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檢測設備傳感器簡述(二)?

檢測設備傳感器簡述(二)


電化學氣敏傳感器 一般利用液體（或固體、有機凝膠等）電解質，其輸出形式可以是氣體直接氧化或還原產生的電流，也可以是離子作用于離子電極產生的電動勢。

半導體氣敏傳感器 具有靈敏度高、響應快、穩定性好、使用簡單的特點，應用極其廣泛；下面重點介紹半導體氣敏傳感器及其氣敏元件

半導體氣敏元件有 N 型和 P 型之分。 N 型在檢測時阻值隨氣體濃度的增大而減小； P 型阻值隨氣體濃度的增大而增大。

像 SnO2 金屬氧化物半導體氣敏材料，屬于 N 型半導體，在 200 ～ 300 ℃溫度它吸附空氣中的氧，形成氧的負離子吸附，使半導體中的電子密度減少，從而使其電阻值增加。當遇到有能供給電子的可燃氣體（如 CO 等）時，原來吸附的氧脫附，而由可燃氣體以正離子狀態吸附在金屬氧化物半導體表面；氧脫附放出電子，可燃**體以正離子狀態吸附也要放出電子，從而使氧化物半導體導帶電子密度增加，電阻值下降。可燃性氣體不存在了，金屬氧化物半導體又會自動恢復氧的負離子吸附，使電阻值升高到初始狀態。這就是半導體氣敏元件檢測可燃氣體的基本原理。

目前國產的氣敏元件有 2 種。一種是直熱式，加熱絲和測量電極一同燒結在金屬氧化物半導體管芯內；旁熱式氣敏元件以陶瓷管為基底，管內穿加熱絲，管外側有兩個測量極，測量極之間為金屬氧化物氣敏材料，經高溫燒結而成。

氣敏元件的參數主要有加熱電壓、電流，測量回路電壓，靈敏度，響應時間，恢復時間，標定氣體（ 0.1% 丁烷氣體）中電壓，負載電阻值等。

QM-N5 型氣敏元件適用于天然氣、煤氣、氫氣、烷類氣體、烯類氣體、汽油、煤油、乙炔、氨氣、煙霧等的檢測，屬于 N 型半導體元件。靈敏度較高，穩定性較好，響應和恢復時間短，市場上應用廣泛。

QM-N5 氣敏元件參數如下：標定氣體（ 0.1% 丁烷氣體，*佳工作條件）中電壓≥ 2V ，響應時間≤ 10S ，恢復時間≤ 30S ，*佳工作條件加熱電壓 5V 、測量回路電壓 10V 、負載電阻 RL 為 2K ，允許工作條件加熱電壓 4.5 ～ 5.5V 、測量回路電壓 5 ～ 15V 、負載電阻 0.5 ～ 2.2K 。常見的氣敏元件還有 MQ-31 （專用于檢測 CO ）， QM-J1 酒敏元件等。

四 力敏傳感器和力敏元件
力敏傳感器的種類甚多，傳統的測量方法是利用彈性材料的形變和位移來表示。隨著微電子技術的發展，利用半導體材料的壓阻效應（即對其某一方向施加壓力，其電阻率就發生變化）和良好的彈性，已經研制出體積小、重量輕、靈敏度高的力敏傳感器，廣泛用于壓力、加速度等物理力學量的測量。


五 磁敏傳感器和磁敏元件
目前磁敏元件有霍爾器件（基于霍爾效應）、磁阻器件（基于磁阻效應：外加磁場使半導體的電阻隨磁場的增大而增加。）、磁敏二極管和三極管等。以磁敏元件為基礎的磁敏傳感器在一些電、磁學量和力學量的測量中廣泛應用。

在一定意義上傳感器與人的感官有對應的關系，其感知能力已遠超過人的感官。例如利用目標自身紅外輻射進行觀察的紅外成像系統（夜像儀），黑夜中可 1000 米發現人， 2000 米發現車輛；熱像儀的核心部件是紅外傳感器。

1991 年海灣戰爭中，伊拉克的坦克配置的夜視儀探測距離僅 800 米，還不及美英聯軍的一半，黑暗中被打得慘敗是必然的。目前世界各國都將傳感器技術列為優先發展的高新技術的重點。為了大幅度提供傳感器的性能，將不斷采用新結構、新材料和新工藝，向小型化、集成化和智能的方向發展。

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