光干涉式气体传感器
光干涉式以气体与空气的折射率差引起光学干涉变化进行检测,信号也可能受到其他气体或环境条件影响。
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光干涉式以气体与空气的折射率差引起光学干涉变化进行检测,信号也可能受到其他气体或环境条件影响。
化学反应式通过气体与化学试剂反应的电流、颜色或电导变化检测气体,检测对象须与试剂和反应条件匹配。
半导体气体传感器利用气体作用导致的半导体电学特性变化,既有电阻式,也有非电阻式实现。
表面吸附和电荷交换改变半导体多数载流子与电阻,N/P型对氧化型和还原型气体的方向不同。
厚膜型用可印刷气敏浆料在带电极基片上成膜后烧结,膜、基片和印刷加热器组成典型结构。
后窗玻璃去湿装置由湿敏电阻、施密特开关、继电器与加热丝组成,湿度高时接通加热,干燥后回到断电状态。
吸入式用泵等将样气引入检测元件,并按是否稀释区分子型;泵送过程不能代替气体选择性和标定。
家用报警示例以QM-N10阻值下降使节点电压升高,再经达林顿管和KD9561驱动扬声器报告气体异常。
教材温补湿度电路用交流激励、热敏电阻与湿敏电阻反馈网络、整流滤波和输出级,在给定温湿区间报告误差界限。
感湿温度系数是在环境湿度保持不变时,温度每改变1°C所引起的感湿特征量变化,须说明湿度条件和特征量单位。
感湿特性是电阻、电容等特征量随相对湿度变化的关系,通常用在规定条件下得到的特征量—湿度曲线表示。
房间湿度控制器把传感器电压分送显示和上下限比较器,过干加湿、过湿排风,以传感器、判断和执行共同控制湿度。
扩散式让环境气体自然扩散至检测元件,属于取样方式分类,检测原理与使用形式另行判断。
接触燃烧式利用可燃气体与氧气反应放热,使铂丝温度和电阻升高;浓度比例输出需限定工作条件。
旁热式用陶瓷绝缘管隔开加热丝与外部测量电极、气敏层,改善直热互扰,但仍需标定环境与响应。
正特性湿敏陶瓷吸水后表面电子减少而未形成反型层,仍以电子导电,电阻随湿度升高而增加,Fe₃O₄是教材实例。
正负湿敏陶瓷的差别在于吸水后的载流子状态:未反型而仍电子主导时电阻可增大,反型空穴导电或P型空穴作用可使电阻下降。
气体传感器把气体成分和浓度的信息转换成电信号,选用时需同时检查选择性、响应、稳定性及现场条件。
选择性是多气体共存时区分气体种类的能力,目标响应大并不保证干扰响应小。
互换性描述同型号气敏元件之间特性的一致程度,型号相同并不保证替换后原标定关系仍准确。
气敏加热器使敏感材料达到工作温度,帮助去污染并加快反应,布置可与测量共用或通过绝缘结构分开。
气敏响应时间从接触规定浓度气体起计到阻值进入新稳态,比较器件时须统一浓度阶跃和稳态判据。
时效性关注气敏特性在使用时间中保持稳定的程度,长期漂移需在相同浓度和环境条件下比较。
气敏元件的自身温度和环境温度都会改变灵敏度,温度补偿须依据特定器件的标定关系。
气敏湿度特性表示灵敏度随环境湿度变化,湿度补偿用于减少浓度检测偏差,并不把气敏元件变成湿度计。
气敏灵敏度可用阻值变化与浓度变化之比,或空气中阻值与气体中阻值之比表征,两者量纲和含义不同。
电源电压变化可能改变气敏灵敏度,恒压供电能改善这一影响,但不能代替温湿度补偿和气体选择性评价。
气敏稳定性是在目标浓度不变而其他条件变化时保持输出特性的能力,须与长期时效性分开评价。
气敏电阻的阻值随气体作用变化,加热支路维持工作条件,测试支路把阻值变化转换成可读电信号。
气敏电阻与负载串联时,负载两端分压随气敏阻值改变;加热电路提供工作条件,不能与测试电压混同。
气敏阻值经放大和比较后触发通风及声光报警,上限启动、下限停止,工作时还需加热电源与温度补偿。
氧化型气体在本章气敏机理中倾向从元件夺取电子;N型电阻增大,P型可因空穴增加而电阻减小。
SnO₂对多种气体有阻值响应,温湿度、工作温度和老化都会影响解释,分压输出仍需具体气体标定。
氯化锂湿敏电阻利用吸湿盐层的离子导电变化,需考虑湿滞、分段量程和交流测试,原书文字与感湿曲线的方向差异应明确辨析。
湿度描述空气中的水蒸气含量,常用绝对湿度、相对湿度和露点表示;生产、仓储和生活中的控制目标随对象不同。
湿度传感器把湿度引起的材料或物理性质变化转为可用信号,选型须同时核对测量对象、性能条件和分类依据。
响应时间是在规定温度与湿度跃变条件下,特征量达到最终变化量规定比例所需时间,常采用90%判据。
湿度传感器灵敏度描述特征量对湿度变化的响应程度;非线性曲线需说明局部区段,特征量比值还须给出湿度点。
老化特性指湿度传感器在一定温湿度环境存放一段时间后感湿关系改变,需要以相同测试条件比较前后状态。
湿度控制施密特触发电路通过V₁/V₂状态翻转驱动继电器,以感湿电阻的阈值变化控制加热负载通断。
湿度测量线性化可针对低、中、高湿区采用不同增益的折线近似,需以标定数据确定分段并核查连接连续性。
湿度量程是具体传感器技术规范规定的感湿范围,须连同温度、精度与状态条件使用,不能作为全类器件的统一范围。
湿敏电容可接入LC读出,将湿度引起的电容量变化转成频率或周期变化;本章给出可用方式而未给独立接线图。
湿敏电容RC读出用参考与感湿支路方波的脉宽差,经滤波和标准化得到湿度电压,零湿等脉宽是校准条件。
湿滞回差用同一相对湿度下吸湿与脱湿特征量的差值评价,两曲线在规定范围内的最大差值才是最大回差。
同一湿度传感器在吸湿和脱湿时的感湿曲线不重合称为湿滞;同一湿度对应值可能取决于变化方向与响应过程。
烟雾传感器利用烟雾粒子对光的散射或遮光作用,使光电器件接收到的光信号发生变化,从而把烟雾浓度转换为可检测的电信号并触发报警。
烧结型气敏元件把敏感材料与掺杂物混合成形后烧结,电极和加热器的布置又区分直热与旁热结构。
热传导式气体传感器利用气体成分改变热导率,进而改变发热铂电阻的散热与温度,通过电阻变化检测气体成分或浓度。
电容式湿度传感器的湿敏介质介电常数随吸水改变,电容量随湿度增加,可在规定区间标定并用LC频率或周期读出。
电离式烟雾传感器利用气体电离后的离子定向运动形成电流,烟雾影响离子运动而改变检测电信号。
电解质式电阻湿度传感器以吸湿电解质的导电变化感知湿度,氯化锂湿敏电阻是代表器件而非全部电解质器件的同义词。
电阻式半导体气体传感器用气体作用引起的电阻变化检测气体,结构工艺影响响应、稳定性和器件一致性。
电阻式湿度传感器按感湿材料分为电解质式、陶瓷式和高分子式,湿度通过材料导电特性改变阻值。
直热气敏元件的加热丝兼测量电极,旁热式通过陶瓷绝缘管分离加热与测量,比较时需同时看热容量、温度影响和可靠性。
直热式把加热丝与测量丝直接埋入敏感体,加热丝兼作电极,结构简单但测量和加热互扰需关注。
相对湿度是实际水汽分压与同一温度下饱和水汽分压的百分比,用来表示空气接近饱和的程度。
利用QM-N5气敏阻值下降引起的分压变化触发晶闸管与警笛,电位器用于设定经标定的报警阈值。
红外线吸收散射式通过气体对红外作用改变光信号;表内比较是类别概括,具体定量能力取决于波段与标定。
绝对湿度是单位空气体积中的水蒸气质量;理想气体近似下可由水汽分压和绝对温度求得水汽密度。
绝对湿度给出单位体积水蒸气质量,相对湿度给出同温饱和程度,露点给出规定压力下冷却至饱和的温度,三者不能互换单位。
薄膜型在石英或陶瓷基片上沉积氧化物敏感薄膜,电极与加热器各有作用,典型性能不能代替具体标定。
表面反型层是N型陶瓷表面空穴浓度超过电子浓度的状态,反型空穴迁移是教材解释其负湿敏特性的条件。
负特性湿敏陶瓷的电阻随湿度增加而下降,P型由空穴导电增强,N型须结合表面反型层形成条件理解。
还原型气体在本章模型中倾向向敏感元件提供电子,N型电阻减小、P型电阻增大,不能只看气体名称猜输出。
遮光式光学烟雾传感器利用烟雾颗粒对光线的吸收和散射使到达光敏元件的光通量减少,从而把烟雾浓度变化转换为光电流或电压信号的变化。
陶瓷电阻湿度传感器采用多孔氧化物烧结体,表面吸水影响导电,晶粒、晶界和微孔结构共同决定感湿特性。
陶瓷电容式湿度传感器通过调节湿敏介质的组分分散性、孔径和粒度改善敏感特性,具体感湿曲线须与结构一起标定。
露点是在规定压力下将湿空气冷却到水汽饱和、开始凝露时的温度,反映水汽含量而非一个百分数。
非电阻式半导体气敏器件读取二极管伏安或场效应管阈值等特性变化,本章只给出主要实现类别。
高分子电阻湿敏膜吸附水后形成导电通道,成对离子、质子与水合氢离子增加使电阻下降,教材性能数据是类内示例。
高分子电容式湿度传感器用醋酸丁酸纤维素、聚酰亚胺或硅树脂作湿敏介质,读出吸水造成的介电常数与电容变化。