1、1第第10 10章章 氣敏傳感器氣敏傳感器 l接觸燃燒式氣敏元件l金屬氧化物半導體氣敏元件l氧化鋯氣敏元件l氣體傳感器的應用2第第10 10章章 氣敏傳感器氣敏傳感器 l接觸燃燒式氣敏元件l金屬氧化物半導體氣敏元件l氧化鋯氣敏元件l氣體傳感器的應用3 1 1、檢測原理、檢測原理 可燃性氣體可燃性氣體( (H2、CO、CH4等等) )與空氣中的氧接與空氣中的氧接觸，發生氧化反應，產生反應熱觸，發生氧化反應，產生反應熱( (無焰接觸燃燒熱無焰接觸燃燒熱) )，使得作為敏感材料的鉑絲溫度升高，電阻值相應增使得作為敏感材料的鉑絲溫度升高，電阻值相應增大。大。4 一般情況下，空氣中可燃性氣體的濃度都不太

2、一般情況下，空氣中可燃性氣體的濃度都不太高高( (低于低于10) )，可燃性氣體可以完全燃燒，可燃性氣體可以完全燃燒，其發熱其發熱量與可燃性氣體的濃度有關量與可燃性氣體的濃度有關。 空氣中可燃性氣體濃度愈大，氧化反應空氣中可燃性氣體濃度愈大，氧化反應( (燃燒燃燒) )產生的反應熱量產生的反應熱量( (燃燒熱燃燒熱) )愈多，鉑絲的溫度變化愈多，鉑絲的溫度變化( (增增高高) )愈大，其電阻值增加的就越多。愈大，其電阻值增加的就越多。 因此，因此，只要測定作為敏感件的鉑絲的電阻變化只要測定作為敏感件的鉑絲的電阻變化值值(R) )，就可檢測空氣中可燃性氣體的濃度。，就可檢測空氣中可燃性氣體的濃度

3、。5實際使用的檢測元件實際使用的檢測元件: 使用單純的鉑絲線圈作為檢測元件，其壽命較短，使用單純的鉑絲線圈作為檢測元件，其壽命較短，所以，實際應用的檢測元件，都是在鉑絲圈外面涂所以，實際應用的檢測元件，都是在鉑絲圈外面涂覆一層氧化物觸媒。這樣既可以延長其使用壽命，覆一層氧化物觸媒。這樣既可以延長其使用壽命，又可以提高檢測元件的響應特性。又可以提高檢測元件的響應特性。 62、接觸燃燒式氣體敏感元件的接觸燃燒式氣體敏感元件的橋式電路橋式電路如圖如圖: :AF2F1MR1R2CBDW2W1E07F1是檢測元件是檢測元件F2是補償元件，是補償元件，其作用是補償可燃性氣體接觸燃燒以其作用是補償可燃性氣體

4、接觸燃燒以外的環境溫度、電源電壓變化等因素所引起的偏差。外的環境溫度、電源電壓變化等因素所引起的偏差。AF2F1MR1R2CBDW2W1E08工作時，工作時，要求在要求在F1和和F2上保持上保持100mA200mA的電流通的電流通過，以供可燃性氣體在檢測元件過，以供可燃性氣體在檢測元件F1上發生氧化反應上發生氧化反應( (接接觸燃燒觸燃燒) )所需要的熱量。當檢測元件所需要的熱量。當檢測元件F1與可燃性氣體接與可燃性氣體接觸時，由于劇烈的氧化作用觸時，由于劇烈的氧化作用( (燃燒燃燒) )，釋放出熱量，使得，釋放出熱量，使得檢測元件的溫度上升，電阻值相應增大，橋式電路不再檢測元件的溫度上升，電

5、阻值相應增大，橋式電路不再平衡，在平衡，在A、B間產生電位差間產生電位差E。 AF2F1MR1R2CBDW2W1E09AF2F1MR1R2CBDW2W1E02110211RRRRRRRREEFFFFFFFFFFRRRRRRRREE12212110因為RF很小，且RF1R1=RF2R2 10這樣，在檢測元件F1和補償元件F2的電阻比RF2/RF1接近于1的范圍內，A，B兩點間的電位差E，近似地與RF成比例。在此，RF是由于可燃性氣體接觸燃燒所產生的溫度變化(燃燒熱)引起的，是與接觸燃燒熱(可燃性氣體氧化反應熱)成比例的。212110FFRRRRREkFFFRRRkE12如果令則有11RF可用下式

6、表示 CQmCHTRF檢測元件的電阻溫度系數；T由于可燃性氣體接觸燃燒所引起的檢測元件的溫度增加值；H可燃性氣體接觸燃燒的發熱量； C檢測元件的熱容量； Q可燃性氣體的燃燒熱；m可燃性氣體的濃度(Vol)；由檢測元件上涂覆的催化劑決定的常數。12 ，C和和的數值與檢測元件的材料、形狀、結構、的數值與檢測元件的材料、形狀、結構、表面處理方法等因素有關。表面處理方法等因素有關。Q是由可燃性氣體的種類是由可燃性氣體的種類決定。因而，在一定條件下，都是確定的常數。則決定。因而，在一定條件下，都是確定的常數。則:CQbE=kmbCQmCHTRF13A、B間的電位差間的電位差E，并由，并由此求得空氣中可燃

7、性氣體此求得空氣中可燃性氣體的濃度。若與相應的電路的濃度。若與相應的電路配合，就能在空氣中當可配合，就能在空氣中當可燃性氣體達到一定濃度時，燃性氣體達到一定濃度時，自動發出報警信號，其感自動發出報警信號，其感應特性曲線如圖。應特性曲線如圖。接觸燃燒式氣敏元件的感應特性00.20.40.60.81.050100150輸出電壓/mV丙烷乙醇異丁烷丙酮環己烷氣體濃度(XLEL)即即A、B兩點間的電位差與可燃性氣體的濃度兩點間的電位差與可燃性氣體的濃度m成比例。成比例。如果在如果在A、B兩點間連接電流計或電壓計，就可以兩點間連接電流計或電壓計，就可以測得測得E=kmb143、接觸燃燒式氣敏元件的結構、

8、接觸燃燒式氣敏元件的結構 用高純的鉑絲用高純的鉑絲, ,繞制成線圈繞制成線圈, ,為了使線圈具有適當的為了使線圈具有適當的阻值阻值( (12),),一般應繞一般應繞10圈以上。在線圈外面涂以氧圈以上。在線圈外面涂以氧化鋁或氧化鋁和氧化硅組成的膏狀涂覆層化鋁或氧化鋁和氧化硅組成的膏狀涂覆層, ,干燥后在一干燥后在一定溫度下燒結成球狀多孔體。將燒結后的小球定溫度下燒結成球狀多孔體。將燒結后的小球, ,放在貴放在貴金屬鉑、鈀等的鹽溶液中金屬鉑、鈀等的鹽溶液中, ,充分浸漬后取出烘干。然后充分浸漬后取出烘干。然后經過高溫熱處理經過高溫熱處理, ,使在氧化鋁使在氧化鋁( (氧化鋁一氧化硅氧化鋁一氧化硅)

9、 )載體上載體上形成貴金屬觸媒層形成貴金屬觸媒層, ,最后組裝成氣體敏感元件。最后組裝成氣體敏感元件。153、接觸燃燒式氣敏元件的結構、接觸燃燒式氣敏元件的結構 也可以將貴金屬觸媒粉體與氧化鋁、氧化硅等載也可以將貴金屬觸媒粉體與氧化鋁、氧化硅等載體充分混合后配成膏狀體充分混合后配成膏狀, ,涂覆在鉑絲繞成的線圈上涂覆在鉑絲繞成的線圈上, ,直直接燒成后備用。接燒成后備用。 另外，作為補償元件的鉑線圈另外，作為補償元件的鉑線圈, ,其尺寸、阻值均應其尺寸、阻值均應與檢測元件相同。并且與檢測元件相同。并且, ,也應涂覆氧化鋁或者氧化硅載也應涂覆氧化鋁或者氧化硅載體層體層, ,只是無須浸漬貴金屬鹽溶

10、液或者混入貴金屬觸媒只是無須浸漬貴金屬鹽溶液或者混入貴金屬觸媒粉體粉體, ,形成觸媒層而已。形成觸媒層而已。 16(b)敏感元件外形圖接觸燃燒式氣敏元件結構示意圖(a)元件的內部示意圖 觸媒Al2O3載體Pt絲元件(0.8-2)mm17第第10 10章章 氣敏傳感器氣敏傳感器 l接觸燃燒式氣敏元件l金屬氧化物半導體氣敏元件l氧化鋯氣敏元件l氣體傳感器的應用18 氣體敏感元件，大多是以金屬氧化物半導體為基氣體敏感元件，大多是以金屬氧化物半導體為基礎材料。當被測氣體在該半導體表面吸附后，引起其礎材料。當被測氣體在該半導體表面吸附后，引起其電學特性電學特性( (例如電導率例如電導率) )發生變化。目

11、前流行的定性模發生變化。目前流行的定性模型是：型是：原子價控制模型原子價控制模型、表面電荷層模型表面電荷層模型、晶粒間界晶粒間界勢壘模型勢壘模型。19 1 1、半導體氣敏元件的特性參數、半導體氣敏元件的特性參數 （1 1）氣敏元件的電阻值）氣敏元件的電阻值 將電阻型氣敏元件在常溫下潔凈空氣中的電阻值，將電阻型氣敏元件在常溫下潔凈空氣中的電阻值，稱為氣敏元件稱為氣敏元件(電阻型電阻型)的固有電阻值，表示為的固有電阻值，表示為。一般其固有電阻值在一般其固有電阻值在(10103 310105 5)范圍。范圍。 測定固有電阻值測定固有電阻值時時, 要求必須在潔凈空氣環境要求必須在潔凈空氣環境中進行。由

12、于經濟地理環境的差異，各地區空氣中含中進行。由于經濟地理環境的差異，各地區空氣中含有的氣體成分差別較大，即使對于同一氣敏元件，在有的氣體成分差別較大，即使對于同一氣敏元件，在溫度相同的條件下，在不同地區進行測定，其固有電溫度相同的條件下，在不同地區進行測定，其固有電阻值也都將出現差別。因此，必須在潔凈的空氣環境阻值也都將出現差別。因此，必須在潔凈的空氣環境中進行測量。中進行測量。20（2）氣敏元件的靈敏度）氣敏元件的靈敏度 是表征氣敏元件對于被測氣體的敏感程度的指標。是表征氣敏元件對于被測氣體的敏感程度的指標。它表示氣體敏感元件的電參量（如電阻型氣敏元件的它表示氣體敏感元件的電參量（如電阻型氣

13、敏元件的電阻值）與被測氣體濃度之間的依從關系。表示方法電阻值）與被測氣體濃度之間的依從關系。表示方法有三種有三種 21（a a）電阻比靈敏度）電阻比靈敏度K K（b b）氣體分離度）氣體分離度R RC1C1氣敏元件在濃度為氣敏元件在濃度為C1C1的被測氣體中的阻值：的被測氣體中的阻值： R R2 2氣敏元件在濃度為氣敏元件在濃度為C2C2的被測氣體中的阻值。的被測氣體中的阻值。通常，通常，C C1 1C C2 2。（c c）輸出電壓比靈敏度）輸出電壓比靈敏度K KV VV Va a: :氣敏元件在潔凈空氣中工作時，負載電阻上的電壓輸出；氣敏元件在潔凈空氣中工作時，負載電阻上的電壓輸出；V Vg

14、 g: :氣敏元件在規定濃度被測氣體中工作時，負載電阻的電壓輸出氣敏元件在規定濃度被測氣體中工作時，負載電阻的電壓輸出 gaVVVK 21CCRRRa氣敏元件在潔凈空氣中的電阻值；Rg氣敏元件在規定濃度的被測氣體中的電阻值gaRRK 22agiaggigVVVVVVS （3）氣敏元件的分辨率）氣敏元件的分辨率 表示氣敏元件對被測氣體的識別（選擇）以及對表示氣敏元件對被測氣體的識別（選擇）以及對干擾氣體的抑制能力。氣敏元件分辨率干擾氣體的抑制能力。氣敏元件分辨率S表示為表示為Va氣敏元件在潔凈空氣中工作時，負載電阻上的輸出電壓；氣敏元件在潔凈空氣中工作時，負載電阻上的輸出電壓；Vg氣敏元件在規定

15、濃度被測氣體中工作時，負載電阻上的電壓氣敏元件在規定濃度被測氣體中工作時，負載電阻上的電壓Vgi氣敏元件在氣敏元件在i種氣體濃度為規定值中工作時，負載電阻的電壓種氣體濃度為規定值中工作時，負載電阻的電壓23（4）氣敏元件的響應時間）氣敏元件的響應時間 表示在工作溫度下，氣敏元件對被測氣體的響應表示在工作溫度下，氣敏元件對被測氣體的響應速度。一般從氣敏元件與一定濃度的被測氣體接觸時速度。一般從氣敏元件與一定濃度的被測氣體接觸時開始計時，直到氣敏元件的阻值達到在此濃度下的穩開始計時，直到氣敏元件的阻值達到在此濃度下的穩定電阻值的定電阻值的63時為止，所需時間稱為氣敏元件在此時為止，所需時間稱為氣敏

16、元件在此濃度下的被測氣體中的響應時間，通常用符號濃度下的被測氣體中的響應時間，通常用符號tr表示。表示。 24（5 5）氣敏元件的加熱電阻和加熱功率）氣敏元件的加熱電阻和加熱功率 氣敏元件一般工作在氣敏元件一般工作在200200以上高溫。為氣敏元件以上高溫。為氣敏元件提供必要工作溫度的加熱電路的電阻提供必要工作溫度的加熱電路的電阻( (指加熱器的電指加熱器的電阻值阻值) )稱為加熱電阻，用稱為加熱電阻，用R RH H表示。直熱式的加熱電阻表示。直熱式的加熱電阻值一般小于值一般小于55；旁熱式的加熱電阻大于；旁熱式的加熱電阻大于2020。氣敏。氣敏元件正常工作所需的加熱電路功率，稱為加熱功率，元

17、件正常工作所需的加熱電路功率，稱為加熱功率，用用表示。一般在表示。一般在(0.5(0.52.0)2.0)W范圍。范圍。 25 （6）氣敏元件的恢復時間）氣敏元件的恢復時間 表示在工作溫度下表示在工作溫度下,被測氣體由該元件上解吸的被測氣體由該元件上解吸的速度速度,一般從氣敏元件脫離被測氣體時開始計時一般從氣敏元件脫離被測氣體時開始計時,直到直到其阻值恢復到在潔凈空氣中阻值的其阻值恢復到在潔凈空氣中阻值的63時所需時間。時所需時間。26（7）初期穩定時間）初期穩定時間 長期在非工作狀態下存放的氣敏元件長期在非工作狀態下存放的氣敏元件, ,因表面吸附空因表面吸附空氣中的水分或者其他氣體氣中的水分或

18、者其他氣體, ,導致其表面狀態的變化，在加導致其表面狀態的變化，在加上電負荷后上電負荷后, ,隨著元件溫度的升高隨著元件溫度的升高, ,發生解吸現象。因此發生解吸現象。因此, ,使氣敏元件恢復正常工作狀態使氣敏元件恢復正常工作狀態, ,需要一定的時間需要一定的時間, ,稱為氣敏稱為氣敏元件的初期穩定時間。元件的初期穩定時間。 一般電阻型氣敏元件一般電阻型氣敏元件, ,在剛通電的瞬間在剛通電的瞬間, ,其電阻值將下其電阻值將下降降, ,然后再上升然后再上升, ,最后達到穩定。最后達到穩定。 由開始通電直到氣敏元件阻值到達穩定所需時間由開始通電直到氣敏元件阻值到達穩定所需時間, ,稱稱為初期穩定時

19、間。初期穩定時間是敏感元件存放時間和環為初期穩定時間。初期穩定時間是敏感元件存放時間和環境狀態的函數。存放時間越長境狀態的函數。存放時間越長, ,其初期穩定時間也越長。其初期穩定時間也越長。在一般條件下在一般條件下, ,氣敏元件存放兩周以后氣敏元件存放兩周以后, ,其初期穩定時間即其初期穩定時間即可達最大值。可達最大值。 272 2、燒結型、燒結型SnOSnO2 2氣敏元件氣敏元件 SnO2系列氣敏元件有系列氣敏元件有燒結型燒結型、薄膜型薄膜型和和厚膜型厚膜型三三種。種。 燒結型應用最廣泛性。燒結型應用最廣泛性。其敏感體用粒徑很小其敏感體用粒徑很小( (平均平均粒徑粒徑m) )的的SnO2粉體

20、為基本材料，根據需要添粉體為基本材料，根據需要添加不同的添加劑，混合均勻作為原料。主要用于檢測加不同的添加劑，混合均勻作為原料。主要用于檢測可燃的還原性可燃的還原性氣體，其工作溫度約氣體，其工作溫度約300。根據加熱。根據加熱方式，分為方式，分為直接加熱式直接加熱式和和旁熱式旁熱式兩種兩種。28（1）直接加熱式）直接加熱式SnO2氣敏元件氣敏元件(直熱式氣敏元件直熱式氣敏元件)內熱式氣敏器件結構及符號1234SnO2燒結體加熱極兼電極(a)結構4321(b)符號 由芯片由芯片( (敏感體和加熱器敏感體和加熱器) )，基座和金屬防爆網罩三，基座和金屬防爆網罩三部分組成。因其熱容量小、穩定性差，測

21、量電路與加熱部分組成。因其熱容量小、穩定性差，測量電路與加熱電路間易相電路間易相互干擾，加熱器與互干擾，加熱器與SnO2基體間由于熱膨脹基體間由于熱膨脹系數的差異而導致接觸不良，造成元件的失效，現已很系數的差異而導致接觸不良，造成元件的失效，現已很少使用。少使用。 29（2）旁熱式）旁熱式SnO2氣敏元件氣敏元件加熱器電阻值一般為3040電極加熱器瓷絕緣管旁熱式氣敏器件結構及符號SnO2燒結體123456（a）結構（b）符號7100目不銹鋼網18.412312345674545氣敏元件外形和引出線分布30第第10 10章章 氣敏傳感器氣敏傳感器 l接觸燃燒式氣敏元件l金屬氧化物半導體氣敏元件l

22、氧化鋯氣敏元件l氣體傳感器的應用31 固體電解質是具有離子導電性能的固體物質。固體電解質是具有離子導電性能的固體物質。一般認為，固體物質一般認為，固體物質( (金屬或半導體金屬或半導體) )中，作為載流中，作為載流子傳導電流的是正、負離子。可是，在固體電解質子傳導電流的是正、負離子。可是，在固體電解質中，作為載流子傳導電流的，卻主要是離子。二氧中，作為載流子傳導電流的，卻主要是離子。二氧化鋯（化鋯（ZrO2）在高溫下）在高溫下( (但尚遠未達到熔融的溫度但尚遠未達到熔融的溫度) )具有具有氧離子傳導性氧離子傳導性。 32 純凈的二氧化鋯在常溫下屬于單斜晶系，隨著純凈的二氧化鋯在常溫下屬于單斜晶

23、系，隨著溫度的升高，發生相轉變。在溫度的升高，發生相轉變。在1100下，為正方晶下，為正方晶系，系，2500下，為立方晶系，下，為立方晶系，2700下熔融，在熔下熔融，在熔融二氧化鋯中添加氧化鈣、三氧化二釔、氧化鎂等融二氧化鋯中添加氧化鈣、三氧化二釔、氧化鎂等雜質后，成為穩定的正方晶型，具有瑩石結構，稱雜質后，成為穩定的正方晶型，具有瑩石結構，稱為穩定化二氧化鋯。并且為穩定化二氧化鋯。并且由于雜質的加入，在二氧由于雜質的加入，在二氧化鋯晶格中產生氧空位，其濃度隨雜質的種類和添化鋯晶格中產生氧空位，其濃度隨雜質的種類和添加量而改變加量而改變，其離子電導性也隨雜質的種類和數量，其離子電導性也隨雜質

24、的種類和數量而變化。而變化。 33 在二氧化鋯中添加氧化在二氧化鋯中添加氧化鈣、三氧化二釔等添加物后鈣、三氧化二釔等添加物后,其離子電導都將發生改變。其離子電導都將發生改變。尤其是在氧化鈣添加量為尤其是在氧化鈣添加量為1515molmol左右時左右時,離子電導出現離子電導出現極大值。但是，由于二氧化極大值。但是，由于二氧化鋯一氧化鈣固溶體的離子活鋯一氧化鈣固溶體的離子活性較低，要在高溫下，氣敏性較低，要在高溫下，氣敏元件才有足夠的靈敏度。元件才有足夠的靈敏度。51015201234Yb2O3Y2O3CaO氧化物添加量/% molZrO2中雜質含量與電導關系離子電導lg/-1cm-134 添加三

25、氧化二釔的添加三氧化二釔的ZrOZrO2 2Y Y2 2O O3 3固溶體，離子活性較高，在固溶體，離子活性較高，在較低的溫度下，其離子電導都較低的溫度下，其離子電導都較大，如圖。因此，通常都用較大，如圖。因此，通常都用這種材料制作固定電解質氧敏這種材料制作固定電解質氧敏元件。添加元件。添加Y2O3的的ZrO2固體電固體電解質材料，稱為解質材料，稱為YSZ材料。材料。51015201234Yb2O3Y2O3CaO氧化物添加量/% molZrO2中雜質含量與電導關系離子電導lg/-1cm-135ZrO2系固體電解質的離子電導與溫度關系56008001000120010-110-210-310-4

26、123467t /離子電導/-1cm-11 添加8%molYb2O3 ；2 ZrO0.92 SC2O30.04 Yb2O30.04 3 ZrO2 ；4 添加10%molY2O3 ；5 添加13%molCaO6 添加15%molY2O3 ；7 添加10%molCeO36第第10 10章章 氣敏傳感器氣敏傳感器 l接觸燃燒式氣敏元件l金屬氧化物半導體氣敏元件l氧化鋯氣敏元件l氣體傳感器的應用37分為檢測、報警、監控等幾種類型。分為檢測、報警、監控等幾種類型。1 1、電源電路、電源電路 一般氣敏元件的工作電壓不高一般氣敏元件的工作電壓不高( (3V10V) )，其，其工作電壓，特別是供給加熱的電壓，

27、必須穩定。否工作電壓，特別是供給加熱的電壓，必須穩定。否則，將導致加熱器的溫度變化幅度過大，使氣敏元則，將導致加熱器的溫度變化幅度過大，使氣敏元件的工作點漂移，影響檢測準確性。件的工作點漂移，影響檢測準確性。382 2、輔助電路、輔助電路 由于氣敏元件自身的特性由于氣敏元件自身的特性( (溫度系數、濕度系數、溫度系數、濕度系數、初期穩定性等初期穩定性等) )，在設計、制作應用電路時，應予以考，在設計、制作應用電路時，應予以考慮。如采用溫度補償電路，減少氣敏元件的溫度系數慮。如采用溫度補償電路，減少氣敏元件的溫度系數引起的誤差；設置延時電路，防止通電初期，因氣敏引起的誤差；設置延時電路，防止通電

28、初期，因氣敏元件阻值大幅度變化造成誤報；使用加熱器失效通知元件阻值大幅度變化造成誤報；使用加熱器失效通知電路，防止加熱器失效導致漏報現象。下電路，防止加熱器失效導致漏報現象。下圖是一溫度圖是一溫度補償電路補償電路39當環境溫度降低時，則負溫度熱敏電阻當環境溫度降低時，則負溫度熱敏電阻(R(R5 5) )的阻的阻值增大，使相應的輸出電壓得到補償。值增大，使相應的輸出電壓得到補償。BZU氣敏傳感器氖管蜂鳴器NTC電阻WR1R2R3R4R5R6SCR40 圖為正溫度系數熱敏電阻圖為正溫度系數熱敏電阻(R2)的延時電路。剛通電的延時電路。剛通電時，其電阻值也小，電流大部分經熱敏電阻回到變壓時，其電阻值

29、也小，電流大部分經熱敏電阻回到變壓器，器，蜂鳴器蜂鳴器( (BZ) )不發出報警。當通電不發出報警。當通電12min后，阻后，阻值急劇增大，通過蜂鳴器的電流增大，電路進入正常值急劇增大，通過蜂鳴器的電流增大，電路進入正常的工作狀態。的工作狀態。 BZ氣敏傳感器PTC電阻R2R1R3R4BCRUB蜂鳴器氖管413 3、檢測工作電路、檢測工作電路 這是氣敏元件應用電路的主體部分。 下圖是設有串聯蜂鳴器的應用電路。隨著環境中可燃性氣體濃度的增加，氣敏元件的阻值下降到一定值后，流入蜂鳴器的電流，足以推動其工作而發出報警信號。 220VBZ 氖管家用可燃性氣體報警器電路氣敏傳感器蜂鳴器BR42 下圖是差

30、分式可燃性氣體檢測儀電路原理圖。下圖是差分式可燃性氣體檢測儀電路原理圖。 在此電路中，在此電路中，BG1、BG2的參數應力求一致，最好的參數應力求一致，最好選用差分對管。采用這種差分電路，檢測氣體的靈敏選用差分對管。采用這種差分電路，檢測氣體的靈敏度很高。度很高。 K1W11W31W41W21R3R2BG1BG2R4R5K23V6VA 差分式可燃性氣體檢測儀電路R1RQ43應用案例1:酒精檢測報警控制器44 近幾年，因駕駛員飲酒而引發的交通事故越來越近幾年，因駕駛員飲酒而引發的交通事故越來越多。以二氧化錫氣敏元件為酒精傳感器，用來檢多。以二氧化錫氣敏元件為酒精傳感器，用來檢測駕駛員是否飲酒的檢

31、測報警器應運而生，但由測駕駛員是否飲酒的檢測報警器應運而生，但由于二氧化錫氣敏元件不僅對酒精敏感，而且對于于二氧化錫氣敏元件不僅對酒精敏感，而且對于車內的汽油味、香煙味也同樣敏感，經常造成檢車內的汽油味、香煙味也同樣敏感，經常造成檢測報警器發生誤動作而不能普遍推廣使用。測報警器發生誤動作而不能普遍推廣使用。45 本裝置是酒精氣味檢測報警器，當駕駛員飲酒上本裝置是酒精氣味檢測報警器，當駕駛員飲酒上車后，該檢測器接觸到酒精氣味后立即發出響亮車后，該檢測器接觸到酒精氣味后立即發出響亮而又連續不斷的而又連續不斷的“酒后別開車酒后別開車”的語音報警聲，的語音報警聲，并切斷車輛的點火電路，強制車輛熄火。并

32、切斷車輛的點火電路，強制車輛熄火。 該報警器既可以安裝在各種機動車上用來限制駕該報警器既可以安裝在各種機動車上用來限制駕駛員酒后駕車，也可以安裝成便攜式，用來供交駛員酒后駕車，也可以安裝成便攜式，用來供交通人員用于交通現場，檢測駕駛員是否酒后駕駛通人員用于交通現場，檢測駕駛員是否酒后駕駛之用具有很高的實用性。之用具有很高的實用性。46 酒精檢測報警控制器：當酒精氣敏元件接觸到酒精酒精檢測報警控制器：當酒精氣敏元件接觸到酒精味后，味后，B極的電壓升高，升高的電壓隨檢測到的酒精極的電壓升高，升高的電壓隨檢測到的酒精濃度增大而升高，這就產生了氣電信號。濃度增大而升高，這就產生了氣電信號。47 當該信

33、號電壓達到當該信號電壓達到1.6V時，使時，使IC2導通，語音報警電導通，語音報警電路路IC3得電發出報警聲，同時繼電器得電發出報警聲，同時繼電器J動作，其常閉動作，其常閉觸點斷開，切斷車輛點火電路，強制發動機熄火。觸點斷開，切斷車輛點火電路，強制發動機熄火。48 IC3和和IC4組成語言聲光報警器，組成語言聲光報警器，IC3得電后即輸出連得電后即輸出連續不斷的續不斷的“酒后別開車酒后別開車”的語音報警聲，經的語音報警聲，經C6輸入輸入到到IC4進行功率放大后，由揚聲器發出響亮的報警聲，進行功率放大后，由揚聲器發出響亮的報警聲，并驅動并驅動LED閃光。閃光。49應用案例2:廚用氣體監測裝置控制

34、器50 這種廚用氣體監測裝置可在一氧化碳等有害氣體這種廚用氣體監測裝置可在一氧化碳等有害氣體超過規定值時自動接通排氣扇電源，并發出聲光超過規定值時自動接通排氣扇電源，并發出聲光報警信號，待有害氣體濃度降到標準值以下時即報警信號，待有害氣體濃度降到標準值以下時即切斷電源。切斷電源。51 在通常情況下，在通常情況下，QM-N5型半導體氣敏傳感器呈現的型半導體氣敏傳感器呈現的電阻值較高，一旦接觸到可燃性氣體，該器件兩端電阻值較高，一旦接觸到可燃性氣體，該器件兩端的電阻迅速降低，從而使的電阻迅速降低，從而使R1兩端的電壓隨之上升。兩端的電壓隨之上升。52 當該電壓達到由一半當該電壓達到由一半LM358

35、雙運放組成的遲滯比較器雙運放組成的遲滯比較器的上限電壓時，的上限電壓時，LM358的的1腳由低電平轉為高電平。腳由低電平轉為高電平。1腳輸出的高電平一路經腳輸出的高電平一路經LED1和和R6驅動驅動VT1導通，使導通，使繼電器吸合接通換氣扇電源；另一路經繼電器吸合接通換氣扇電源；另一路經R7使使IC4的的4腳腳變為高電平。由變為高電平。由IC4組成的多諧振蕩器起振，驅動揚聲組成的多諧振蕩器起振，驅動揚聲器發出聲音，同時器發出聲音，同時LED1的閃光也可兼作報警用。的閃光也可兼作報警用。53 氣敏元件在剛接通電源時，即使在新鮮空氣里，它的測氣敏元件在剛接通電源時，即使在新鮮空氣里，它的測量電極也

36、會輸出一定幅值的電壓。所以，電路中由另一量電極也會輸出一定幅值的電壓。所以，電路中由另一半半LM358組成延時電路。剛接通電源時，由于組成延時電路。剛接通電源時，由于C5作用，作用，IC3的的6腳為低電平，因此比較器的輸出端即腳為低電平，因此比較器的輸出端即IC3的的7腳腳輸出高電平，驅動輸出高電平，驅動VT2導通，將導通，將IC2的的3腳對地短路，此腳對地短路，此時報警電路將不會產生誤動作。時報警電路將不會產生誤動作。54 當當IC3兩端的電壓通過兩端的電壓通過R13充電逐漸升到約充電逐漸升到約2/3電電源電壓時，該比較器將輸出低電平，解除對源電壓時，該比較器將輸出低電平，解除對IC2的的3腳的封鎖。腳的封鎖。55應用案例3:煙霧報警器56 整個電路分為電源、檢測、定時報警輸出三部分。 煙霧檢測檢測器件所需的10V和5V直流電源由三端穩壓器7810、7805供給。57