電阻傳感器 頁

電阻傳感器頁第1頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/20231第一節(jié)電阻應(yīng)變式傳感器

導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料在外界力的作用下，會(huì)產(chǎn)生機(jī)械變形，其電阻值也將隨著發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為應(yīng)變效應(yīng)。電阻應(yīng)變式傳感器主要由電阻應(yīng)變片及測量轉(zhuǎn)換電路等組成。第2頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/20232一、工作原理應(yīng)變片的工作原理

金屬絲受拉時(shí)，l變長、r變小，導(dǎo)致R變大。第3頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/20233二、應(yīng)變片的工作原理

設(shè)有一長度為、截面積為A、半徑為r、電阻率為

的金屬單絲，它的電阻值R可表示為

當(dāng)沿金屬絲的長度方向作用均勻拉力（或壓力）時(shí)，上式中

、r、l都將發(fā)生變化，從而導(dǎo)致電阻值R發(fā)生變化。例如金屬絲受拉時(shí)，l將變長、r變小，均導(dǎo)致R變大；又如，某些半導(dǎo)體受拉時(shí)，

將變大，導(dǎo)致R變大。實(shí)驗(yàn)證明，電阻絲及應(yīng)變片的電阻相對(duì)變化量

R

R與材料力學(xué)中的軸向應(yīng)變

x的關(guān)系在很大范圍內(nèi)是線性的，即

K—電阻應(yīng)變片的靈敏度第4頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/20234微應(yīng)變(με)

對(duì)于不同的金屬材料，K略微不同，一般為2左右。而對(duì)半導(dǎo)體材料而言，由于其感受到應(yīng)變時(shí)，電阻率

會(huì)產(chǎn)生很大的變化，所以靈敏度比金屬材料大幾十倍。在材料力學(xué)中，

x=

/稱為電阻絲的軸向應(yīng)變，也稱縱向應(yīng)變，是量綱為1的數(shù)。

x通常很小，常用10-6表示之。例如，當(dāng)

x為0.000001時(shí)，在工程中常表示為1

10-6或

m/m。在應(yīng)變測量中，也常將之稱為微應(yīng)變(με)。對(duì)金屬材料而言，當(dāng)它受力之后所產(chǎn)生的軸向應(yīng)變最好不要大于1

10-3，即1000

m/m，否則有可能超過材料的極限強(qiáng)度而導(dǎo)致斷裂。

第5頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/20235應(yīng)變片用于測量力F的計(jì)算公式

由材料力學(xué)可知，

x=F/（AE），所以

R/R又可表示為

如果應(yīng)變片的靈敏度K和試件的橫截面積A以及彈性模量Ｅ均為已知，則只要設(shè)法測出

R/R的數(shù)值，即可獲知試件受力Ｆ的大小，例如可用于電子秤的稱重。第6頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/20236二、應(yīng)變片的種類與結(jié)構(gòu)應(yīng)變片可分為金屬應(yīng)變片及半導(dǎo)體應(yīng)變片兩大類。前者可分成金屬絲式、箔式、薄膜式三種。目前箔式應(yīng)變片應(yīng)用較多。金屬絲式應(yīng)變片使用最早，有紙基、膠基之分。由于金屬絲式應(yīng)變片蠕變較大，金屬絲易脫膠，有逐漸被箔式所取代的趨勢(shì)。但其價(jià)格便宜，多用于應(yīng)變、應(yīng)力的大批量、一次性試驗(yàn)。箔式應(yīng)變片中的箔柵是金屬箔通過光刻、腐蝕等工藝制成的。箔的材料多為電阻率高、熱穩(wěn)定性好的銅鎳合金。箔式應(yīng)變片與片基的接觸面積大得多，散熱條件較好，在長時(shí)間測量時(shí)的蠕變較小，一致性較好，適合于大批量生產(chǎn)。還可以對(duì)金屬箔式應(yīng)變片進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚恚蛊渚€脹系數(shù)、電阻溫度系數(shù)以及被粘貼的試件的線脹系數(shù)三者相互抵消，從而將溫度影響減小到最小的程度，目前廣泛用于各種應(yīng)變式傳感器中。第7頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/20237箔式應(yīng)變片的外形第8頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/20238半導(dǎo)體應(yīng)變片及金屬絲式應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體應(yīng)變片外形金屬絲式應(yīng)變片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)第9頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/20239應(yīng)變片主要性能指標(biāo)舉例上表中，哪幾個(gè)型號(hào)是半導(dǎo)體應(yīng)變片？依據(jù)是什么？

第10頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202310應(yīng)變片的粘貼：

1.去污：采用手持砂輪工具除去構(gòu)件表面的油污、漆、銹斑等，并用細(xì)紗布交叉打磨出細(xì)紋以增加粘貼力，用浸有酒精或丙酮的紗布片或脫脂棉球擦洗。

第11頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202311

2.貼片：在應(yīng)變片的表面和處理過的粘貼表面上，各涂一層均勻的粘貼膠，用鑷子將應(yīng)變片放上去，并調(diào)好位置，然后蓋上塑料薄膜，用手指揉和滾壓，排出下面的氣泡。第12頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202312

3.測量：從分開的端子處，預(yù)先用萬用表測量應(yīng)變片的電阻，發(fā)現(xiàn)端子折斷和壞的應(yīng)變片。第13頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202313

4.焊接：將引線和端子用烙鐵焊接起來，注意不要把端子扯斷。

第14頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202314

5.固定：焊接后用膠布將引線和被測對(duì)象固定在一起，防止損壞引線和應(yīng)變片。

第15頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202315三、測量轉(zhuǎn)換電路——不平衡電橋

金屬應(yīng)變片的電阻變化范圍很小，如果直接用歐姆表測量其電阻值的變化將十分困難，且誤差很大。例如，有一金屬箔式應(yīng)變片，標(biāo)稱阻值R0為100

，靈敏度K=2，粘貼在橫截面積為9.8mm2的鋼質(zhì)圓柱體上，鋼的彈性模量E=2

1011N/m2，所受拉力F=0.2t，受拉后應(yīng)變片的阻值R的變化量僅為0.2，所以必須使用不平衡電橋來測量這一微小的變化量。下面分析該橋式測量轉(zhuǎn)換電路是如何將

R/R轉(zhuǎn)換為輸出電壓Uo的。

第16頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202316三、測量轉(zhuǎn)換電路——不平衡電橋

第17頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202317電橋平衡的條件：R1/R2=R4/R3

調(diào)節(jié)RP，最終可以使R1

/R2

=R4/R3（R1

、R2

是R1、R2并聯(lián)RP后的等效電阻），電橋趨于平衡，Uo被預(yù)調(diào)到零位，這一過程稱為調(diào)零。圖中的R5是用于減小調(diào)節(jié)范圍的限流電阻。

第18頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202318單臂電橋全橋四臂工作方式的靈敏度最高，雙臂半橋次之，單臂半橋靈敏度最低。第19頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202319雙臂電橋

R1、

R2為應(yīng)變片，

R3、R4為固定電阻。應(yīng)變片R1、R2感受到的應(yīng)變

1~

2以及產(chǎn)生的電阻增量正負(fù)號(hào)相間，可以使輸出電壓Uo成倍地增大。第20頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202320四臂全橋

全橋的四個(gè)橋臂都為應(yīng)變片，如果設(shè)法使試件受力后，應(yīng)變片R1~

R4產(chǎn)生的電阻增量（或感受到的應(yīng)變

1~

4）正負(fù)號(hào)相間，就可以使輸出電壓Uo成倍地增大。上述三種工作方式中，全橋四臂工作方式的靈敏度最高，雙臂半橋次之，單臂半橋靈敏度最低。采用全橋（或雙臂半橋）還能實(shí)現(xiàn)溫度自補(bǔ)償。第21頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202321全橋的溫度補(bǔ)償原理

當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，橋臂上的應(yīng)變片溫度同時(shí)升高，溫度引起的電阻值漂移數(shù)值一致，可以相互抵消，所以全橋的溫漂較??；半橋也同樣能克服溫漂。第22頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202322四、應(yīng)變效應(yīng)的應(yīng)用

應(yīng)變效應(yīng)的應(yīng)用十分廣泛。它可以測量應(yīng)變應(yīng)力、彎矩、扭矩、加速度、位移等物理量。電阻應(yīng)變片的應(yīng)用可分為兩大類：第一類是將應(yīng)變片粘貼于某些彈性體上，并將其接到測量轉(zhuǎn)換電路，這樣就構(gòu)成測量各種物理量的專用應(yīng)變式傳感器。應(yīng)變式傳感器中，敏感元件一般為各種彈性體，傳感元件就是應(yīng)變片，測量轉(zhuǎn)換電路一般為橋路；第二類是將應(yīng)變片貼于被測試件上，然后將其接到應(yīng)變儀上就可直接從應(yīng)變儀上讀取被測試件的應(yīng)變量。

第23頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202323應(yīng)變式力傳感器

應(yīng)變式力傳感器

FFFF第24頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202324各種懸臂梁

第25頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202325各種懸臂梁

FF固定點(diǎn)固定點(diǎn)電纜第26頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202326應(yīng)變片在懸臂梁上的粘貼及變形

第27頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202327應(yīng)變式荷重傳感器的外形及應(yīng)變片的粘貼位置FR1R2R4第28頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202328應(yīng)變式荷重傳感器外形及受力位置（續(xù)）FF第29頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202329應(yīng)變式荷重傳感器外形及受力位置（續(xù)）FF第30頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202330荷重傳感器原理演示荷重傳感器上的應(yīng)變片在重力作用下產(chǎn)生變形。軸向變短，徑向變長。

第31頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202331汽車衡第32頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202332汽車衡（以下參考北京遠(yuǎn)亞興業(yè)商貿(mào)有限公司資料）第33頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202333汽車衡稱重系統(tǒng)第34頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202334荷重傳感器計(jì)算公式

當(dāng)KF為常數(shù)時(shí)，橋路所加的激勵(lì)源電壓Ui越高，滿量程輸出電壓Uom也越高。思考：綜合考慮靈敏度與功耗發(fā)熱，Ui的取值范圍多少為好？第35頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202335荷重傳感器應(yīng)用估算

例2-2現(xiàn)用圖2-8所示的荷重傳感器稱重。當(dāng)橋路電壓為6V時(shí)，測得橋路的輸出電壓為24mV，求被測荷重為多少噸。解

從圖2-8所示的荷重傳感器銘牌上得到Fm=100

103N，KF=2mV/V，根據(jù)式（2-5）得Uom=24mV。被測荷重

第36頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202336荷重傳感器應(yīng)用估算

在上面介紹過的汽車衡示意圖中，共使用了4個(gè)荷重傳感器，量程Fm=20t，靈敏度KF=2.5mV/V，使用4個(gè)獨(dú)立的橋路電源，每一個(gè)電源電壓均相等，Ui=12V，四個(gè)荷重傳感器的輸出串聯(lián)，總的輸出電壓Uo=24mV，請(qǐng)估算汽車的質(zhì)量。

汽車在鋼板上有少許的前、后、左、右偏位，是否會(huì)影響測量結(jié)果？為什么？

第37頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202337荷重傳感器用于構(gòu)件的稱重

荷重傳感器（共3個(gè)，120度分布，以達(dá)到均衡目的，另兩個(gè)未拍出）底座墊塊電纜第38頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202338電子秤

磅秤超市打印秤遠(yuǎn)距離顯示第39頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202339電子天平電子天平的精度可達(dá)十萬分之一第40頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202340人體秤

第41頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202341吊鉤秤

便攜式第42頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202342應(yīng)變式數(shù)顯扭矩扳手可用于汽車、摩托車、飛機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、機(jī)械制造和家用電器等領(lǐng)域，準(zhǔn)確控制緊固螺紋的裝配扭矩。量程2~500N.m，耗電量≤10mA，有公制/英制單位轉(zhuǎn)換、峰值保持、自動(dòng)斷電等功能。第43頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202343壓阻式固態(tài)壓力傳感器

利用擴(kuò)散工藝制作的四個(gè)半導(dǎo)體應(yīng)變電阻處于同一硅片上，工藝一致性好，靈敏度相等，漂移抵消，遲滯、蠕變非常小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快。

第44頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202344壓阻式固態(tài)壓力傳感器的隔離、承壓膜片隔離、承壓膜片可以將腐蝕性的氣體、液體與硅膜片隔離開來。

第45頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202345壓阻式固態(tài)壓力傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)信號(hào)處理電路第46頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202346小型壓阻式固態(tài)壓力傳感器高壓進(jìn)氣口低壓進(jìn)氣口絕對(duì)壓力傳感器第47頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202347小型壓阻式固態(tài)壓力傳感器（續(xù)）呼吸、透析和注射泵設(shè)備中用的壓力傳感器p1進(jìn)氣管p2進(jìn)氣管固態(tài)壓力傳感器第48頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202348小型壓阻式固態(tài)壓力傳感器（續(xù)）表壓壓力傳感器p1進(jìn)氣管第49頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202349投入式液位計(jì)

壓阻式固態(tài)壓力傳感器用于投入式液位計(jì)：p1的進(jìn)氣孔用柔性不銹鋼隔離膜片隔離，并用硅油傳導(dǎo)壓力而與液體相通。

第50頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202350投入式液位計(jì)外形（續(xù)）壓阻式固態(tài)壓力傳感器

光柱顯示器

橡膠背壓管

第51頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202351

投入式液位傳感器

投入式液位傳感器安裝方便，適應(yīng)于深度為幾米至幾十米，且混有大量污物、雜質(zhì)的水或其他液體的液位測量。

第52頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202352投入式液位計(jì)液位的計(jì)算：

安裝高度h0處水的表壓

p1=

gh1

h=h0+h1=h0+p1/（

g）

例：液位計(jì)安裝高度為1m，測得壓力為98kPa，求水的深度。第53頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202353電阻應(yīng)變儀下圖所示的靜態(tài)應(yīng)變儀測量范圍：±19999με；分辨率：1με；電橋電壓：直流2.5V；

應(yīng)變片：120Ω或其他阻值；測量點(diǎn)數(shù)：8/16點(diǎn)；第54頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202354電阻應(yīng)變儀（續(xù)）右圖所示的靜動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀技術(shù)指標(biāo)：量程：1±10000με頻率范圍：0-150kHz平衡方式：手動(dòng)精度：0.3%零點(diǎn)飄移：

-/℃：±0.1με

-/24小時(shí)：±0.5με靈敏度變化：

-/℃：±0.05%

-/24小時(shí)：±0.3%信噪比：52dB（參考東方振動(dòng)和噪聲技術(shù)研究所資料）第55頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202355電阻應(yīng)變儀（續(xù)）接線端子第56頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202356與計(jì)算機(jī)接口的多路電阻應(yīng)變測量模塊

第57頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202357材料應(yīng)變的測量斜拉橋上的斜拉繩應(yīng)變測試

第58頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202358第一節(jié)作業(yè)P38，2、3第59頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202359第二章：第二節(jié)測溫?zé)犭娮鑲鞲衅?/p>

一、金屬熱電阻

溫度升高，金屬內(nèi)部原子晶格的振動(dòng)加劇，從而使金屬內(nèi)部的自由電子通過金屬導(dǎo)體時(shí)的阻礙增大，宏觀上表現(xiàn)出電阻率變大，電阻值增加，我們稱其為正溫度系數(shù)，即電阻值與溫度的變化趨勢(shì)相同。第60頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202360

取一只100W/220V燈泡，用萬用表測量其電阻值，可以發(fā)現(xiàn)其冷態(tài)阻值只有幾十歐姆，而計(jì)算得到的額定熱態(tài)電阻值應(yīng)為484

。

第61頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202361易提純、復(fù)現(xiàn)性好的金屬材料才可用于制作熱電阻

第62頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202362表2-2熱電阻的主要技術(shù)性能

第63頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202363圖2-21

熱敏電阻的外形、結(jié)構(gòu)及符號(hào)

a）圓片型熱敏電阻b）柱型熱敏電阻c）珠型熱敏電阻d）鎧裝型e）厚膜型f）圖形符號(hào)1—熱敏電阻2—玻璃外殼3—引出線4—紫銅外殼5—傳熱安裝孔

第64頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202364薄膜型及普通型鉑熱電阻

第65頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202365小型鉑熱電阻

第66頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202366防爆型鉑熱電阻

第67頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202367汽車用水溫傳感器及水溫表

銅熱電阻第68頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202368學(xué)習(xí)查“鉑熱電阻分度表”附錄鉑熱電阻分度表

第69頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202369鉑電阻溫度顯示、變送器第70頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202370可設(shè)定溫度的溫度控制箱

旋轉(zhuǎn)式機(jī)械設(shè)定開關(guān)撥碼式設(shè)定開關(guān)第71頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202371二、熱敏電阻

熱敏電阻有負(fù)溫度系數(shù)（NTC）和正溫度系數(shù)（PTC）之分。

NTC又可分為兩大類：第一類用于測量溫度，它的電阻值與溫度之間呈嚴(yán)格的負(fù)指數(shù)關(guān)系；第二類為突變型（CTR）。當(dāng)溫度上升到某臨界點(diǎn)時(shí)，其電阻值突然下降。第72頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202372下圖所示的五根曲線分別為哪一種熱敏電阻？12345第73頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202373熱敏電阻外形

MF12型NTC熱敏電阻聚脂塑料封裝熱敏電阻第74頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202374其他形式的熱敏電阻

玻璃封裝NTC熱敏電阻MF58型熱敏電阻第75頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202375其他形式的熱敏電阻

帶安裝孔的熱敏電阻大功率PTC熱敏電阻第76頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202376其他形式的熱敏電阻（續(xù)）

貼片式NTC熱敏電阻第77頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202377其他形式的熱敏電阻（續(xù)）

MF58型（珠形）高精度負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻MF5A-3型熱敏電阻（參考深圳科蓬達(dá)電子有限公司資料）第78頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202378非標(biāo)熱敏電阻第79頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202379非標(biāo)熱敏電阻（續(xù)）

第80頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202380非標(biāo)熱敏電阻（續(xù)）

第81頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202381熱敏電阻溫度面板表

熱敏電阻

LCD第82頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202382熱敏電阻體溫表

第83頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202383熱敏電阻體溫表的調(diào)試、標(biāo)定方法

調(diào)試時(shí)，應(yīng)該先調(diào)哪一只電位器，再調(diào)哪一只電位器？如何檢驗(yàn)表面刻度中其他各點(diǎn)是否準(zhǔn)確？具體步驟如何進(jìn)行？

第84頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202384熱敏電阻用于CPU的溫度測量

（參考小熊在線公司資料）第85頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202385熱敏電阻用于電熱水器的溫度控制

第86頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202386第二章：第三節(jié)氣敏電阻

氣敏電阻品種繁多，主要有可測量還原性氣體和測量氧氣濃度的兩大類。

使用氣敏電阻傳感器（以下簡稱氣敏電阻），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)。

一、還原性氣體傳感器

所謂還原性氣體就是在化學(xué)反應(yīng)中能給出電子，化學(xué)價(jià)升高的氣體。還原性氣體多數(shù)屬于可燃性氣體，例如石油蒸氣、酒精蒸氣、甲烷、乙烷、煤氣、天然氣、氫氣等。測量還原性氣體的氣敏電阻一般是用SnO2、ZnO或Fe2O3等金屬氧化物粉料添加少量鉑催化劑、激活劑及其它添加劑，按一定比例燒結(jié)而成的半導(dǎo)體器件。

第87頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202387圖2-24MQN型氣敏電阻結(jié)構(gòu)及測量電路第88頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202388a）氣敏燒結(jié)體b）氣敏電阻外形c）基本測量轉(zhuǎn)換電路1—引腳2—塑料底座3—燒結(jié)體4—不銹鋼網(wǎng)罩5—加熱電極6—工作電極7—加熱回路電源8—測量回路電源

MQN型氣敏半導(dǎo)體器件是由塑料底座、電極引線、不銹鋼網(wǎng)罩、氣敏燒結(jié)體以及包裹在燒結(jié)體中的兩組鉑絲組成。一組鉑絲為工作電極，另一組（下圖中的左邊鉑絲）為加熱電極兼工作電極。

氣敏電阻工作時(shí)必須加熱到200

300℃，其目的是加速被測氣體的化學(xué)吸附和電離的過程并燒去氣敏電阻表面的污物（起清潔作用）。

第89頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202389氣敏電阻外形

酒精傳感器其他可燃性氣體傳感器第90頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202390酒精測試儀呼氣管第91頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202391酒精傳感器的選擇性第92頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202392

氣敏半導(dǎo)體的靈敏度特性曲線觀察右圖這些曲線，有何特點(diǎn)？可以得出哪些啟示？請(qǐng)說明非線性特性對(duì)濃度超限報(bào)警是否有利，為什么？第93頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202393家庭用煤氣報(bào)警器第94頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202394家庭用液化氣報(bào)警器第95頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202395一氧化碳傳感器第96頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202396其他氣體傳感器NH3傳感器甲烷傳感器第97頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202397二、二氧化鈦氧濃度傳感器圖2-26TiO2氧濃度傳感器結(jié)構(gòu)及測量轉(zhuǎn)換電路

a）結(jié)構(gòu)

b）測量轉(zhuǎn)換電路

半導(dǎo)體材料二氧化鈦（TiO2）屬于N型半導(dǎo)體，對(duì)氧氣十分敏感。其電阻值的大小取決于周圍環(huán)境的氧氣濃度。當(dāng)周圍氧氣濃度較大時(shí)，氧原子進(jìn)入二氧化鈦晶格，改變了半導(dǎo)體的電阻率，使其電阻值增大。

第98頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202398二、二氧化鈦氧濃度傳感器

半導(dǎo)體材料二氧化鈦（TiO2）屬于N型半導(dǎo)體，對(duì)氧氣十分敏感。其電阻值的大小取決于周圍環(huán)境的氧氣濃度。當(dāng)周圍氧氣濃度較大時(shí)，氧原子進(jìn)入二氧化鈦晶格，改變了半導(dǎo)體的電阻率，使其電阻值增大。

圖2-26是用于汽車或燃燒爐排放氣體中的氧濃度傳感器結(jié)構(gòu)圖及測量轉(zhuǎn)換電路。二氧化鈦氣敏電阻與補(bǔ)償熱敏電阻同處于陶瓷絕緣體的末端。當(dāng)氧氣含量減小時(shí)，RTiO2的阻值減小，Uo增大。

在圖b中，與TiO2氣敏電阻串聯(lián)的熱敏電阻Rt

起溫度補(bǔ)償作用。當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，TiO2氣敏電阻的阻值會(huì)逐漸減小，只要Rt也以同樣的比例減小，根據(jù)分壓比定律，Uo不受溫度影響，減小了測量誤差。

第99頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/202399圖2-26TiO2氧濃度傳感器結(jié)構(gòu)及測量轉(zhuǎn)換電路a）結(jié)構(gòu)b）測量轉(zhuǎn)換電路

1－外殼（接地）2－安裝螺栓3－搭鐵線4－保護(hù)管5—補(bǔ)償電阻6－陶瓷片7－TiO2氧敏電阻8－進(jìn)氣口9－引腳

第100頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/2023100氧濃度傳感器外形

可用于汽車尾氣測量第101頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/2023101汽車尾氣分析第102頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/2023102有毒氣體傳感器的使用第103頁，課件共116頁，創(chuàng)作于2023年2月9/1/2023103第四節(jié)濕敏電阻傳感器

絕對(duì)濕度：是指大氣中水汽的密度，即每一立方米大氣中所含水汽的質(zhì)量(