MQ-3酒精傳感器的介紹

1、2.3.1酒精傳感器的介紹酒精傳感器 MQ-3 的基本原理可簡述為將探測到的酒精濃度轉(zhuǎn)換成有用電信號的器件，并根據(jù)這些電信號的強弱就可以獲得與待測氣體在環(huán)境中的存在情況有關(guān)的信息11。MQ-3 型氣敏傳感器由陶瓷管和二氧化硅敏感層、測量電極和加熱器構(gòu)成的敏感元件固定在塑料或不銹鋼的腔體內(nèi)，加熱器為氣敏元件的工作提供了必要的工作條件。氣敏傳感器的外觀和相應(yīng)的結(jié)構(gòu)形式如圖 2.4 所示，它是由微型氧化鋁陶瓷管、氧化鋅敏感層，測量引腳電極和溫度加熱器組成12。敏感元件固定在塑料或不繡鋼制成的腔體內(nèi)，加熱器為氣敏元件提供了必要的工作條件。封裝好的氣敏元件有六個管腳輸出，其中四個用于信號的取出，二個用于

2、提供加熱的電流。圖2.4 酒精傳感器的外觀和相應(yīng)的結(jié)構(gòu)形式圖中、分別表示 MQ-3 乙醇傳感器的引腳排列圖、引腳功能圖、使用接線圖。其中 H-H 表示加熱極（5V），A-A、B-B 傳感器表示敏感元件的兩個極，圖中框圖中“V”為傳感器的工作電壓，同時也是加熱的電壓。 在工作時，氣敏傳感器的加熱電壓選取交流或直流 5V 均可。當其被受熱后，加溫室環(huán)境中的可燃氣體濃度迅速增大，傳感器的內(nèi)阻阻值將會迅速降低，利用該特性并結(jié)合電路分析中的分壓原理，分析便得知 Vout 的值將逐漸增大，當超過預(yù)設(shè)定的閾值時，可產(chǎn)生相應(yīng)的操作13。經(jīng)過處理后檢測信號由電阻值轉(zhuǎn)變成電壓值，就可用于后續(xù)電路進行 A/D 轉(zhuǎn)換

3、和處理。傳感器的標準回路有兩部分組成。其一為加熱回路，其二為信號輸出回路，它可以準確反映傳感器表面的電阻值變化。傳感器表面電阻 Rs 的變化，是通過與其串聯(lián)的負載電阻 RL上的有效電壓信號 URL輸出獲得的。二者之間的關(guān)系表述為： RS/RL= (VURL )/URL(2-1) 其中，V 為回路電壓，電壓為 10V，負載電阻 RL可調(diào)為 0.5200K。負載電阻RL可調(diào)，加熱電壓一般為 5V。傳感器阻值變化率與酒精濃度、外界溫度的關(guān)系慎密，為了使測量的酒精濃度最高誤差最小，需要找到合適的溫度，一般在測量前需將傳感器預(yù)熱 5 分鐘。預(yù)熱后半導體顆粒表面的吸附可導致材料載流子濃度發(fā)生相應(yīng)變化，從而

4、改變電導率，使傳感器輸出電壓信號發(fā)生改變來相應(yīng)反映濃度變化14。 半導體方式的 MQ-3 酒精傳感器具有靈敏度高、電路簡單、使用方便、所需費用低、穩(wěn)定性好以及壽命長等優(yōu)點，可以把氣體信號轉(zhuǎn)換為電壓信號輸出，因此得到廣泛應(yīng)用。MQ-3 酒精傳感器可用于機動車駕駛員呼氣中酒精濃度的檢測，以及其它嚴禁酒后操作的現(xiàn)場環(huán)境探測，也可用于其它場所的乙醇蒸氣勘測工作等。MQ-3 酒精傳感器的實物中包含有 6 只針狀管腳，其中 4 個管腳（兩個 A 和兩個 B）用于信號讀取，兩個 H 腳用于提供加熱電流。2.2.3MQ-3 靈敏度 市面上用的最廣的酒精傳感器是 MQ-3 乙醇傳感器。 MQ-3 乙醇氣體傳感器

5、的突出技術(shù)特點為： 對乙醇蒸汽具有較高的靈敏度和優(yōu)秀的選擇性； 響應(yīng)時間短并且恢復時間短的特性； 長期的使用壽命和可靠檢測的穩(wěn)定性； 驅(qū)動電路簡單；MQ-3 型氣敏傳感器技術(shù)指標如下： 使用氣體：酒精（乙醇）； 探測范圍：10-1000*10-6 ； 靈敏度：air/Rin typical gas5； 特征氣體：100*10-6； 敏感體電阻：400-4000k（空氣中）； 響應(yīng)時間：10s（70% Response)； 恢復時間：30s（70% Response)； 加熱電阻：313； 加熱電流：180mA； 加熱電壓：5V0.2V； 加熱功率：900mW； 工作條件：環(huán)境溫度：-1065

6、攝氏度 濕度：95%RH； 貯存條件：溫度-2070 攝氏度，濕度：70%RH；圖 2.5 為 MQ-3 靈敏度曲線，具有氣敏特性的電阻，其輸出的電阻阻值會隨著乙醇氣體濃度的變化而相應(yīng)變化。圖2.5 MQ-3傳感器靈敏度曲線MQ-3 輸出電壓與酒精濃度關(guān)系通過實際測量，MQ-3 模擬端的輸出信號與酒精濃度特性曲線近似為線性的關(guān)系15，如圖 2.6 所示。圖2.6 輸出電壓與酒精濃度的關(guān)系11吳金宏,張連中,劉麗娜.光電開關(guān)及應(yīng)用.國外電子元器件M ,2001,5:1418. 12卜云峰.檢測技術(shù)M.北京:機械工業(yè)出版社,2005,1:13-15. 13常健生主編.檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù)M.北京:機械工業(yè)出版社,2008.4:3664. 14謝望.光電傳感器技術(shù)的新發(fā)展及應(yīng)用M.儀器儀