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第二章 硬件的选择
2.1 可燃气体的传感器
气体传感器是一种能够感知环境中气体成分的敏感器件,它将气体种类及其浓度有关
的信息转换成电信号,根据这些电信号的强弱便可获得与待测气体在环境中存在的有关信
息,从而可以进行检测、监控、报警,有的还可通过接口电路与计算机组成自动检测控制
和报警系统。
合适的气体传感器阵列对提高系统的性能至关重要。根据不同的分类标准,气体传感
器的分类有很多种方法,有根据工作原理分类的气体传感器。如固态电解质气体传感器、
半导体气体传感器、电化学气体传感器、表面波气体传感器、金属栅MOS气敏元件、光纤
气体传感器、红外气体传感器等。其中半导体气体传感器在实际应用中应用范围最为广泛,
它是用具有半导体特性的金属氧化物材料制成的气敏元件,当其与某种气体接触时,表面
吸附的气体导致半导体载流子浓度发生变化,引起电导率变化,电阻值也随之变化,根据
这种变化可以检测出气体的成分和浓度,因此半导体式气敏元件可视为是一种气敏电阻器。
其中,旁热式SnO气敏器件最为常用。
旁热式气敏器件是一个表面烧结有SnO厚膜气体敏感层的薄壁陶瓷管,敏感层两端设
有一对金电极,分别用铂铱合金丝引出后焊接在管座插腿上,在薄壁陶瓷管内装有一根绕
成螺旋形的镍铬合金电阻丝作为加热器,电阻值为30~40欧。传感器工作时,电阻丝通电
发热,将薄壁陶瓷管上SnO敏感层加热至200℃-400℃,这时氧化锡气敏器件电阻值较小,
并能够提高传感器的响应速度。由于薄壁陶瓷管热容量大,减少了环境温度变化、气流流
动对传感器工作的影响。这种结构器件,克服了直热式器件的缺点,其测量极与加热丝分
开,避免了测量回路与加热回路之间的相互影响;而且器件热容量大,降低了环境气氛对
器件加热温度的影响,并容易保持Sn02材料结构稳定。所以这种类型器件的稳定性和可靠
性较直接式器件有较好的改进。
目前,国产MQ-6型气敏器件就是采用这种结构。与其他型号的传感器相比,MQ-6半导
体气体传感器的主要优点是响应速度快、稳定性好、能耗少、寿命长,能够满足我们快速
检测的需要。
2.2 MQ-6 的结构和测量电路
MQ-6 气敏元件的结构和外形如图 2.1 所示(a 或 b),由微型陶瓷管、SnO 敏感层,测