检测设备传感器简述(二)

电化学气敏传感器 一般利用液体（或固体、有机凝胶等）电解质，其输出形式可以是气体直接氧化或还原产生的电流，也可以是离子作用于离子电极产生的电动势。

半导体气敏传感器 具有灵敏度高、响应快、稳定性好、使用简单的特点，应用极其广泛；下面重点介绍半导体气敏传感器及其气敏元件

半导体气敏元件有 N 型和 P 型之分。 N 型在检测时阻值随气体浓度的增大而减小； P 型阻值随气体浓度的增大而增大。

像 SnO2 金属氧化物半导体气敏材料，属于 N 型半导体，在 200 ～ 300 ℃温度它吸附空气中的氧，形成氧的负离子吸附，使半导体中的电子密度减少，从而使其电阻值增加。当遇到有能供给电子的可燃气体（如 CO 等）时，原来吸附的氧脱附，而由可燃气体以正离子状态吸附在金属氧化物半导体表面；氧脱附放出电子，可燃**体以正离子状态吸附也要放出电子，从而使氧化物半导体导带电子密度增加，电阻值下降。可燃性气体不存在了，金属氧化物半导体又会自动恢复氧的负离子吸附，使电阻值升高到初始状态。这就是半导体气敏元件检测可燃气体的基本原理。

目前国产的气敏元件有 2 种。一种是直热式，加热丝和测量电极一同烧结在金属氧化物半导体管芯内；旁热式气敏元件以陶瓷管为基底，管内穿加热丝，管外侧有两个测量极，测量极之间为金属氧化物气敏材料，经高温烧结而成。

气敏元件的参数主要有加热电压、电流，测量回路电压，灵敏度，响应时间，恢复时间，标定气体（ 0.1% 丁烷气体）中电压，负载电阻值等。

QM-N5 型气敏元件适用于天然气、煤气、氢气、烷类气体、烯类气体、汽油、煤油、乙炔、氨气、烟雾等的检测，属于 N 型半导体元件。灵敏度较高，稳定性较好，响应和恢复时间短，市场上应用广泛。

QM-N5 气敏元件参数如下：标定气体（ 0.1% 丁烷气体，*佳工作条件）中电压≥ 2V ，响应时间≤ 10S ，恢复时间≤ 30S ，*佳工作条件加热电压 5V 、测量回路电压 10V 、负载电阻 RL 为 2K ，允许工作条件加热电压 4.5 ～ 5.5V 、测量回路电压 5 ～ 15V 、负载电阻 0.5 ～ 2.2K 。常见的气敏元件还有 MQ-31 （专用于检测 CO ）， QM-J1 酒敏元件等。

四 力敏传感器和力敏元件
力敏传感器的种类甚多，传统的测量方法是利用弹性材料的形变和位移来表示。随着微电子技术的发展，利用半导体材料的压阻效应（即对其某一方向施加压力，其电阻率就发生变化）和良好的弹性，已经研制出体积小、重量轻、灵敏度高的力敏传感器，广泛用于压力、加速度等物理力学量的测量。


五 磁敏传感器和磁敏元件
目前磁敏元件有霍尔器件（基于霍尔效应）、磁阻器件（基于磁阻效应：外加磁场使半导体的电阻随磁场的增大而增加。）、磁敏二极管和三极管等。以磁敏元件为基础的磁敏传感器在一些电、磁学量和力学量的测量中广泛应用。

在一定意义上传感器与人的感官有对应的关系，其感知能力已远超过人的感官。例如利用目标自身红外辐射进行观察的红外成像系统（夜像仪），黑夜中可 1000 米发现人， 2000 米发现车辆；热像仪的核心部件是红外传感器。

1991 年海湾战争中，伊拉克的坦克配置的夜视仪探测距离仅 800 米，还不及美英联军的一半，黑暗中被打得惨败是必然的。目前世界各国都将传感器技术列为优先发展的的重点。为了大幅度提供传感器的性能，将不断采用新结构、新材料和新工艺，向小型化、集成化和智能的方向发展。

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