新型传感器.ppt.pptVIP

生物机电 识别色彩, 必须获得两个光电二极管的短路电流比。 故采用对数放大器电路, 在电流比较小的时候, 二极管两端加上的电压和流过电流之间存在近似对数关系, 即OP1、OP2输出分别跟lnISD1、lnISD2成比例, OP3取出它们的差。输出为Uo = C（ln ISD2-lnISD1）= C ln (ISD2/ ISD1),其正比于短路电流比ISD2/ISD1的对数。其中c为比例常数。将电路输出电压经A/D变换, 处理后即可判断出与电平相对应的波长（即颜色）。 * 生物机电 二、半导体气体传感器 气体敏感元件，大多是以金属氧化物半导体为基础材料。当被测气体在该半导体表面吸附后，引起其电学特性(例如电导率)发生变化。目前流行的定性模型是：原子价控制模型、表面电荷层模型、晶粒间界势垒模型。 * 生物机电 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) 内热式气敏器件结构及符号 1 2 3 4 SnO2烧结体 加热极兼电极 (a)结构 4 3 2 1 (b)符号 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。 * 生物机电 （2）旁热式SnO2气敏元件 加热器电阻值一 般为30Ω～40Ω 电极 加热器 瓷绝缘管 旁热式气敏器件结构及符号 SnO2烧结体 1 2 3 4 5 6 （a）结构 （b）符号 7 100目不锈钢网 ?18.4 ?1 23 1 2 3 4 5 6 7 45° 45° 气敏元件外形和引出线分布 * * 生物机电 三、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。 2、辅助电路 由于气敏元件自身的特性(温度系数、湿度系数、初期稳定性等)，在设计、制作应用电路时，应予以考虑。如采用温度补偿电路，减少气敏元件的温度系数引起的误差；设置延时电路，防止通电初期，因气敏元件阻值大幅度变化造成误报；使用加热器失效通知电路，防止加热器失效导致漏报现象。下图是一温度补偿电路 * 当环境温度降低时，则负温度热敏电阻(R5)的阻值增大，使相应的输出电压得到补偿。 BZ ~U 气敏传感器 氖管 蜂鸣器 NTC电阻 W R1 R2 R3 R4 R5 R6 SCR 右图为正温度系数热敏电阻(R2)的延时电路。刚通电时，其电阻值也小，电流大部分经热敏电阻回到变压器，蜂鸣器(BZ)不发出报警。当通电1～2min后，阻值急剧增大，通过蜂鸣器的电流增大，电路进入正常的工作状态。 BZ 气敏传感器 PTC电阻 R2 R1 R3 R4 BCR ~U B 蜂鸣器 氖管 * 生物机电 3、检测工作电路 这是气敏元件应用电路的主体部分。 下图是设有串联蜂鸣器的应用电路。随着环境中可燃性气体浓度的增加，气敏元件的阻值下降到一定值后，流入蜂鸣器的电流，足以推动其工作而发出报警信号。 ~220V BZ 氖管 家用可燃性气体报警器电路 气敏传感器 蜂鸣器 B R * 生物机电 下图是家用煤气(CO)安全报警电路。 一部分是煤气报警器，在煤气浓度达到危险界限前发生警报；另一部分是开放式负离子发生器，其作用是自动产生空气负离子，使煤气中主要有害成分一氧化碳与空气负离子中的臭氧(O3)反应，生成对人体无害的二氧化碳。 IC1 IC2 J BG3 ~220V K J1 R10 R12 R11 R1 R2 R3 R4 BG1 BG2 C1 C2 C3 C4 R5 R6 R7 R8 R13 R9 D1 D2 D3 D4 D5 Dw W1 W2 C7 C5 C6 MT2 MT1 3CTS3 RQ A B LED 6 2 1 3 7 4 8 5 2 13 8 7 B1 B2 D7 煤气安全报警器原理图 * 任务三 超声波传感器 * 生物机电 一、 超声波传感器 利用超声波在超声场中的物理特性和各种效应而研制的装置可称为超声波换能器、 探测器或传感器。  超声波探头按其工作原