項(xiàng)目八氣體分子信號(hào)檢測(cè)

1、項(xiàng)目八項(xiàng)目八 氣體分子信號(hào)的檢測(cè)氣體分子信號(hào)的檢測(cè) 氣體分子的檢測(cè)主要用于工業(yè)上天然氣、煤氣、石油化工等部門(mén)的易燃、易爆、有毒、有害氣體的監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)和自動(dòng)控制, 隨著傳感器技術(shù)的不斷發(fā)展，氣敏傳感器已經(jīng)被管飯的應(yīng)用于人類生產(chǎn)生活的各方面，例如：住宅火災(zāi)報(bào)警，交通肇事中的酒精濃度探測(cè)、石油化學(xué)工業(yè)氣體泄漏等等。本項(xiàng)目主要對(duì)氣體分子的檢測(cè)方法、檢測(cè)裝置的安裝調(diào)試與檢修進(jìn)行闡述。任務(wù)一任務(wù)一 氣敏電阻的氣體檢測(cè)與控制氣敏電阻的氣體檢測(cè)與控制 1.認(rèn)識(shí)氣敏電阻；了解氣敏電阻的工作原理和特性；能分析應(yīng)用電路；正確使用和調(diào)測(cè)氣敏電阻電路。 2.針對(duì)不同的檢測(cè)氣體要求，確定氣敏電阻類型。分析制定安裝位置、實(shí)

2、施效果檢測(cè)方案，選擇合適的測(cè)量電路，使起能夠迅速準(zhǔn)確的測(cè)量氣體濃度。 3.掌握現(xiàn)場(chǎng)安裝、連接和調(diào)試傳感器電路的方法。本任務(wù)要求利用THSRZ-II型傳感器系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)裝置檢測(cè)酒精濃度。一一 、目的要求、目的要求任務(wù)一任務(wù)一 氣敏電阻的氣體檢測(cè)與控制氣敏電阻的氣體檢測(cè)與控制 氣敏電阻應(yīng)用較廣泛的是用于防災(zāi)報(bào)警，如可制成液化石油氣、天燃?xì)?、城市煤氣、煤礦瓦斯以及有毒氣體等方面的報(bào)警器。也可用于對(duì)大氣污染進(jìn)行監(jiān)測(cè)以及在醫(yī)療上用于對(duì)O2、CO2等氣體的測(cè)量。生活中則可用于空調(diào)機(jī)、烹調(diào)裝置、酒精濃度探測(cè)等方面。二二 、相關(guān)知識(shí)、相關(guān)知識(shí) 1.氣敏電阻的引腳圖 氣敏電阻一般由敏感元件、加熱器和外殼三部分組

3、成。圖8.1.1是氣敏電阻的電路符號(hào)。 氣敏電阻的引腳如圖8.1.2所示。它的引腳有六個(gè)，其中的兩個(gè)A，兩個(gè)B相連后成為氣敏電阻的輸出引線，兩個(gè)f為加熱器引線。任務(wù)一任務(wù)一 氣敏電阻的氣體檢測(cè)與控制氣敏電阻的氣體檢測(cè)與控制 2.氣敏電阻的基本工作電路 二二 、相關(guān)知識(shí)、相關(guān)知識(shí)如圖8.1.3所示，其中的Uf為氣敏電阻的加熱電源，U+為氣敏電阻的測(cè)量電源。RAB是氣敏敏感元件電阻，用于感應(yīng)相應(yīng)的氣體，Uf為加熱電阻的供電電源，用于給敏感材料加熱，以維持傳感器的敏感元件處于一個(gè)最佳工作溫度下。RL為外接的負(fù)載電阻，用于輸出電壓信號(hào)。LABRUUUR00任務(wù)一任務(wù)一 氣敏電阻的氣體檢測(cè)與控制氣敏電阻

4、的氣體檢測(cè)與控制 3.氣敏電阻的工作原理及特性二二 、相關(guān)知識(shí)、相關(guān)知識(shí) （1）工作原理 使用氣敏電阻傳感器（以下簡(jiǎn)稱氣敏電阻），可以把某種氣體的成分、濃度等參數(shù)轉(zhuǎn)換成電阻變化量，再轉(zhuǎn)換為電流、電壓信號(hào)。 氣敏電阻是一種半導(dǎo)體敏感器件，它利用半導(dǎo)體材料對(duì)氣體的吸附而使自身電阻率發(fā)生變化的機(jī)理進(jìn)行測(cè)量的元件。制作氣敏電阻的氧化物半導(dǎo)體材料主要有SnO2、ZnO及Fe2O3等。為了提高某種氣敏元件對(duì)某些氣體成分的選擇性和靈敏度，材料中還摻入催化劑，如鈀（Pd）、鉑（Pt）、銀（Ag）等，它們的添加物質(zhì)不同，能檢測(cè)的氣體也不同。 半導(dǎo)體氣敏元件有N型和P型之分。N型在檢測(cè)時(shí)阻值隨氣體濃度的增大而減小

5、；P型阻值隨氣體濃度的增大而增大。 任務(wù)一任務(wù)一 氣敏電阻的氣體檢測(cè)與控制氣敏電阻的氣體檢測(cè)與控制 1.氣敏電阻的選擇三、器件及測(cè)量電路選擇三、器件及測(cè)量電路選擇 (1)加熱方式 目前國(guó)產(chǎn)的氣敏元件按照加熱方式有2種。一種是直熱式，加熱絲和測(cè)量電極一同燒結(jié)在金屬氧化物半導(dǎo)體管芯內(nèi)；另一種是旁熱式，這種氣敏元件以陶瓷管為基底，管內(nèi)穿加熱絲，管外側(cè)有兩個(gè)測(cè)量極，測(cè)量極之間為金屬氧化物氣敏材料，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成。 (2)常用氣敏電阻 氧化鋅系氣敏電阻 ZnO是屬于N型金屬氧化物半導(dǎo)體，也是一種應(yīng)用較廣泛的氣敏器件。通過(guò)摻雜而獲得不同氣體的選擇性，如摻鉑可對(duì)異丁烷、丙烷、乙烷等氣體有較高的靈敏度，而摻鈀

6、則對(duì)氫、一氧化碳、甲烷，煙霧等有較高的靈敏度。 氧化鐵系氣敏電阻 當(dāng)還原性氣體與多孔的接觸時(shí)，氣敏電阻的晶粒表面受到還原作用轉(zhuǎn)變?yōu)槠潆娮柚笛杆俳档?。這種敏感元件用于檢測(cè)烷類氣體特別靈敏。 任務(wù)一任務(wù)一 氣敏電阻的氣體檢測(cè)與控制氣敏電阻的氣體檢測(cè)與控制 1.氣敏電阻的選擇三、器件及測(cè)量電路選擇三、器件及測(cè)量電路選擇 (3)氣敏電阻器的型號(hào)命名方式 氣敏電阻器的型號(hào)命名方式如表表8.1.1。任務(wù)一任務(wù)一 氣敏電阻的氣體檢測(cè)與控制氣敏電阻的氣體檢測(cè)與控制 1.氣敏電阻的選擇三、器件及測(cè)量電路選擇三、器件及測(cè)量電路選擇 MQ-N5型氣敏元件 工作原理 QM-N5型氣敏元件是以金屬氧化物SnO2為主體材

7、料的N型半導(dǎo)體氣敏元件，當(dāng)元件接觸還原性氣體時(shí)，其電導(dǎo)率隨氣體濃度的增加而迅速升高。 特點(diǎn) 用于可燃性氣體的檢測(cè)（CH4、C4H10、H2等）；靈敏度高；響應(yīng)速度快；輸出信號(hào)大；壽命長(zhǎng)，工作穩(wěn)定可靠。 QM-J3型半導(dǎo)體氣敏元件 工作原理 QM-J3型半導(dǎo)體氣敏元件是以金屬氧化物ZnSnO3為主體材料的N型半導(dǎo)體氣敏元件，當(dāng)元件接觸還原性氣體時(shí)，其電導(dǎo)率隨氣體濃度的增加而迅速升高。 特點(diǎn) 用于乙醇、酒精等有機(jī)液體蒸氣的檢測(cè)；對(duì)汽油蒸汽有抗干擾能力；靈敏度高；響應(yīng)速度快；壽命長(zhǎng)，工作穩(wěn)定可靠。根據(jù)本任務(wù)要求測(cè)量酒精濃度，故應(yīng)選擇J型氣敏元件，這里我們選擇QM-J3型半導(dǎo)體氣敏元件，并采用旁熱式。

8、任務(wù)一任務(wù)一 氣敏電阻的氣體檢測(cè)與控制氣敏電阻的氣體檢測(cè)與控制 2.測(cè)量電路的選擇三、器件及測(cè)量電路選擇三、器件及測(cè)量電路選擇根據(jù)氣敏電阻的基本工作電路，現(xiàn)采用圖8.1.5測(cè)量電路測(cè)量酒精濃度任務(wù)一任務(wù)一 氣敏電阻的氣體檢測(cè)與控制氣敏電阻的氣體檢測(cè)與控制 1.安裝與調(diào)試四、安裝調(diào)試及檢修四、安裝調(diào)試及檢修 (1)將氣敏傳感器夾持在差動(dòng)變壓器實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳蟼鞲衅鞴潭ㄖЪ苌稀?(2)按圖8.1.5接線，將氣敏傳感器，接線端紅色接5V加熱電壓，黑色接地；電壓輸出選擇10V，黃色線接+10V電壓、藍(lán)色線接Rw1上端。 (3)將15V直流穩(wěn)壓電源接入差動(dòng)變壓器實(shí)驗(yàn)?zāi)K中。差動(dòng)變壓器實(shí)驗(yàn)?zāi)K的輸出Uo接主控臺(tái)

9、直流電壓表。打開(kāi)主控臺(tái)總電源，預(yù)熱5分鐘。 (4)用浸透酒精的小棉球，靠近傳感器，并吹2次氣，使酒精揮發(fā)進(jìn)入傳感器金屬網(wǎng)內(nèi)，觀察電壓表讀數(shù)變化。 2.檢修 (1)檢查熱敏電阻元件是否完好，其引腳是否連接正確 (2)檢查測(cè)量電路是否連接正確 (3)檢查該系統(tǒng)能否正確測(cè)量酒精濃度任務(wù)一任務(wù)一 氣敏電阻的氣體檢測(cè)與控制氣敏電阻的氣體檢測(cè)與控制 1.氣敏電阻傳感器測(cè)酒精濃度的系統(tǒng)評(píng)價(jià)五、系統(tǒng)評(píng)價(jià)和評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)五、系統(tǒng)評(píng)價(jià)和評(píng)分標(biāo)準(zhǔn) 好的氣體檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)具備如下特點(diǎn)： （1）滿足被測(cè)氣體濃度的范圍要求和靈敏度要求。 （2）滿足生產(chǎn)工藝的精度要求。 （3）輸出信號(hào)易于轉(zhuǎn)換或可直接通入顯示儀表或調(diào)節(jié)器，實(shí)現(xiàn)測(cè)量或控制。 （4）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單價(jià)格便宜。 2.評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)任務(wù)一任務(wù)一 氣敏電阻的氣體檢測(cè)與控制氣敏電阻的氣體檢測(cè)與控制練習(xí)與思考練習(xí)與思考1簡(jiǎn)述氣敏電阻的組成、工作原理及特性。簡(jiǎn)述氣敏電阻的組成、工作原理及特性。2為什么氣敏電阻需要加熱使用？為什么氣敏