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气敏传感器的工作原理及应用(2)

时间:2011-11-01 17:22来源:传感器门户网 作者:传感器编辑 点击:
(c)输出电压比灵敏度KV Va:气敏元件在洁净空气中工作时,负载电阻上的电压输出; Vg:气敏元件在规定浓度被测气体中工作时,负载电阻的电压输出 (

(c)输出电压比灵敏度KVVa:气敏元件在洁净空气中工作时,负载电阻上的电压输出;
Vg:气敏元件在规定浓度被测气体中工作时,负载电阻的电压输出 
(3)气敏元件的分辨率
表示气敏元件对被测气体的识别(选择)以及对干扰气体的抑制能力。气敏元件分辨率S表示为
Va—气敏元件在洁净空气中工作时,负载电阻上的输出电压;Vg—气敏元件在规定浓度被测气体中工作时,负载电阻上的电压
Vgi—气敏元件在i种气体浓度为规定值中工作时,负载电阻的电压
(4)气敏元件的响应时间
表示在工作温度下,气敏元件对被测气体的响应速度。一般从气敏元件与一定浓度的被测气体接触时开始计时,直到气敏元件的阻值达到在此浓度下的稳定电阻值的63%时为止,所需时间称为气敏元件在此浓度下的被测气体中的响应时间,通常用符号tr表示。 
(5)气敏元件的加热电阻和加热功率
气敏元件一般工作在200℃以上高温。为气敏元件提供必要工作温度的加热电路的电阻(指加热器的电阻值)称为加热电阻,用RH表示。直热式的加热电阻值一般小于5Ω;旁热式的加热电阻大于20Ω。气敏元件正常工作所需的加热电路功率,称为加热功率,用PH表示。一般在(0.5~2.0)W范围。 
(6)气敏元件的恢复时间
表示在工作温度下,被测气体由该元件上解吸的速度,一般从气敏元件脱离被测气体时开始计时,直到其阻值恢复到在洁净空气中阻值的63%时所需时间。

2、烧结型SnO2气敏元件
SnO2系列气敏元件有烧结型、薄膜型和厚膜型三种。烧结型应用最广泛性。
其敏感体用粒径很小(平均粒径≤1μm)的SnO2粉体为基本材料,根据需要添加不同的添加剂,混合均匀作为原料。主要用于检测可燃的还原性气体,其工作温度约300℃。根据加热方式,分为直接加热式和旁热式两种。
(1)直接加热式SnO2气敏元件(直热式气敏元件)
由芯片(敏感体和加热器),基座和金属防爆网罩三部分组成。因其热容量小、稳定性差,测量电路与加热电路间易相互干扰,加热器与SnO2基体间由于热膨胀系数的差异而导致接触不良,造成元件的失效,现已很少使用。 
2)旁热式SnO2气敏元件
旁热式气敏器件结构及符号

三、氧化锆氧气传感器
固体电解质是具有离子导电性能的固体物质。一般认为,固体物质(金属或半导体)中,作为载流子传导电流的是正、负离子。可是,在固体电解质中,作为载流子传导电流的,却主要是离子。二氧化锆(ZrO2)在高温下(但尚远未达到熔融的温度)具有氧离子传导性。 
纯净的二氧化锆在常温下属于单斜晶系,随着温度的升高,发生相转变。在1100℃下,为正方晶系,2500℃下,为立方晶系,2700℃下熔融,在熔融二氧化锆中添加氧化钙、三氧化二钇、氧化镁等杂质后,成为稳定的正方晶型,具有莹石结构,称为稳定化二氧化锆。并且由于杂质的加入,在二氧化锆晶格中产生氧空位,其浓度随杂质的种类和添加量而改变,其离子电导性也随杂质的种类和数量而变化。

四、气体传感器的应用 
分为检测、报警、监控等几种类型。
1、电源电路
一般气敏元件的工作电压不高(3V~10V),其工作电压,特别是供给加热的电压,必须稳定。否则,将导致加热器的温度变化幅度过大,使气敏元件的工作点漂移,影响检测准确性。

(责任编辑:传感器)
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