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檢測設(shè)備傳感器簡述(二)?

檢測設(shè)備傳感器簡述(二)


電化學(xué)氣敏傳感器 一般利用液體（或固體、有機(jī)凝膠等）電解質(zhì)，其輸出形式可以是氣體直接氧化或還原產(chǎn)生的電流，也可以是離子作用于離子電極產(chǎn)生的電動(dòng)勢。

半導(dǎo)體氣敏傳感器 具有靈敏度高、響應(yīng)快、穩(wěn)定性好、使用簡單的特點(diǎn)，應(yīng)用極其廣泛；下面重點(diǎn)介紹半導(dǎo)體氣敏傳感器及其氣敏元件

半導(dǎo)體氣敏元件有 N 型和 P 型之分。 N 型在檢測時(shí)阻值隨氣體濃度的增大而減?。?P 型阻值隨氣體濃度的增大而增大。

像 SnO2 金屬氧化物半導(dǎo)體氣敏材料，屬于 N 型半導(dǎo)體，在 200 ～ 300 ℃溫度它吸附空氣中的氧，形成氧的負(fù)離子吸附，使半導(dǎo)體中的電子密度減少，從而使其電阻值增加。當(dāng)遇到有能供給電子的可燃?xì)怏w（如 CO 等）時(shí)，原來吸附的氧脫附，而由可燃?xì)怏w以正離子狀態(tài)吸附在金屬氧化物半導(dǎo)體表面；氧脫附放出電子，可燃**體以正離子狀態(tài)吸附也要放出電子，從而使氧化物半導(dǎo)體導(dǎo)帶電子密度增加，電阻值下降。可燃性氣體不存在了，金屬氧化物半導(dǎo)體又會(huì)自動(dòng)恢復(fù)氧的負(fù)離子吸附，使電阻值升高到初始狀態(tài)。這就是半導(dǎo)體氣敏元件檢測可燃?xì)怏w的基本原理。

目前國產(chǎn)的氣敏元件有 2 種。一種是直熱式，加熱絲和測量電極一同燒結(jié)在金屬氧化物半導(dǎo)體管芯內(nèi)；旁熱式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)測量極，測量極之間為金屬氧化物氣敏材料，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成。

氣敏元件的參數(shù)主要有加熱電壓、電流，測量回路電壓，靈敏度，響應(yīng)時(shí)間，恢復(fù)時(shí)間，標(biāo)定氣體（ 0.1% 丁烷氣體）中電壓，負(fù)載電阻值等。

QM-N5 型氣敏元件適用于天然氣、煤氣、氫氣、烷類氣體、烯類氣體、汽油、煤油、乙炔、氨氣、煙霧等的檢測，屬于 N 型半導(dǎo)體元件。靈敏度較高，穩(wěn)定性較好，響應(yīng)和恢復(fù)時(shí)間短，市場上應(yīng)用廣泛。

QM-N5 氣敏元件參數(shù)如下：標(biāo)定氣體（ 0.1% 丁烷氣體，*佳工作條件）中電壓≥ 2V ，響應(yīng)時(shí)間≤ 10S ，恢復(fù)時(shí)間≤ 30S ，*佳工作條件加熱電壓 5V 、測量回路電壓 10V 、負(fù)載電阻 RL 為 2K ，允許工作條件加熱電壓 4.5 ～ 5.5V 、測量回路電壓 5 ～ 15V 、負(fù)載電阻 0.5 ～ 2.2K 。常見的氣敏元件還有 MQ-31 （專用于檢測 CO ）， QM-J1 酒敏元件等。

四 力敏傳感器和力敏元件
力敏傳感器的種類甚多，傳統(tǒng)的測量方法是利用彈性材料的形變和位移來表示。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，利用半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)（即對其某一方向施加壓力，其電阻率就發(fā)生變化）和良好的彈性，已經(jīng)研制出體積小、重量輕、靈敏度高的力敏傳感器，廣泛用于壓力、加速度等物理力學(xué)量的測量。


五 磁敏傳感器和磁敏元件
目前磁敏元件有霍爾器件（基于霍爾效應(yīng)）、磁阻器件（基于磁阻效應(yīng)：外加磁場使半導(dǎo)體的電阻隨磁場的增大而增加。）、磁敏二極管和三極管等。以磁敏元件為基礎(chǔ)的磁敏傳感器在一些電、磁學(xué)量和力學(xué)量的測量中廣泛應(yīng)用。

在一定意義上傳感器與人的感官有對應(yīng)的關(guān)系，其感知能力已遠(yuǎn)超過人的感官。例如利用目標(biāo)自身紅外輻射進(jìn)行觀察的紅外成像系統(tǒng)（夜像儀），黑夜中可 1000 米發(fā)現(xiàn)人， 2000 米發(fā)現(xiàn)車輛；熱像儀的核心部件是紅外傳感器。

1991 年海灣戰(zhàn)爭中，伊拉克的坦克配置的夜視儀探測距離僅 800 米，還不及美英聯(lián)軍的一半，黑暗中被打得慘敗是必然的。目前世界各國都將傳感器技術(shù)列為優(yōu)先發(fā)展的高新技術(shù)的重點(diǎn)。為了大幅度提供傳感器的性能，將不斷采用新結(jié)構(gòu)、新材料和新工藝，向小型化、集成化和智能的方向發(fā)展。

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