傳感器原理與技術(shù)課件：氣體傳感器和煙霧傳感器的應(yīng)用

Applicationofgassensorandsmokesensor同學(xué)們，今天我們學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容是氣體傳感器和煙霧傳感器的應(yīng)用。氣體傳感器和煙霧傳感器的應(yīng)用氣體傳感器和煙霧傳感器的應(yīng)用氣體成分及濕度檢測隨著工業(yè)及科研中使用氣體做原料、燃料的增多工業(yè)科研使用氣體做原料、燃料日常生活中煤氣、液化氣作為家庭燃料的普及煤氣液化氣家庭燃料氣體的檢測與控制目前已有的氣體傳感器種類較多氣體傳感器半導(dǎo)體線性較差而氣體檢測的目的也多為報警與控制氣體檢測報警與控制首先，我們先來學(xué)習(xí)氣體報警器。氣體報警器這種報警器可以根據(jù)使用氣體種類，安放在易檢測到氣體泄漏的地方氣體種類檢測氣體泄漏的地方是否泄露一旦泄露氣體達(dá)到危險濃度，便自動發(fā)出報警信號。氣體危險濃度泄露在此，以電阻式半導(dǎo)體氣敏器件為例電阻式半導(dǎo)體氣敏器件給出氣體報警器與控制器的原理簡圖(見圖7-1-8)以供參考。圖7-1-8氣體報警器與控制器的原理框圖（a）報警器（b）控制器注意此類器件常設(shè)有加熱絲(f1、f2)以加速被測氣體的化學(xué)吸附和電離的過程圖7-1-8氣體報警器與控制器的原理框圖（a）報警器（b）控制器加熱絲加速被測氣體的化學(xué)吸附和電離的過程并燒去器件表面的污物(起清潔作用)。圖7-1-8氣體報警器與控制器的原理框圖（a）報警器（b）控制器加熱絲燒去器件表面的污物負(fù)載電阻R串聯(lián)在傳感器中，其兩端加工作電壓圖7-1-8氣體報警器與控制器的原理框圖（a）報警器（b）控制器在加熱絲兩端(f1、f2)加有加熱電源圖7-1-8氣體報警器與控制器的原理框圖（a）報警器（b）控制器加熱絲兩端加有加熱電源在潔凈空氣中，傳感器的電阻較大，在負(fù)載上的輸出電壓較??；當(dāng)在待測氣體中時，傳感器的電阻變小，則RL上的輸出電壓較大。傳感器的電阻較大潔凈空氣在負(fù)載上的輸出電壓較小傳感器的電阻變小待測氣體

RL上的輸出電壓較大圖7-1-8（a）為報警器，超過規(guī)定濃度時，發(fā)出聲光報警；圖7-1-8氣體報警器與控制器的原理框圖（a）報警器（b）控制器超過規(guī)定濃度時，發(fā)出聲光報警圖7-1-8（b）為控制器，由R調(diào)節(jié)設(shè)定濃度圖7-1-8氣體報警器與控制器的原理框圖（a）報警器（b）控制器調(diào)節(jié)設(shè)定濃度超過設(shè)定濃度時，比較器翻轉(zhuǎn)，輸出控制信號，由驅(qū)動電路帶動繼電器或其他元件。圖7-1-8氣體報警器與控制器的原理框圖（a）報警器（b）控制器調(diào)節(jié)設(shè)定濃度超過設(shè)定濃度比較器翻轉(zhuǎn)輸出控制信號由驅(qū)動電路帶動繼電器或其他元件圖7-1-9是一種簡易的家用氣體報警器電路。圖7-1-9簡單的家用氣體報警器電路氣體傳感器采用直熱式氣敏器件TGS109直熱式氣敏器件TGS109氣體傳感器可燃?xì)怏w增加當(dāng)室內(nèi)可燃?xì)怏w增加時，由于氣敏器件接觸到可燃?xì)怏w可燃?xì)怏w而其阻值降低阻值降低可燃?xì)怏w增加這樣流經(jīng)測試回路的電流增加，可直接驅(qū)動蜂鳴器報警，設(shè)計(jì)報警器時，流經(jīng)測試回路的電流增加直接驅(qū)動蜂鳴器報警重要的是如何確定開始報警的濃度。如何確定開始報警的濃度一般情況下，對于丙烷、丁烷、甲烷等氣體，都選定在爆炸下限的十分之一。如何確定開始報警的濃度丙烷丁烷甲烷爆炸下限的十分之一接下來，我們一起來學(xué)習(xí)自動空氣凈化換氣扇。自動空氣凈化換氣扇利用SnO2氣敏器件，可以設(shè)計(jì)用于空氣凈化的自動換氣扇。SnO2氣敏器件用于空氣凈化的自動換氣扇圖7-1-10是自動換氣扇的電路。圖7-1-9自動換氣扇的電路當(dāng)室內(nèi)氣體污濁時，煙霧或其他污染氣體使氣敏器件阻值下降室內(nèi)氣體污濁煙霧污染氣體氣敏器件阻值下降晶體管VT導(dǎo)通，繼電器動作，接通風(fēng)扇電源，可實(shí)現(xiàn)電扇自動啟動，排放污濁氣體，換進(jìn)新鮮空氣。室內(nèi)氣體污濁

當(dāng)室內(nèi)污濁氣體濃度下降到希望的數(shù)值時，氣敏器件阻值上升，VT截止，繼電器斷開，風(fēng)扇電源切斷，風(fēng)扇停止工作。室內(nèi)污濁氣體濃度下降到希望的數(shù)值氣敏器件阻值上升VT截止繼電器斷開風(fēng)扇電源切斷風(fēng)扇停止工作下面，學(xué)習(xí)的是家用煤氣安全報警器。家用煤氣安全報警器家用煤氣安全報警器的電路由兩部分組成：一部分是煤氣報警器，在煤氣濃度達(dá)到危險界限前發(fā)生警報；家用煤氣安全報警器的電路煤氣報警器在煤氣濃度達(dá)到危險界限前發(fā)生警報另一部分是開放式負(fù)離子發(fā)生器，其作用是自動產(chǎn)生空氣負(fù)離子家用煤氣安全報警器的電路開放式負(fù)離子發(fā)生器自動產(chǎn)生空氣負(fù)離子使煤氣中主要有害成分一氧化碳與空氣中的臭氧（O3）反應(yīng)家用煤氣安全報警器的電路開放式負(fù)離子發(fā)生器一氧化碳臭氧生成對人體無害的二氧化碳家用煤氣安全報警器的電路開放式負(fù)離子發(fā)生器二氧化碳家用煤氣安全報警器的電路如圖7-1-11所示。圖7-1-11家用煤氣安全報警器的電路煤氣報警電路，包括電源電路、氣源探測電路、電子開關(guān)電路和聲光報警電路。電源電路氣源探測電路電子開關(guān)電路聲光報警電路煤氣報警電路開放式空氣負(fù)離子發(fā)生器開放式空氣負(fù)離子發(fā)生器由R1~R13、C5~C7、VD5~VD7、3CTS3及T2等組成

開放式空氣負(fù)離子發(fā)生器這種負(fù)離子發(fā)生器，由于元器件少，結(jié)構(gòu)簡單，通常無需特別調(diào)試即能正常工作。

無需特別調(diào)試即能正常工作開放式空氣負(fù)離子發(fā)生器減少R12的阻值，可以使負(fù)離子濃度增加。

最后，我們來看看煙霧傳感器在賓館火災(zāi)自動報警系統(tǒng)中的應(yīng)用。煙霧傳感器賓館火災(zāi)自動報警系統(tǒng)現(xiàn)代化的賓館一般都具有多功能、綜合性的特點(diǎn)多功能綜合性餐飲購物住宿娛樂火災(zāi)自動報警系統(tǒng)，對于及早發(fā)現(xiàn)火災(zāi)和對火災(zāi)進(jìn)行早期的撲滅及早發(fā)現(xiàn)火災(zāi)對火災(zāi)進(jìn)行早期的撲滅最大化地減小火災(zāi)造成的人員傷亡、經(jīng)濟(jì)損失及不良的社會影響起著重要的作用。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)簡化設(shè)計(jì)自警系統(tǒng)觸發(fā)器件、災(zāi)警裝置及聯(lián)動控制系統(tǒng)等組成。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)簡化設(shè)計(jì)自警系統(tǒng)觸發(fā)器件災(zāi)警裝置聯(lián)動控制系統(tǒng)系統(tǒng)的工作原理如圖7-1-12所示。圖7-1-12火災(zāi)自動報警系統(tǒng)工作原理圖(2)觸發(fā)器件在自警系統(tǒng)中，自動或手動產(chǎn)生火災(zāi)報警信號的器件觸發(fā)器件在自警系統(tǒng)自動或手動產(chǎn)生火災(zāi)報警信號的器件手動報警按鈕火災(zāi)探測器觸發(fā)器件在自警系統(tǒng)手動報警按鈕火災(zāi)探測器手動方式產(chǎn)生火災(zāi)報警信號的器件火災(zāi)探測器是能對火災(zāi)參數(shù)(如煙、溫、光、火焰輻射、氣體濃度等)響應(yīng)觸發(fā)器件在自警系統(tǒng)手動報警按鈕火災(zāi)探測器

并自動產(chǎn)生火災(zāi)報警信號的器件觸發(fā)器件在自警系統(tǒng)手動報警按鈕火災(zāi)探測器自動產(chǎn)生火災(zāi)報警信號的器件對于賓館類建筑，為了精確預(yù)報失火位置，最大限度地減小探測器的誤報率觸發(fā)器件在自警系統(tǒng)精確預(yù)報失火位置最大限度地減小探測器的誤報率選用感煙探測器、感溫探測器來組成區(qū)域火災(zāi)探測器網(wǎng)絡(luò)觸發(fā)器件在自警系統(tǒng)感煙探測器感溫探測器區(qū)域火災(zāi)探測器網(wǎng)絡(luò)客房內(nèi)臥室、書房、餐廳、會客室使用帶蜂鳴器底座探測器觸發(fā)器件在自警系統(tǒng)臥室書房會客室蜂鳴器底座探測器客房內(nèi)任意區(qū)域探測器向控制室發(fā)出火災(zāi)報警信號，同時觸發(fā)蜂鳴器發(fā)出蜂鳴聲觸發(fā)器件在自警系統(tǒng)任意區(qū)域探測器向控制室發(fā)出火災(zāi)報警信號，同時觸發(fā)蜂鳴器發(fā)出蜂鳴聲提醒處于熟睡或工作狀態(tài)的客人快速撤離觸發(fā)器件在自警系統(tǒng)快速撤離1）感煙探測器1.感煙探測器感煙式火災(zāi)探測器是利用一個小型煙霧傳感器響應(yīng)懸浮在其周圍附近大氣中的燃燒和(或)熱解產(chǎn)生的煙霧氣溶膠(固態(tài)或液態(tài)微粒)的一種火災(zāi)探測器。是利用一個小型煙霧傳感器響應(yīng)懸浮在其周圍附近大氣中的燃燒和(或)熱解產(chǎn)生的煙霧氣溶膠(固態(tài)或液態(tài)微粒)的一種火災(zāi)探測器。1.感煙探測器一般有離子式和光電式感煙火災(zāi)探測器光電式離子式1.感煙探測器本系統(tǒng)選用光電式感煙探測器(見圖7-1-13)。圖7-1-13光電式感煙火災(zāi)探測器離子式光電式1.感煙探測器光電式感煙探測器有一個煙霧檢測室，里面設(shè)有一個光源和一個感光元件光電式

1.感煙探測器光源的光線一般不能照射到感光元件上光電式

光線1.感煙探測器但是當(dāng)有煙霧進(jìn)入后，光線在煙霧中產(chǎn)生散射光電式1.感煙探測器濃感光元件再把光信號轉(zhuǎn)換為電信號進(jìn)行輸出火災(zāi)控制器光電式

輸出火災(zāi)控制器1.感煙探測器2）感溫探測器在火災(zāi)初起階段，使用熱敏元件來探測火災(zāi)的發(fā)生是一種有效的手段。2.感溫探測器感溫式火災(zāi)探測器可以根據(jù)其作用原理分為定溫式火災(zāi)探測器、差溫式火災(zāi)探測器和差定溫火災(zāi)探測器三種。2.感溫探測器根據(jù)作用原理分

本系統(tǒng)選用空氣管線型差溫火災(zāi)探測器。2.感溫探測器

空氣管線型它由空氣管和膜盒以及電路部分組成2.感溫探測器

空氣管膜盒電路當(dāng)環(huán)境溫度緩慢變化時，空氣管內(nèi)空氣受熱膨脹后，能從膜盒的漏氣孔泄出，因此不會推動波紋片，電接點(diǎn)不會閉合;2.感溫探測器

環(huán)境溫度緩慢變化空氣管內(nèi)空氣熱膨脹從膜盒的漏氣孔泄出不會推動波紋片，電接點(diǎn)不會閉合當(dāng)環(huán)境溫用度上升很快，空氣管內(nèi)的空氣受熱膨脹迅速，來不及從膜盒的漏氣孔泄出，膜盒內(nèi)壓力增加，推動波紋片位移，使接點(diǎn)閉合，從而產(chǎn)生火災(zāi)報警信號。2.感溫探測器

環(huán)境溫用度上升很快空氣管內(nèi)的空氣受熱膨脹迅速膜盒內(nèi)壓力增加，推動波紋片位移接點(diǎn)閉合，產(chǎn)生火災(zāi)報警信號3)火災(zāi)報警裝置,在火災(zāi)自動報警系系統(tǒng)中，3.火災(zāi)報警裝置用以接收、顯示和傳遞火災(zāi)報警信號，并能發(fā)出控制信號和具有其他輔助功能的控制指示設(shè)備稱為火災(zāi)報警裝置3.火災(zāi)報警裝置用以接收、顯示和傳遞火災(zāi)報警信號，并能發(fā)出控制信號和具有其他輔助功能的控制指示設(shè)備稱為火災(zāi)報警裝置。本系統(tǒng)采用火災(zāi)聲光報警器，這是一種安裝在現(xiàn)場的聲光報警設(shè)備3.火災(zāi)報警裝置當(dāng)現(xiàn)場發(fā)生火災(zāi)并確認(rèn)后，安裝在現(xiàn)場的火災(zāi)聲光報警器3.火災(zāi)報警裝置可由消防控制中心的火災(zāi)報警控制器啟動，發(fā)出強(qiáng)烈的聲光報警信號3.火災(zāi)報警裝置以達(dá)到提醒現(xiàn)場人員注意的目的3.火災(zāi)報警裝置考慮到探測器報警的可靠性，系統(tǒng)采用預(yù)警和火警兩級報警方式可靠性預(yù)警火警3.火災(zāi)報警裝置當(dāng)區(qū)域內(nèi)同種或兩種探測器單回路報警時，系統(tǒng)發(fā)出一級報警，這需要工作人員進(jìn)一步確認(rèn)區(qū)域內(nèi)同種或兩種探測器單回路報警預(yù)警3.火災(zāi)報警裝置當(dāng)雙回路報警或手動裝置報警時，系統(tǒng)認(rèn)為火災(zāi)發(fā)生，發(fā)出火災(zāi)警報，并