第七章 新型气体传感器

各类气体传感器介绍

各类气体传感器介绍 一、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：International Electrotechnical Committee）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”。国家标准GB 7765—87给传感器的定义是：能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。此处的可用输出信号，一般即指易于处理和传输的电信号。从这个角度也可以说传感器即为将非电信号转换成电信号的器件。当然，可以预料，将来的“可用信号201D或许是光信息或者是更先进、更实用的其他信息。 本文主要介绍气体传感器的工作原理及应用场合，并对气体传感器的发展方向进行一些介绍。 二、工作原理 传感器之所以具有能量信息转换的机能，在于它的工作机理是基于各种物理的、化学的和生物的效应，并受相应的定律和法则所支配。了解这些定律和法则，有助于我们对传感器本质的理解和对新效应传感器的开发。传感器工作物理基础的基本定律和法则有以下四种类型： （1）守恒定律。包括能量、动量、电荷量等守恒定律。这些定律，是我们探索、研制新型传感器时，或在分析、综合现有传感器时，都必须严格遵守的基本法则。 （2）场的定律。包括运动长的运动定律，电磁场的感应定律等，气相互作用与物体在空间的位置及分布状态有关。一半可由物理方程给出，这些方程可做诶许多传感器工作的数学模型。例如：利用静电场定律研制的电容式传感器；利用电磁感性定律研制的自感、互感、电涡流式传感器；利用运动定律与电池感应定律研制的磁电式传感器等。利用场的定律构成的传感器，其形状、尺寸（结构）决定了传感器的量程、灵敏度等主要性能，故此类传感器可统称为“结构型传感器”。 （3）物质定律。它是表示各种物质本身内在性质的定律（如胡克定律、欧姆定律等），通常以这种物质所固有的物理常数加以描述。因此，这些常数的大小决定着传感器的主要性能。如：利用半导体物质法则—压阻、热阻、磁阻、光阻、湿阻等效应，可分别做成压敏、热敏、光敏、湿敏等传感器件；利用压电晶体物质法则—压电效应，可制成压电、声表面波、超声波传感器等等。这种基于物质定律的传感器，可统称为“物性型传感器”。这是当代传感器技术领域中具有广阔发展前景的传感器。 （4）统计法则。它是把围观系统与宏观系统联系起来的物理法则。这些法则，常常与传感器的工作状态有关，它是分析某些传感器的理论基础。这方面的研究尚待进一步深入。 气体传感器（Gas Sensor）是以气敏器件为核心组成的能把气体成分转换成电信号的装置。它具有响应快，定量分析方便，成本低廉，实用性广等优点，应用越来越广。 气体种类繁多，性质各异，因此，气体传感器种类也很多。按待检气体性质可分为：用于检测易燃易爆气体的传感器，如氢气、一氧化碳、瓦斯、汽油挥发气等；用于检测有毒气体的传感器，如氯气、硫化氢、砷烷等；用于检测工业过程气体的传感器，如炼钢炉中的氧气、热处理炉中的二氧化碳；用于检测大气污染的传感器，如形成酸雨的NO x、CH4、O3，家庭污染如甲醛等。按气体传感器的结构还可分为干式和湿式两类；按传感器的输出可分为电阻式和费电阻式两类；按检测院里可分为电化学法、电气法、光学法、化学法几类，如图：

气体传感器的特性

气体传感器的特性、分类与应用 气体传感器是一种将某种气体体积分数转化成对应电信号的转换器。探测头通过气体传感器对气体样品进行调理，通常包括滤除杂质和干扰气体、干燥或制冷处理仪表显示部分 从工作原理、特性分析到测量技术，从所用材料到制造工艺，从检测对象到应用领域，都可以构成独立的分类标准，衍生出一个个纷繁庞杂的分类体系，尤其在分类标准的问题上目前还没有统一，要对其进行严格的系统分类难度颇大。接下来了解一下气体传感器的主要特性： 气体传感器的特性 1、稳定性 稳定性是指传感器在整个工作时间内基本响应的稳定性，取决于零点漂移和区间漂移。零点漂移是指在没有目标气体时，整个工作时间内传感器输出响应的变化。区间漂移是指传感器连续置于目标气体中的输出响应变化，表现为传感器输出信号在工作时间内的降低。理想情况下，一个传感器在连续工作条件下，每年零点漂移小于10%。 2、灵敏度

灵敏度是指传感器输出变化量与被测输入变化量之比，主要依赖于传感器结构所使用的技术。大多数气体传感器的设计原理都采用生物化学、电化学、物理和光学。首先要考虑的是选择一种敏感技术，它对目标气体的阀限制（TLV-thresh-oldlimitvalue）或最低爆炸限（LEL-lowerexplosivelimit）的百分比的检测要有足够的灵敏性。 3、选择性 选择性也被称为交叉灵敏度。可以通过测量由某一种浓度的干扰气体所产生的传感器响应来确定。这个响应等价于一定浓度的目标气体所产生的传感器响应。这种特性在追踪多种气体的应用中是非常重要的，因为交叉灵敏度会降低测量的重复性和可靠性，理想传感器应具有高灵敏度和高选择性。 4、抗腐蚀 性抗腐蚀性是指传感器暴露于高体积分数目标气体中的能力。在气体大量泄漏时，探头应能够承受期望气体体积分数10~20倍。在返回正常工作条件下，传感器漂移和零点校正值应尽可能小。气体传感器的基本特征，即灵敏度、选择性以及稳定性等，主要通过材料的选择来确定。选择适当的材料和开发新材料，使气体传感器的敏感特性达到最优。 气体传感器的分类 半导气体传感器

气体传感器介绍

气体传感器介绍 1气体传感器简介 1、稳定性 2、灵敏度 3、选择性 4、抗腐蚀性 2气体传感器分类 1气体传感器简介 气体传感器是电子鼻系统的核心，通常安装在探测头内。从本质上讲，气体传感器是一种将某种气体浓度转化成对应电信号的转换器。探测头通过气体传感器对气体样品进行调理，通常包括滤除杂质和干扰气体、作干燥或制冷处理、样品抽吸、甚至对样品进行化学处理以便化学传感器进行更快速的测量。 采样方法直接影响传感器的响应时间。目前，气体的采样方式主要是通过简单扩散法，或是将气体吸入检测器。简单扩散是利用气体天然向四处传播的特性。目标气体穿过探头内的传感器，产生一个正比于气体浓度的信号。由于扩散过程渐趋减慢，所以扩散法需要探头的位置非常接近于测量点。扩散法的一个优点是它将气体样本直接引入传感器而无需物理和化学变换。 样品吸入式探头通常用于采样位置接近处理仪器或排气管道的情况，这种技术可以为传感器提供一种速度可控的稳定气流，所以在气流大小和流速经常变化的情况下，这种方法较值得推荐。将测量点的气体样本引到测量探头可能经过一段距离，距离的长短主要是根据传感器的设计。但采样线较长会加大测量滞后时间，该时间是采样线长度和气体从泄漏点到传感器之间流动速度的函数。对于某 SiH以及大多数生物溶剂，气体和汽化物样品量可能会因种目标气体和汽化物如 4 为它们的吸附作用甚至凝结在采样管壁上而减少。 在任何情况下，探头及其内部气体传感器都必须能够检测某给定值以上的气体浓度，并发出报警信号;或者说，当气体浓度低于给定值时，探头不允许发出警报。经常误警会使人对传感器的可靠性产生怀疑，而忽略正确发出的警报，最终可能造成严重的后果。 在介绍气体传感器之前，有必要先对气体传感器的一些特性作一介绍:

物联网传感器实验系统软件使用说明书

ATOS物联网传感器实验系统 使用说明书 上海讯连电子科技发展有限公司 2011年10月

目录 1概述 (4) 1.1背景 (4) 1.2应用领域与使用对象 (4) 1.4参考方案 (4) 1.5术语与缩写解释 (4) 2系统综述 (5) 2.1传感器分类 (5) 2.2软件系统功能简介 (5) 2.3性能 (6) 2.4版权声明 (6) 3运行环境 (6) 3.1硬件设备要求 (6) 3.2支持软件 (6) 4软件操作说明 (7) 4.1安装以及使用前的准备 (7) 4.2 软件启动与登陆 (7) 4.2.1功能描述 (7) 4.2.2界面字段解释 (7) 4.2.3操作说明 (8) A）串口配置功能Serial (8) B）进入实验按钮功能Experiment (10) B1：实验一温湿度传感器实验 (11) B2：实验二光强传感器实验 (14) B3：实验三流量传感器实验 (17) B4：实验四霍尔传感器实验 (20) B5：实验五压力传感器实验 (23) B6：实验六气体压力传感器实验 (26) B7：实验七雨滴传感器实验 (29) B8：实验八火焰传感器实验 (32) B9：实验九震动传感器实验 (35) B10：实验十噪声传感器实验 (38) C）进入图书资源按钮功能Library (41) C1：资料一TINYOS开发环境 (42) C2：资料二WINCE平台 (43) C3：资料三Zigbee开发环境 (43) C4：资料四辅助工具 (44) C5：资料五驱动程序 (44) C6：资料六芯片和传感器手册 (45)

C7：资料七演示中心 (45) C8：资料八应用软件源码 (46) D）退出程序按钮 (46) 4.3 LabVIEW函数库 (47) 4.3.1函数库介绍 (47) 4.3.2如何编写一个应用程序 (49) 4.3.3 应用范例 (49) 5.0出错处理和恢复 (49)

第七章 光电传感器习题答案

?第七章光敏传感器 ?1．光电效应通常分为哪几类？简要叙述之。与之对应的光电器件有哪些？ ?2．半导体内光电效应与入射光频率的关系是什么？ 3．光电倍增管产生暗电流的原因有哪些？如何降低暗电流？?4．试述光电倍增管的组成及工作原理？ ?5．简述光敏二极管和光敏三极管的结构特点、工作原理及两管的区别？ ?6．为什么在光照度增大到一定程度后，硅光电池的开路电压不再?随入射照度的增大而增大？硅光电池的最大开路电压为多少？?7．试举出几个实例说明光电传感器的实际应用，并进行工作原理的分析。 答案： 一、光电效应分为两类：外光电效应和内光电效应 外光电效应：入射光子被物质的表面所吸收，并从表面向外部释放电子的一种物理现象。基于外光电效应的光电器件有光电管、光电倍增管。 内光电效应 当光照在物体上，使物体的电导率发生变化，或产生光生电动势的现象。分为光电导效应（如：光敏电阻）和光生伏特效应（如光电池、光电二极管、光电三极管）。 二、、对于不同的本征半导体材料，禁带宽度Eg不同，对入射光的波

长或频率的要求也不同，一般都必须满足： 对于杂质半导体： Ei为杂质电离能 三、 1、欧姆漏电 欧姆漏电主要指光电倍增管的电极之间玻璃漏电、管座漏电和灰尘漏电等。欧姆漏电通常比较稳定，对噪声的贡献小。在低电压工作时，欧姆漏电成为暗电流的主要部分。 在使用光电倍增管时，保证管壳和所有连接件的清洁干燥是十分必要的。 2、热发射 由于光电阴极材料的光电发射阈值较低，容易产生热电子发射，即使在室温下也会有一定的热电子发射，并被电子倍增系统倍增。 要减小热电子发射，应选用热发射小的阴极材料，并在满足使用的前提下，尽量减小光电阴极的面积，降低光电倍增管温度。 3、残余气体放电 光电倍增管中高速运动的电子会使管中的残余气体电离，产生正离子和光子，它们也将被倍增，形成暗电流。这种效应在工作电压高时特别严重，使倍增管工作不稳定。

各类气体传感器的原理、结构及参数

各类气体传感器的原理、结构及参数 气体传感器是气体检测系统的核心，通常安装在探测头内。从本质上讲，气体传感器是一种将某种气体体积分数转化成对应电信号的转换器。探测头通过气体传感器对气体样品进行调理，通常包括滤除杂质和干扰气体、干燥或制冷处理、样品抽吸，甚至对样品进行化学处理，以便化学传感器进行更快速的测量。 气体种类繁多，性质各异，因此，气体传感器种类也很多。按待检气体性质可分为：用于检测易燃易爆气体的传感器，如氢气、一氧化碳、瓦斯、汽油挥发气等；用于检测有毒气体的传感器，如氯气、硫化氢、砷烷等；用于检测工业过程气体的传感器，如炼钢炉中的氧气、热处理炉中的二氧化碳；用于检测大气污染的传感器，如形成酸雨的NOx、CH4、O3，家庭污染如甲醛等。按气体传感器的结构还可分为干式和湿式两类；按传感器的输出可分为电阻式和费电阻式两类；按检测院里可分为电化学法、电气法、光学法、化学法几类。 半导体气体传感器 半导体气体传感器可分为电阻型和非电阻型(结型、MOSFET型、电容型)。电阻型气敏器件的原理是气体分子引起敏感材料电阻的变化；非电阻型气敏器件主要有M()s二极管和结型二极管以及场效应管(M()SFET)，它利用了敏感气体会改变MOSFET开启电压的原理，其原理结构与ISFET离子敏传感器件相同。 电阻型半导体气体传感器 作用原理 人们已经发现SnO2、ZnO、Fe2O3、Cr2O3、MgO、NiO2等材料都存在气敏效应。用这些金属氧化物制成的气敏薄膜是一种阻抗器件，气体分子和敏感膜之间能交换离子，发生还原反应，引起敏感膜电阻的变化。作为传感器还要求这种反应必须是可逆的，即为了消除气体分子还必须发生一次氧化反应。传感器内的加热器有助于氧化反应进程。SnO2薄

几种气体传感器的研究进展

一、前言 1964 年，由Wickens 和Hatman 利用气体在电极上的氧化还原反应研制出了第一个气敏传感器，1982年英国Warwick 大学的Persaud 等提出了利用气敏传感器模拟动物嗅觉系统的结构，自此后气体传感器飞速发展，应用于各种场合，比如气体泄漏检测，环境检测等。现在各国研究主要针对的是有毒性气体和可燃烧性气体，研究的主要方向是如何提高传感器的敏感度和工作性能、恶劣环境中的工作时间以及降低成本和智能化等。 下面简单介绍各种常用的气体传感器的工作原理和一些常用气体传感器的最新的研究进展。 二、气体传感器的分类和工作原理 气体传感器主要有半导体传感器（电阻型和非电阻型）、绝缘体传感器（接触燃烧式和电容式）、电化学式（恒电位电解式、伽伐尼电池式），还有红外吸收型、石英振荡型、光纤型、热传导型、声表面波型、气体色谱法等。 电阻式半导体气敏元件是根据半导体接触到气体时其阻值的改变来检测气体的浓度；非电阻式半导体气敏元件则是根据气体的吸附和反应使其某些特性发生变化对气体进行直接或间 接的检测。 接触燃烧式气体传感器是基于强催化剂使气体在其表面燃烧时产生热量，使传感器温度上升，这种温度变化可使贵金属电极电导随之变化的原理而设计的。另外与半导体传感器不同的是，它几乎不受周围环境湿度的影响。电容式气体传感器则是根据敏感材料吸附气体后其介电常数发生改变导致电容变化的原理而设计。 电化学式气体传感器，主要利用两个电极之间的化学电位差，一个在气体中测量气体浓度，另一个是固定的参比电极。电化学式传感器采用恒电位电解方式和伽伐尼电池方式工作。有液体电解质和固体电解质，而液体电解质又分为电位型和电流型。电位型是利用电极电势和气体浓度之间的关系进行测量；电流型采用极限电流原理，利用气体通过薄层透气膜或毛细孔扩散作为限流措施，获得稳定的传质条件，产生正比于气体浓度或分压的极限扩散电流。 红外吸收型传感器，当红外光通过待测气体时，这些气体分子对特定波长的红外光有吸收，其吸收关系服从朗伯—比尔（Lambert－Beer）吸收定律，通过光强的变化测出气体的浓度：

汽车雨刮器的自动控制系统设计及实现

汽车雨刮器的自动控制系统设计与实现 设计总说明 本次设计的汽车自动雨刷省去了人为手动操作雨刷的问题，能够自动感应雨量并进行相应的工作。自动雨刷用雨滴传感器作为检测器来感应雨量的大小，把感应信号传给单片机，通过软件的控制驱动芯片自动调节电机的正反转与转动频率。此次设计采用40引脚的单片机AT89S52，设计中运用ULN2003AN驱动芯片来驱动步进电机的运转，克服了电机在低频工作时的噪音大，震动大的缺点。本次设计在一定的程度上为驾驶者提供了舒适性和安全性的保障，避免了由于驾驶者手动操作雨刷的不当而带来的交通安全问题，同时也大大的提高了汽车雨刷的全面性与可靠性。 在汽车智能雨刮系统中由于两个雨刮电机的转速不可能完全一样，就存在两个雨刮摆动不同步的问题。本文在分析了模糊控制理论及雨刮同步摆动规则的基础上，提出了一种基于模糊控制的汽车智能雨刮系统。该系统将转速偏差和转速偏差变化量模糊化为模糊控制器的输入语言变量，根据所制定的一套模糊控制规则来选择控制PWM的输出语言变量，并以此通过脉宽调制技术来驱动直流电机，使两个雨刮同步摆动。 关键词：雨滴传感器；步进电机；单片机；雨刮器

Car Wiper Blade Design and Implementation of Automatic Control System Design Description The design of the automatic wipers is improved further in the traditional manual based on. Automatic wiper with rain sensor as the detector size induced precipitation, the induction signal is sent to the single chip microcomputer. reversing and turning frequency automatic adjusting motor through the control of the software driver. The design is based on the 40pin of the mic AT89S52. That use of ULN2003AN to drive the stepper motor driver chip design operation. The pulse width modulation’s chopper driver mode. Thus greatly overcome the noise when the motor work in the low frequency , vibration faults. Provide comfort and safely guarantee this design in a certain extent for the driver, to avoid the traffic safety problem caused by the driver manually operated wiper improper. At the same time also greatly improve the comprehensiveness and reliability of automobile windshield wiper. In intelligent windscreen wiper system of automobile, As the problem of technics, rotate speed of two electro motors are not the same completely, so there are the problems that two wiper blades swing ansynchronous. In the thesis, a intelligent windscreen wiper system of automobile based on fuzzy control is presented, by analyzing fuzzy control theory and synchronous swing rules of windscreen wiper. The speed

新型气体热导传感器及其应用设计重点

2007芷第7期 仪表技术与传感器 Insmtment Technique and Sensor 2007 No.7 新型气体热导传感器及其应用设计 ‘ 刘殿素,吴言荪,欧勇 (重庆大学电气工程学院,重庆400044 摘要:气体热导传感器是利用被测组分和参考气的热导系数不同而响应的浓度型传感器。文中介绍了一种新型气体 热导传感器TCS208F的特点、结构及指标,由于其输出是微弱信号,所以设计出其信号调理电路。传感器检测到的微弱信号由测量电桥调理输出,通过集成芯片AM402中的仪表放大器进行差分放大,由于远距离传输的需要,再将电压信号送入U/I变换器转换成0。20mA的工业标准电流信号,最后再把电流信号转换为电压信号送入单片机。 关键词:热导传感器;TCS208F;AM402;信号调理 中图分类号:TP212文献标识码:B 文章编号:1002—1841(200707—0005—02 Applicable Design of New Type Thermal Conductivity Sensor for Gases LIU Dian-su,WU Yan-SLID,OU Yong (College of Electrical EnoneeriIlg,Chongqing University,Chongqing 400044,China Abstract:Thermal conductivity sensor for gases is concentration sensoy that measure the thermal conductivity coefficient of the 8ain-fled gas different fwm the reference

传感器设计

泡沫液位传感器课程设计 摘要：泡沫是一种特殊的两相流形态，其力学、热学、光学等多种性能均与单相气体或液体有很大区别，由于泡沫的形成机理多样、性质变化复杂，至今尚无完善的研究理论体系，泡沫的液位测量在国内外也是一个空白，本文主要设计了一种液位控制器，它以8051作为控制器，通过8051单片机和模数转换器等硬件系统和软件设计方法，实现具有液位检测报警和控制双重功能，并对液位值进行显示，一种基于传热原理的测量泡沫液位的传感器，介绍了传感器的构造和原理，以及测量误差和动态响应的计算分析。 关键词：泡沫；液位检测；传感器；两相流； Abstract：The foam is a special phase com pared w ith liqu id and gas．It ha s m any dif f erent cha r acters in m ech anics，therm oties，photology and soon，For different methods to generate fo amsand its special mechanism，even today there have not created a perfect theory system to deal with foam mediums．Foam level meas urement is also nearly to be all unreachable field by now．A kind of foam level sensor based on thermoties theory has be endeveloped，Introduces its structure 、principle 、analyses error and dynam icresponse of sensor． Key Words ： Foam ；Level Detecting ；Sensor；8051Single chip microcomputer；

气体传感器——外文翻译

本科生毕业设计 外文资料翻译 题目传感器技术 专业 ************** 班级 ******** 姓名 ******* 指导教师 ************** 所在学院 ************ 附件1.外文资料翻译译文;2.外文原文

多传感器数据融合的多分类器系统 一、引言 在许多应用识别和自动识别的模式中，从不同的传感器监测物理现象提供的免费信息中获得数据是很罕见的。对这类信息的适当组合通常就叫做数据或者信息的融合，而且可以提高分类决策的准确性和信赖度相对于那些基于单个数据源的任何单独的决策。 之前我们已经介绍过Learn++，一种以整体分类为基础的方法，作为一种有效的自动分类算法是能逐步学习的。该算法能够获得额外的数据，在分类系统设计好后就能变成有用的数据了。为了实现增量学习，Learn++生成一个整体的分类器（专家），其中每个分类器都是作为前面的数据库。为了认清数据融合和增量学习之间概念的相似性，我们讨论了数据融合的一些类似的方法：聘用一个正义专家，从提供的数据中训练每个数据，然后战略性的结合他们的输出。我们能发现这些系统的性能在决策应用中是很重要的而且向来是优于那些基于单一的数据源决策的决策在一些基准和真实的数据源世界。 这样一个系统中的应用很多，其中的数据是从相同的应用程序所产生的多种来源（或多个传感器）提供的可能包含补充信息中获得的。例如，在对管道做非破坏性评估时，缺陷信息可从涡流，磁泄漏的图像，超声波扫描，热成像获得，或者几个不同的诊断信息可从不同的医学检测获得，如血液分析心电图，脑电图或者医疗成像设备，如超声波，磁共振或正电子扫描等。直观的，如果来自多个来源的信息可以适当的结合起来，那么分类系统（检测是否有缺陷，或是否可以做出诊断决定）的性能可以得到改善。所以，增量学习和数据融合涉及学习不同的数据集。在增量学习中补充信息必须提取新的数据集，其中可能包含新的分类实例。而在数据融合中补充信息也必须提取新的数据集，其中可能包含代表数据使用不同的特点。 传统的方法一般是根据概率理论（叶贝斯定理，卡尔曼滤波），或登普斯特-谢弗（DS）和它的变化，其中主要用于军事上的应用开发，特别是目标检测和跟踪，如决策理论。以整体分类为基础的方法寻求一个新的和更通用的解决方案提供更广泛的应用。还应当指出的是，在一些应用中如上述的无损检测和医疗诊断等，从不同的来源获得的数据可能已产生不同的物理方式，并因此获得的功能可能是不一样的。虽然在这种情况下使用概率或者决策理论的方法会变得更加的复杂，但异构的功能可以很容易的被安置整体的系统，讨论如下。 一个集成系统结合了集中不同的分类和特定的输出。分类的多样性可以允许使用略有不

雨滴传感器的设计

雨滴传感器的设计 雨滴传感器主要是用来检测是否下雨及雨量的大小。主要用于汽车智能灯光（AFS 统、汽车自动雨刷系统、智能车窗系统。 当汽车在雨雪天等恶劣天气下行车时，由雨滴传感器向自动灯光系统（AFS）系统微电脑提供信号，微电自动调整前照灯的宽度、远近度，明暗度；同时天窗系统也会自动关闭车窗。为确保驾驶员在雨天具有良好的视线，汽车挡风玻璃上装有自动雨刷，随雨雪量的变化自动调整雨刷开闭时间和频率，确保行车安全。 1.传感器原理 现在的雨滴检测刮雨器，将雨滴传感器检测出的雨量变成电信号，根据电信号的大小，自动设定刮雨器的工作时间间隔，控制刮雨器的动作。在这个系统中雨滴传感器的作用最重要。 2.传感器的组成 雨滴传感器由振动板、压电元件、放大电路、壳体及阻尼橡胶构成，如图2-1所示。 振动板的功用是接收雨滴冲击的能量， 按自身固有振动频率进行弯曲振动， 并将振动传 递给内侧压电元件上， 压电元件把从振动板传递来的变形转换成电压。 雨滴检测用传感器上 、引言 现在,汽车中已经安装了越来越多的传感器以增加主动和被动安全性，一种具有极高的市场渗透性的传感器是雨水传感器，以增加舒适性和安全性[1]。据统计,全世界雨天行车有7%的事故是由于驾驶员手动操作雨刷引起的，采用雨水感应式自动雨刷控制系统使驾驶员免除手动操作雨刷的麻烦，有效地提高了雨天行车的安全性。 国内外许多汽车厂商研制以雨水传感器为基础的汽车自动雨刷控制系统，来代替传统的机械结构的雨刮器。如果开发出行使中检测到雨滴后, 雨刮器就自动工作的高性能的传感器,至少可以将现在的雨刮器减少3个开关。现在开发的雨滴检测雨刮器，将雨滴传感器检出的雨水强度实时测量值变成电信号，根据电信号 的大小，自动设定雨刮器工作的时间间隔，控制雨刮器动作。 目前市场上的雨水传感器大都是依据以下三种工作原理制成的：利用压电振子的传感器、利用静电电容的传感器、利用光强变化的传感器。第一种和第二种是要把雨水传感器安装在汽车的外面，雨滴直接滴在传感器上，第三种把雨水传感器安装在风挡玻璃驾驶室一侧，通过雨滴滴落在玻璃上引起反射光强的变化感应传

雨滴传感器设计说明书

雨滴传感器设计说明书 产品名称： 班级： 小组成员： 指导教师：

一、实现功能： 1.汽车在雨天或雪天行驶时，车窗易被雨滴、雪片遮盖，妨碍驾驶员的视线。设置自动刮水系统，其中的雨滴传感器用于检测出雨量，并利用控制器将检测出的信号进行变换，根据变换后的信号自动地按雨量设定刮水器的间歇时间，以便随时控制刮水器电动机，确保了行车的前方视野。 2. 二、工作原理： 1、.zigbee板介绍 zigbee开发板是一款旨在开发、演示各种Zigbee相关产品应用的强大zigbee开发板，支持CC2430、CC2431等芯片的zigbee开发，但并不局限于此，板上丰富的硬件资源允许用户评估、开发、演示其它类型的射频产品等。 配套的zigbee母板是国内首款将zigbee协议分析仪、图形点阵LCD显示屏、语音电路、Joystick及多种传感器等硬件资源集成于一体的高性能zigbee开发板，其结构紧凑，性价比很高。用户可以方便地使用该套件的硬件资源和配套的zigbee stack协议栈源码、示例C51源码及各种评估软件等快速开发自己的应用系统。该zigbee开发板也可用于教学、实验等。 1.采用 TI 最新一代 ZIGBEE 芯片 CC2530

2.支持基于 IEEE802.15.4 的 ZIGBEE2007/PRO 协议 3.采用 WXL 标准的 20 芯双排直插模式接入网关主板和感知节点 实物图： 2、传感器模块 传感器介绍： 1、传感器采用双面材料，大面积5.0*4.0CM, 并用镀镍处理表面，具有对抗氧化，导电性，及寿命方面更好的性能; 2、比较器输出，信号干净，波形好，驱动能力强，过15mA; 3、配电位器调节灵敏度; 4、工作电压3.3V-5V 5、输出形式:数字开关量输出(0和1)和模拟量A0电压输出; 6、设有固定螺栓孔，方便安装 7、小板PCB尺寸: 3.2cmx 1.4cm 8、使用宽电压LM393比较器. 原理图：

气体传感器文献综述

气体传感器的发展概况 和发展方向 玛日耶姆·图尔贡 107551600545

气体传感器的发展概况和发展方向 【摘要】本文对气体传感器进行分类，介绍了半导体型气体传感器、电阻型气体传感器、非电阻型气体传感器等几种常见气体传感器的特性、总结了这些气体传感器的工作原理，并阐述这几种气体传感器在日常生活及特殊场合中的应用及其选用时的原则。探讨了气体检测仪器在检测对象、检测范围和检测方式上向小型化、智能化、多功能化和通用化等方面不断向前发展的方向。 【关键词】气体传感器；特性；应用；发展方向 一、前言 目前，随着人们环保意识的提高，环境问题日益受到政府和社会关注。环境问题变成了重要的民生问题，影响到人民生活幸福感，甚至环境问题严重威胁群众健康。 近年来生态环境污染状况日趋严重，各种工业废水，废气直接排入水体及空气，造成极为严重的环境污染。影响着人们的正常生活和生存发展，并导致环境污染的气体进行处理是十分急迫的问题。随着科学技术的发展,人们生活水平的提高,对气体传感器的需求已有所不同;同时,随着近年酸雨、温室效应、臭氧层破坏、环境污染等,严重影响了人类的健康和生存,这就给气体传感器提出了新的研究课题和增加了新的研究内容和难度。检测气体的种类由原来的还原性气体(H2、 C4、 H10、 CH4等)扩展到毒性气体(CO、NO2、 H2S、NO、NH3、 PH3等)以及食品有关的气体(鱼、肉鲜度(CH3)3、醋酸乙脂等)[1]。气体传感器作为气体检测最基础的部分，为了满足这些需求,气体传感器必须具有较高的灵敏度和选择性,重复性和稳定性要好,而且能批量生产,性能价格要高等。 随着人们环保意识的增强以及各国对有毒气体排放和污染物排放方面的严格立法，各种气体传感器正在得到越来越广泛的应用。目前，随着生命科学、人工智能、材料科学等学科的发展，气体传感器的应用领域越来越广泛，在大气监测、食品工业、汽车尾气快速实时测定、有毒气体检测安全检查和航空航天等方面，越来越多地显示出气体传感器的重要作用[2]。 二、气体传感器的发展概况 2.1气体检测仪 气体检测仪是一种气体泄露浓度检测的仪器仪表工具，主要是指便携式/手持式气体检测仪。主要利用气体传感器来检测环境中存在的气体种类。气体检测的目的是分析各种气体混合物中各组分的含量或其中某一组分的含量。气体检测仪表一般由传感器、信号放大、处理单元、显示单元以及控制单元组成，其中传感器是最关键的部分。 2.2传感器 传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。传感器按其基本效应可分为：物理传感器，化学传感器，生物传感器。按检测对象，化学传感器分为气体传感器、湿度传感器、离子传感器。 物理传感器 传感器生物传感器气体传感器 化学传感器离子传感器 湿度传感器

气体传感器及其在火灾探测中的应用

气体传感器及其在火灾探测中的应用 摘要：阐述了几种气体火灾探测器的工作原理、性能特点及其应用, 介绍了几种新型复合气体火灾探测器,探讨了气体火灾探测器的发展前景和趋势。 关键词：火灾探测器；气体火灾探测器；气体传感器。 一、气体火灾探测器概述 气体是火灾的早期特征之一, 研究气体探测器对于防治火灾有重意义。传统的火灾探测器中感温探测器，感烟探刷器，感火焰探测器其原理是基于火灾中温度变化或者利用火灾烟雾，火焰的电学，光学等物理特性来进行火灾识别。这种识别模式很难可靠地发现早期火灾，如感烟探测器不能探测到酒精火焰，感温探测器不易探测到阴燃火源。在现代高大空间建筑中，当存在遮挡和环境干扰的时候，常规的感烟、感温探测器由于火灾燃烧产物在空间传播受空间高度和面积的影响，很难对火灾发生快速响应。近年来，由于气体传感技术有了长足的进步，气体传感器相传统火灾探剧器结合形成多元参数复合探剧技术以及开发研究新型火灾气体传感器已成为火灾探测领域的新动向。目前, 用于检测火灾的气体主要有CO、CO2、NOX、甲烷、H2、H2O、胺( - NH2) 等。对于不同的气体和不同的应用场合, 所用的气体检测方法也不尽相同。可用作探测可燃性气体或可燃物燃烧生成气体传感器已有很多, 应用最广泛的主要有半导体气体传感器、红外吸收气体传感器、电化学传感器以及正在发展的智能气体传感器等。 二、气体传感器 2.1、半导体气体传感器 半导体气体传感器主要是以氧化物半导体作为基本材料, 使气体吸附于该半导体表面, 利用由此产生的电导率的变化而制作的器件。按检测不同气体特征量的方式, 半导体气体传感器大体分为电阻式和非电阻式两种, 见表1。电阻式半导体气体传感器用氧化锡、氧化锌等金属氧化物材料作为敏感元件, 利用其阻值的变化来检测气体的体积分数; 非电阻式半导体气体传感器采用氧化银、金属栅的场效应管、金属/ 半导体结型二极管等作为敏感元件, 利用它们与气体接触后的整流特性, 以及晶体管作用的变化进行表面单位的直接测定。自从1962 年半导体金属氧化物陶瓷气体传感器问世以来, 半导体气体传感器已经成为当今世界上产量最大、最具有实用价值的传感器之一。 表1 半导体气体传感器的分类 2.2、红外吸收式气体传感器

目前新型气体传感器的研究动态及其发展方向

目前新型气体传感器的研究动态及其发展方向 摘要：近年来，由于在工业生产、家庭安全、环境监测和医疗等领域对气体传感器的精度、性能、稳定性方面的要求越来越高，因此对气体传感器的研究和开发也越来越重要。随着先进科学技术的应用，气体传感器发展的趋势是微型化、智能化和多功能化。深入研究和掌握有机、无机、生物和各种材料的特性及相互作用，理解各类气体传感器的工作原理和作用机理，正确选择各类传感器的敏感材料，灵活运用微机械加工技术、敏感薄膜形成技术、微电子技术、光纤技术等，使传感器性能最优化是气体传感器的发展方向。 关键词：气体传感器智能化 气体传感器是气体检测系统的核心，通常安装在探测头内。从本质上讲，气体传感器是一种将某种气体体积分数转化成对应电信号的转换器。探测头通过气体传感器对气体样品进行调理，通常包括滤除杂质和干扰气体、干燥或制冷处理、样品抽吸，甚至对样品进行化学处理，以便化学传感器进行更快速的测量。 气体的采样方法直接影响传感器的响应时间。目前，气体的采样方式主要是通过简单扩散法，或是将气体吸入检测器。 简单扩散是利用气体自然向四处传播的特性。目标气体穿过探头内的传感器，产生一个正比于气体体积分数的信号。由于扩散过程渐趋减慢，所以扩散法需要探头的位置非常接近于测量点。扩散法的一个优点是将气体样本直接引入传感器而无需物理和化学变换。样品吸入式探头通常用于采样位置接近处理仪器或排气管道。这种技术可以为传感器提供一种速度可控的稳定气流，所以在气流大小和流速经常变化的情况下，这种方法较值得推荐。将测量点的气体样本引到测量探头可能经过一段距离，距离的长短主要是根据传感器的设计，但采样线较长会加大测量滞后时间，该时间是采样线长度和气体从泄漏点到传感器之间流动速度的函数。对于某种目标气体和汽化物，如SiH4以及大多数生物溶剂，气体和汽化物样品量可能会因为其吸附作用甚至凝结在采样管壁上而减少。 气体传感器是化学传感器的一大门类。从工作原理、特性分析到测量技术，从所用材料到制造工艺，从检测对象到应用领域，都可以构成独立的分类标准，衍生出一个个纷繁庞杂的分类体系，尤其在分类标准的问题上目前还没有统一，要对其进行严格的系统分类难度颇大。 1 主要特性 1.1 稳定性 稳定性是指传感器在整个工作时间内基本响应的稳定性，取决于零点漂移和区间漂移。零点漂移是指在没有目标气体时，整个工作时间内传感器输出响应的变化。区间漂移是指传感器连续置于目标气体中的输出响应变化，表现为传感器输出信号在工作时间内的降低。理想情况下，一个传感器在连续工作条件下，每年零点漂移小于10%。 1.2 灵敏度

基于单片机的自动感应式雨刮控制器设计与实现

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脉宽调制波的占空比，以决定ＰＷＭ的占空“８１．系统控制电路的软件框图如图４所示． 圈４系统软件控制流程图 ４实验分析 初步采用喷壶模拟雨量大小，并模拟了小雨、中雨、大雨３种情况，分别采集了传感器输出的电压信号和单片机输出的ＰＷＭ波形，如图５一图ｌＯ所示． 圈６雨量为小雨时输出ＰＷＭ波形图１０雨量为大雨时输出ＰＷＭ波形 （下转第１６４页）　万方数据

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基于单片机的自动感应式雨刮控制器设计与实现 作者：王研博， 杜坤梅， 张洁， WANG Yan-bo， DU Kun-mei， ZHANG Jie 作者单位：哈尔滨理工大学,电气与电子工程学院,黑龙江,哈尔滨,150040 刊名： 哈尔滨理工大学学报 英文刊名：JOURNAL OF HARBIN UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 年，卷(期)：2009,14(z1) 被引用次数：1次 参考文献(8条) 1.陈杰;黄鸿传感器与检测技术 2002 2.陈苗海侦察监视车及共光电传感器的发展现状[期刊论文]-激光与红外 2005(07) 3.李长顺汽车控制系统的传感器 1996(02) 4.熊慧;尤一鸣MC68单片机入门与实践 2006 5.漆海燕凯越自动雨刮控制系统[期刊论文]-汽车维修与保养 2005(05) 6.裴京礼汽车传感器的发展历程、应用现状及未来[期刊论文]-农业装备与车辆工程 2005(01) 7.胡兴军;子萌汽车传感器发展综述[期刊论文]-重型汽车 2004(02) 8.董辉汽车用传感器 2005 引证文献(1条) 1.张洁.王旭东.张思艳基于PWM的雨量感应式雨刮器电机起动电流的抑制[期刊论文]-哈尔滨理工大学学报2010(4) 本文链接：https://www.wendangku.net/doc/ed13989668.html,/Periodical_heblgdxxb2009z1048.aspx

传感器在气体检测方面的应用

传感器在气体检测方面的应用 摘要：本报告分为三个部分。第一部分简单介绍了气体传感器分类、原理和新发展；第二部分为如何选择正确的气体探测系统，大致介绍了如何确定方案及应注意的问题；第三部分介绍了市场上成型的SF6气体分解物检测方法及产品、其中对电调制非分光红外(NDIR)气体传感器进行了描述。 第一部分：气体传感器的分类和工作原理 1.1气体传感器的分类和工作原理 气体传感器主要有半导体传感器（电阻型和非电阻型）、绝缘体传感器（接触燃烧式和电容式）、电化学式（恒电位电解式、伽伐尼电池式），还有红外吸收型、石英振荡型、光纤型、热传导型、声表面波型、气体色谱法等。 （1）电阻式半导体气敏元件是根据半导体接触到气体时其阻值的改变来检测气体的浓度；非电阻式半导体气敏元件则是根据气体的吸附和反应使其某些特性发生变化对气体进行直接或间接的检测。 （2）接触燃烧式气体传感器是基于强催化剂使气体在其表面燃烧时产生热量，使传感器温度上升，这种温度变化可使贵金属电极电导随之变化的原理而设计的。另外与半导体传感器不同的是，它几乎不受周围环境湿度的影响。电容式气体传感器则是根据敏感材料吸附气体后其介电常数发生改变导致电容变化的原理而设计。 （3）电化学式气体传感器，主要利用两个电极之间的化学电位差，一个在气体中测量气体浓度，另一个是固定的参比电极。电化学式传感器采用恒电位电解方式和伽伐尼电池方式工作。有液体电解质和固体电解质，而液体电解质又分为电位型和电流型。 （4）电位型是利用电极电势和气体浓度之间的关系进行测量；电流型采用极限电流原理，利用气体通过薄层透气膜或毛细孔扩散作为限流措施，获得稳定的传质条件，产生正比于气体浓度或分压的极限扩散电流。 （5）红外吸收型传感器，当红外光通过待测气体时，这些气体分子对特定波长的红外光有吸收，其吸收关系服从朗伯—比尔(Lambert－Beer)吸收定律，通过光强的变化测出气体的浓度：I =I 0exp[(?αmLC + β+ γL +δ) （1） 式中，am—摩尔分子吸收系数；C—气体浓度；L—光和气体的作用长度；β—瑞利散射系数；γ—米氏散射系数；δ—气体密度波动造成的吸收系数；I0、I—分别是输入输出光强。 （6）声表面波传感器的关键是SAW(surface acoustic wave)振荡器，它由压电材料基片和沉积在基片上不同功能的叉指换能器所组成，由延迟型和振子型两种振荡器。SAW传感器自身固有一个振荡频率，当外界待测量变化时，会引起振荡频率的变化，从而测出气体浓度。 1.2新型传感器工艺 在微电子和微机械迅速发展的基础上，基于MEMS 的新型微结构气敏传感器，主要有硅基微结构气敏传感器和硅微结构气敏传感器。硅基微结构气敏传感器是衬底为硅，敏感层为非硅材料的微结构气敏传感器。主要有金属氧化物半导体、固体电解质型、电容型、谐振器型。 硅微结构：主要是金属氧化物－半导体－场效应管（MOSFET）型和钯金属－绝缘体－半导体（MIS）二极管型。MEMS 技术将传感器与IC 电路集成一起，而且精度高、体积小、质量轻功耗低、选择性高、稳定型高，同种器件之间的互换型高，可以批量生产。所以是传感器工艺的发展方向，而且基本所有的传感器都可以用MEMS 技术生产。随着MEMS 技术和纳米技术的发展，将会给气敏传感器的发展提供更广阔的的前景。同时实现传感器陈列，也就是电子鼻集成成为可能，并将有很大的发展空间，给传感器带来新的发展篇章。 第二部分：如何选择正确的气体探测系统 气体探测系统主要由传感器和控制系统组成。测量头中的传感器是整个系统的关键部位，它是决定其可靠性的重要因素之一。目前有以下几种气体探测技术：电化学技术、催化燃烧技术、化学纸带技术、固态金属氧化物技术、红外技术, 以及光电离技术等。 2.1.1电化学技术与催化燃烧技术 不同电化学气体传感器中所包含的不同成分决定了它可与相应的毒气发生反应，测量头可测量反应所产生的电流并将其转换成气体浓度值（ppm 或ppb）。催化传感器在涂有催化剂的小球上“燃烧”可燃性气体，测量头可测量电阻的增加并将其转换成最低爆炸下限的百分比，显示变化相应的读数一般以爆炸下限作为满量程。由于电化学型和催化燃烧型测量头具有相对较低的费用，它们通常被用于“源点”（即泄漏有可能发生的地方）处的测量。因此对泄漏的反应迅速并可连续探测（即由于连续采样不可能忽略泄漏）。另外，由于没有可移动部件，所以不会造成机械故障。但是，这两种类型的传感器也有缺点：一些气体传感器对与之相应的气体（即它们按照设计应该反应的气体）不反应，而是