简易可燃气体报警器

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1、课题：基于气敏传感器应用的简易可燃气报警器及其设计引言广义的说，传感器（Transducer或Sensor）是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件或装置，在有些国家或科学领域，也将传感器称为变换器、检测器或探测器等。将物理量或化学量得变化转变成电信号是传感器的最终目的。国际电工委员会（IEC：InternationalElectro-technicalCommittee）的定义为：“传感器是测量系统中的一种前置部件，它将输入变量转换成可供测量的信号”。可燃性气体检测报警装置广泛应用在国民经济的各个领域，同时在人们的日常生活中，在保证家庭安全方面也起到了不可忽视

2、的作用。可燃气体报警器，主要用于检测空气中的可燃气体，常见的如氢气（H2）、甲烷（CH4）等。家用可燃气体报警器也可以叫做燃气报警器，主要用于检测家庭煤气泄漏，防止煤气中毒和煤气爆炸事故的发生。本文主要介绍气敏传感器的工作原理、几种常用及气敏传感器及及其相关特性以及其相关的应用场合，并且根据相关知识做出一个简易的可燃气报警器9第一章理论部分气敏传感器是用来检测气体类别、浓度和成分的传感器。它主要包括半导体气敏传感器、接触燃烧式气敏传感器和电化学气敏传感器等，其中用的最多的是半导体气敏传感器。半导体气敏传感器半导体气敏传感器是利用待测气体与半导体表面接触时，产生的电导率等物理

3、性质变化来检测气体的。半导体气敏元件的分类按照半导体与气体相互作用时产生的变化只限于半导体表面或深入到半导体内部，可分为表面控制型和体控制型。前者半导体表面吸附的气体与半导体间发生电子接受，结果使半导体的电导率等物理性质发生变化，但内部化学组成不变；后者半导体与气体的反应，使半导体内部组成发生变化，而使电导率变化。按照半导体变化的物理特性，又可分为电阻型和非电阻型，电阻型半导体气敏元件是利用敏感材料接触气体时，其阻值变化来检测气体的成分或浓度；非电阻型半导体气敏元件是利用其它参数，如二极管伏安特性和场效应晶体管的阈值电压变化来检测被测气体的。9表半导体气敏元件的分类半导体气

4、敏传感器的机理半导体气敏传感器是利用气体在半导体表面的氧化和还原反应导致敏感元件阻值变化而制成的。当半导体器件被加热到稳定状态，在气体接触半导体表面而被吸附时，被吸附的分子首先在表面物性自由扩散，失去运动能量，一部分分子被蒸发掉，另一部分残留分子产生热分解而固定在吸附处（化学吸附）。当半导体的功函数小于吸附分子的亲和力(气体的吸附和渗透特性)时，吸附分子将从器件夺得电子而变成负离子吸附，半导体表面呈现电荷层。当氧化型气体吸附到N型半导体上，还原型气体吸附到P型半导体上时，将使半导体载流子减少，而使电阻值增大。当还原型气体吸附到N型半导体上，氧化型气体吸附到P型半导体上时，

5、则载流子增多，使半导体电阻值下降。9图N型半导体吸附气体时器件阻值变化图半导体气敏传感器类型及结构电阻型半导体气敏传感器半导体气敏传感器一般由三部分组成：敏感元件、加热器和外壳。按其制造工艺来分有烧结型、薄膜型和厚膜型三类。图气敏半导体传感器的器件结构9(a)烧结型气敏器件；(b)薄膜型器件；(c)厚膜型器件这些器件全部附有加热器，它的作用是将附着在敏感元件表面上的尘埃、油雾等烧掉，加速气体的吸附，从而提高器件的灵敏度和响应速度。由于加热方式一般有直热式和旁热式两种，因而形成了直热式和旁热式气敏元件。图直热式气敏器件的结构及符号(a)结构；(b)符号图旁热式气敏器件的结构

6、及符号(a)旁热式结构；(b)符号气敏传感器应用半导体气敏传感器由于具有灵敏度高、响应时间和恢复时间快、使用寿命长以及成本低等优点，从而得到了广泛的应用。按其用途可分为以下几种类型：气体泄露报警、自动控制、自动测试等。9表半导体气敏传感器的各种检测对象气体第一章实验内容1、实验目的加强对《传感器原理及工程应用》中所学知识的理解；锻炼自己的动手能力；提高自己的学术修养和学习兴趣；培养严谨的实验态度。通过学习传感器及其相关知识，意识到传感器是一种十分有用的器件，故选择了气敏传感器，制作一件简易的家庭可燃性气报警器。2、实验准备通过调研，我们知道可燃性气体检测用传感器又称为气体

7、传感器或气敏元件主要用于工业中天然气、煤气、石油化工等部门的易燃、易爆、有毒、有害气体的检测，并进行自动控制及安全报警。在防治公害方面，则用于检测污染的气体；在家庭中则主要用于煤气报警及火灾报警。而家用可燃气体报警器也可以叫做燃气报警器，主要用于检测家庭煤气泄漏，防止煤气中毒和煤气爆炸事故的发生。可燃性气体检测报警装置广泛应用在国民经济的各个领域，同时在人们的日常生活中，在保证家庭安全方面也起到了不可忽视的作用。9可燃气体报警器按照使用环境可以分为工业用气体报警器和家用燃气报警器，按自身形态可分为固定式可燃气体报警