以便對器件加熱清洗，排除惡劣氣氛對器件的污染。整個器件安裝在陶瓷基片上，電極引線一般采用鉑—銥合金。

〔2〕ZnO—Cr2O3陶瓷濕敏元件ZnO—Cr2O3濕敏元件的結構是將多孔材料的金電極燒結在多孔陶瓷圓片的兩外表上，并焊上鉑引線，然后將敏感元件裝入有網(wǎng)眼過濾的方形塑料盒中用樹脂固定。

ZnO—Cr2O3傳感器能連續(xù)穩(wěn)定地測量濕度，而無須加熱除污裝置，因此功耗低于，體積小，本錢低，是一種常用測濕傳感器。

〔3〕四氧化三鐵〔Fe3O4〕濕敏器件四氧化三鐵濕敏器件由基片、電極和感濕膜組成?；现谱饕粚λ鬆罱痣姌O，然后將預先配制好的Fe3O4膠體液涂覆在梭狀金電極的外表，進行熱處理和老化。

Fe3O4膠體之間的接觸呈凹狀，粒子間的空隙使薄膜具有多孔性，當空氣相對濕度增大時，F(xiàn)e3O4膠膜吸濕，由于水分子的附著，降低粒間的電阻和增加更多的導流通路，所以元件阻值減小。

當處于枯燥環(huán)境中，膠膜脫濕，粒間接觸面減小，元件阻值增大。當環(huán)境溫度不同時，涂覆膜上所吸附的水分也隨之變化，使梭狀金電極之間的電阻產(chǎn)生變化。

Fe3O4濕敏器件在常溫、常濕下性能比較穩(wěn)定，有較強的抗結露能力，測濕范圍廣，有較為一致的濕敏特性和較好的溫度—濕度特性，但器件有較明顯的濕滯現(xiàn)象，響應時間長，吸濕過程〔60%RH98%RH〕需要2min，脫濕過程〔98%RH12%RH〕需5～7min。

三、濕敏傳感器的應用1．直讀式濕度計其中RH為氯化鋰濕度傳感器。由VT1、VT2、T1等組成測濕電橋的電源，其振蕩頻率為250～1000Hz。

電橋輸出經(jīng)變壓器T2、C3耦合到VT3、經(jīng)VT3放大后的信號，由VD1～VD4橋式整流后，輸入給微安表，指示出由于相對濕度的變化引起電流的改變，經(jīng)標定并把濕度刻劃在微安表盤上，就成為一個簡單而實用的直讀式濕度計了。

2．自動噴灌控制器電路工作原理

圖9-18直讀式濕度計電路圖

1)組成電源電路、濕度檢測電路和控制電路組成，如圖9-19所示。電源電路由電源變壓器T、整流橋UR、隔離二極管VD2、穩(wěn)壓二極管VS和濾波電容器C1、C2等組成。

2〕工作原理交流220V電壓經(jīng)T降壓、UR整流后，在濾波電容器C2兩端產(chǎn)生直流6V電壓。該電壓一路供給微型水泵的直流電動機〔采用交流電動機的大、中型水泵使用交流220V電源供電，見圖中虛線所示〕；另一路經(jīng)VD2降壓、VS穩(wěn)壓和C1濾波后，產(chǎn)生電壓，

圖自動噴灌控制電路

供給VT1～VT3和繼電器K。濕度傳感器插在土壤中，對土壤濕度進行檢測。當土壤濕度較高時，濕度傳感器兩電極之間的電阻值較小，使VT1、VT2導通，VT3截止，繼電器K不吸合，水泵電動機M不工作。

當土壤濕度變小，使?jié)穸葌鞲衅鲀呻姌O之間的電阻值增大至一定值時，VT1和VT2將截止，使VT3導通，繼電器K吸合，其常開觸頭K接通，使水泵電動機M通電，噴水設施開始工作。

當土壤中的水分增加到一定程度，濕度傳感器兩電極間的電阻值減小至一定值時，VT1和VT2又導通，使VT3截止，繼電器K釋放，水泵電動機M停轉(zhuǎn)。當土壤水分減少至一定程度時，將重復進行上述過程，從而使土壤保持較恒定的濕度。

3．磚坯水分檢測器電路工作原理1〕組成：濕度檢測探頭、穩(wěn)壓基準電源、比較器、開關電路和聲光報警電路組成。

穩(wěn)壓基準電源電路由電阻器R1和集成穩(wěn)壓器IC1組成，IC1選用TL431集成穩(wěn)壓器。比較器電路由集成電路IC2和電阻器R2、R3、電位器RP1、RP2等組成，IC2選用LM393集成電路。

開關電路由開關管VT1、二極管VD1、VD2和電阻器R4等組成。聲光報警電路由發(fā)光二極管VL1、VL2、電阻器R6、R7、音樂集成電路IC3、音頻放大管VT2和揚聲器BL等組成。IC3選用KD9561或LC179音效集成電路。

工作原理將濕度檢測探頭插入磚坯中，兩支檢測探頭之間的電阻值將隨著磚坯含水量的上下而變化。當磚坯的含水量在工藝允許范圍內(nèi)