簡易可燃氣體報警器

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1、課題：基于氣敏傳感器應用的簡易可燃氣報警器及其設計引言廣義的說，傳感器（Transducer或Sensor）是一種能把物理量或化學量轉變成便于利用的電信號的器件或裝置，在有些國家或科學領域，也將傳感器稱為變換器、檢測器或探測器等。將物理量或化學量得變化轉變成電信號是傳感器的最終目的。國際電工委員會（IEC：InternationalElectro-technicalCommittee）的定義為：“傳感器是測量系統(tǒng)中的一種前置部件，它將輸入變量轉換成可供測量的信號”。可燃性氣體檢測報警裝置廣泛應用在國民經濟的各個領域，同時在人們的日常生活中，在保證家庭安全方面也起到了不可忽視

2、的作用?？扇細怏w報警器，主要用于檢測空氣中的可燃氣體，常見的如氫氣（H2）、甲烷（CH4）等。家用可燃氣體報警器也可以叫做燃氣報警器，主要用于檢測家庭煤氣泄漏，防止煤氣中毒和煤氣爆炸事故的發(fā)生。本文主要介紹氣敏傳感器的工作原理、幾種常用及氣敏傳感器及及其相關特性以及其相關的應用場合，并且根據(jù)相關知識做出一個簡易的可燃氣報警器9第一章理論部分氣敏傳感器是用來檢測氣體類別、濃度和成分的傳感器。它主要包括半導體氣敏傳感器、接觸燃燒式氣敏傳感器和電化學氣敏傳感器等，其中用的最多的是半導體氣敏傳感器。半導體氣敏傳感器半導體氣敏傳感器是利用待測氣體與半導體表面接觸時，產生的電導率等物理

3、性質變化來檢測氣體的。半導體氣敏元件的分類按照半導體與氣體相互作用時產生的變化只限于半導體表面或深入到半導體內部，可分為表面控制型和體控制型。前者半導體表面吸附的氣體與半導體間發(fā)生電子接受，結果使半導體的電導率等物理性質發(fā)生變化，但內部化學組成不變；后者半導體與氣體的反應，使半導體內部組成發(fā)生變化，而使電導率變化。按照半導體變化的物理特性，又可分為電阻型和非電阻型，電阻型半導體氣敏元件是利用敏感材料接觸氣體時，其阻值變化來檢測氣體的成分或濃度；非電阻型半導體氣敏元件是利用其它參數(shù)，如二極管伏安特性和場效應晶體管的閾值電壓變化來檢測被測氣體的。9表半導體氣敏元件的分類半導體氣

4、敏傳感器的機理半導體氣敏傳感器是利用氣體在半導體表面的氧化和還原反應導致敏感元件阻值變化而制成的。當半導體器件被加熱到穩(wěn)定狀態(tài)，在氣體接觸半導體表面而被吸附時，被吸附的分子首先在表面物性自由擴散，失去運動能量，一部分分子被蒸發(fā)掉，另一部分殘留分子產生熱分解而固定在吸附處（化學吸附）。當半導體的功函數(shù)小于吸附分子的親和力(氣體的吸附和滲透特性)時，吸附分子將從器件奪得電子而變成負離子吸附，半導體表面呈現(xiàn)電荷層。當氧化型氣體吸附到N型半導體上，還原型氣體吸附到P型半導體上時，將使半導體載流子減少，而使電阻值增大。當還原型氣體吸附到N型半導體上，氧化型氣體吸附到P型半導體上時，

5、則載流子增多，使半導體電阻值下降。9圖N型半導體吸附氣體時器件阻值變化圖半導體氣敏傳感器類型及結構電阻型半導體氣敏傳感器半導體氣敏傳感器一般由三部分組成：敏感元件、加熱器和外殼。按其制造工藝來分有燒結型、薄膜型和厚膜型三類。圖氣敏半導體傳感器的器件結構9(a)燒結型氣敏器件；(b)薄膜型器件；(c)厚膜型器件這些器件全部附有加熱器，它的作用是將附著在敏感元件表面上的塵埃、油霧等燒掉，加速氣體的吸附，從而提高器件的靈敏度和響應速度。由于加熱方式一般有直熱式和旁熱式兩種，因而形成了直熱式和旁熱式氣敏元件。圖直熱式氣敏器件的結構及符號(a)結構；(b)符號圖旁熱式氣敏器件的結構

6、及符號(a)旁熱式結構；(b)符號氣敏傳感器應用半導體氣敏傳感器由于具有靈敏度高、響應時間和恢復時間快、使用壽命長以及成本低等優(yōu)點，從而得到了廣泛的應用。按其用途可分為以下幾種類型：氣體泄露報警、自動控制、自動測試等。9表半導體氣敏傳感器的各種檢測對象氣體第一章實驗內容1、實驗目的加強對《傳感器原理及工程應用》中所學知識的理解；鍛煉自己的動手能力；提高自己的學術修養(yǎng)和學習興趣；培養(yǎng)嚴謹?shù)膶嶒瀾B(tài)度。通過學習傳感器及其相關知識，意識到傳感器是一種十分有用的器件，故選擇了氣敏傳感器，制作一件簡易的家庭可燃性氣報警器。2、實驗準備通過調研，我們知道可燃性氣體檢測用傳感器又稱為氣體

7、傳感器或氣敏元件主要用于工業(yè)中天然氣、煤氣、石油化工等部門的易燃、易爆、有毒、有害氣體的檢測，并進行自動控制及安全報警。在防治公害方面，則用于檢測污染的氣體；在家庭中則主要用于煤氣報警及火災報警。而家用可燃氣體報警器也可以叫做燃氣報警器，主要用于檢測家庭煤氣泄漏，防止煤氣中毒和煤氣爆炸事故的發(fā)生。可燃性氣體檢測報警裝置廣泛應用在國民經濟的各個領域，同時在人們的日常生活中，在保證家庭安全方面也起到了不可忽視的作用。9可燃氣體報警器按照使用環(huán)境可以分為工業(yè)用氣體報警器和家用燃氣報警器，按自身形態(tài)可分為固定式可燃氣體報警