第10章化学与生物传感器技术PPT.ppt

（1）电源选择 一切电阻式湿度传感器都必须使用交流电源，否则性能会劣化甚至失效。 电解质湿度传感器的电导是靠离子的移动实现的，在直流电源作用下，正、负离子必然向电源两极运动，产生电解作用，使感湿层变薄甚至被破坏；在交流电源作用下，正负离子往返运动，不会产生电解作用，感湿膜不会被破坏。 交流电源的频率选择是，在不产生正、负离子定向积累情况下尽可能低一些。在高频情况下，测试引线的容抗明显下降，会把湿敏电阻短路。另外，湿敏膜在高频下也会产生集肤效应，阻值发生变化，影响到测湿灵敏度和准确性。 (2)温度补偿 湿度传感器具有正或负的温度系数，其温度系数大小不一，工作温区有宽有窄。所以要考虑温度补偿问题。 对于半导体陶瓷传感器，其电阻与温度的的关系一般为指数函数关系，通常其温度关系属于NTC型， 即 。 式中，H为相对湿度；T为绝对温度；R0为T=0℃、相对湿度H=0时的阻值；A为湿度常数；B为温度常数。 温度系数＝ 湿度系数＝ 湿度温度系数= 若传感器的湿度温度系数为0.07％RH/℃，工作温度差为30℃，测量误差为0.21％RH/℃，则不必考虑温度补偿；若湿度温度系数为0.4％RH/℃，则引起12％RH/℃的误差,必须进行温度补偿。 （3）线性化 湿度传感器的感湿特征量与相对湿度之间的关系不是线性的，这给湿度的测量、控制和补偿带来了困难。需要通过一种变换使感湿特征量与相对湿度之间的关系线性化。图10-15为湿度传感器测量电路原理框图。 图10-15 湿度传感器测量电路原理框图 （二）典型电路 电阻式湿度传感器，其测量电路主要有三种形式: (1)电桥电路 振荡器对电路提供交流电源。电桥的一臂为湿度传感器，由于湿度变化使湿度传感器的阻值发生变化，于是电桥失去平衡，产生信号输出，放大器可把不平衡信号加以放大，整流器将交流信号变成直流信号，由直流毫安表显示。振荡器和放大器都由9V直流电源供给。电桥法适合于氯化锂湿度传感器。如图10-16所示。 图10-16 电桥测湿电路框图 便携式湿度计的实际电路如图10-17所示。 图10-17 便携式湿度计的实际电路 (2) 欧姆定律电路 该电路适用于可流经较大电流的陶瓷湿度传感器。由于测湿电路可以获得较强信号，故可省去电桥和放大器，可用市电作为电源，只要用降压变压器即可。其电路图如图10-18所示。 图10-18 欧姆定律电路 (3)带温度补偿的湿度测量电路 在实际应用中，需要考虑湿度传感器的线性处理和温度补偿，常常采用运算放大器构成湿度测量电路。图10-19中Rt是热敏电阻器；RH为H204C湿度传感器，运算放大器型号为LM2904。该电路的湿度电压特性及温度特性表明：在(30％～90％)RH、15℃～35℃范围内，输出电压表示的湿度误差不超过3％RH。 图10-19 带温度补偿的湿度测量电路 10.4、生物传感器 10.4.1、生物传感器组成及工作原理 10.4.2、生物传感器分类 10.4.3、生物传感器的特点 10.4.4、几种生物传感器介绍 10.4.5、生物传感器应用举例 10.4.6、生物传感器的发展趋势与展望 10.4、生物传感器 生物传感器是利用生物活性物质选择性来识别和测定生物化学物质的传感器，是分子生物学与微电子学、电化学、光学相结合的产物，是在基础传感器上耦合一个生物敏感膜而形成的新型器件，将成为生命科学与信息科学之间的桥梁。 生物传感器是以生物活性物质为敏感材料所组成，降低噪声、提高灵敏度是传感器研制开发中所面临的关键技术。在生物化学领域，降低噪声实质上是提高传感器的选择性。在化学传感器的研制中，把提高选择性作为关键措施进行的长时间的多方面的探索，终于领悟到向生物体借鉴是解决这一难题的重要途径。 生物体是各种传感器荟集之处，其传感器无论是选择性或灵敏度都远非人工传感器所能比拟。因此借鉴生物体传感器发展人工传感器是顺理成章的。采用生物活性物质（酶、抗体等）作为敏感材料是向生物体传感器借鉴的第一步。目前的生物传感器是化学传感器的深化和延伸。 10.4.1、生物传感器组成及工作原理 10.4.1.1、生物传感器组成 将生物体的成份（酶、抗原、抗体、DNA、激素）或生物体本身（细胞、细胞器、组织）固定化在一器件上作为敏感元件的传感器称为生物传感器。迄今大量研究的生物传感器其基本组成如图10-20所示。生物传感器性能的好坏主要取决于分子识别部分的生物敏感膜和信号转换部分的转换器，尤其前者