气体检测毕设论文讲课.doc

引言 随着信息时代的到来，作为获取信息手段之一的传感器技术得到了显著的发展，其应用领域越来越广，对其要求越来越高，需求也越来越迫切。因此，了解并掌握各类传感器的基本结构、工作原理及特性是非常重要的。 由于传感器能将各种物理量、化学量和生物量等信号转变为电信号，使得人们可以利用计算机实现自动测量、信息处理和自动控制。但是它们都不同程度地存在温漂和非线性等影响因素。传感器主要用于测量和控制系统，它的性能直接影响系统性能的好坏。因此，不仅必须掌握各类传感器的结构、原理及其性能指标，还必须懂得传感器经过适当的接口电路调整才能满足信号的处理、显示和控制的要求，而且只有通过对传感器应用实例的原理和智能传感器实例的分析和了解，才能将传感器和信息通信以及信息处理结合起来，来适应传感器的生产、研制、开发和应用。另一方面，传感器的被测信号来自于各个应用领域，每个领域都为了提高生产力、提高工效和时效，各自都在开发研制适合应用的传感器，于是种类繁多的新型传感器及传感器系统不断涌现。可燃气体传感器便是其中重要的一类传感器。 现在，人们对可燃气体的使用越来越多，它给我们带来很多便利，但是如果不注意可燃气体的使用安全，可燃气体同样会给我们带来祸害。当空气中的可燃性气体达到一定浓度时就会发生自燃自爆的危险，波及面大，后果将十分严重。易燃易爆的可燃性气体泄露如不及时发现并处理，将会造成燃烧，爆炸，危及到人民生命财产的安全。因此，可燃性气体的检测在化工、石油、电力、环保等部门以及人们的日常生活中显得尤其重要。石化厂、煤气站、油库等场所对泄漏可燃气体的监控、报警是确保安全隐患的关键措施。近年来煤气爆炸事件时有发生，对人们的生命构成了严重的威胁，因此如果能放置一个可燃气体浓度检测装置，当有可燃气体泄露时进行报警，提醒人们采取补救措施就显得十分必要。 1 概述 可燃气体是人类使用比较多的一种能源，它给我们的生活带来方便的同时也会给我们带来潜在的安全隐患。随着人类的进步，各种先进技术被应用于安防当中。如今，人们一直在研究可燃气体的监测技术，经过多年的发展，现在有了众多灵敏度非常高的可燃性气体传感器，使人们更加容易、方便的检测到空气中的可燃气体的浓度。 单片微型计算机是现在智能电路中使用较多的器件，这种单片微型计算机简称单片机，它被应用于各种场合，给人们的生活带来了极大的方便。A/D转换器用于将现实中的模拟信号转化为数字信号。 2 可燃气体传感器 2.1 可燃气体传感器探测原理 气敏传感器是一种能感知环境中某种气体浓度的传感器，它利用化学、物理效应把某些气体的浓度信息变换成电信号。半导体式气敏元件是应用最广的气敏元件，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*2～400*2，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。 2.2 MQ-6的结构和测量电路 本次毕业设计用的是型号为MQ-6可燃气体传感器。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,测量电极和加热器构成的敏感元件固定在塑料或不锈钢制成的腔体内，加热器为气敏元件提供了必要的工作条件。封装好的气敏元件有6只针状管脚，其中4只用于信号取出，2只用于提供加热电流。 图2-1（a） MQ-6的结构和外形 图2-1（b） MQ-6的结构和外形 测量电路如图2-2所示： 图2-2 MQ-6的测量电路 2.3 MQ-6气体传感器的技术参数 (1)MQ-6的规格如表2-1，表2-2，表2-3和图2-3所示。 表2-1 标准工作条件 符号 参数名称 技术条件 备注 Vc 回路电压 ≤15V AC or DC VH 加热电压 5.0V±0.2V AC or DC RL 负载电阻 可调 RH 加热电阻 31Ω±3Ω 室温 PH 加热功耗 ≤900mW 表2-2 环境条件 符号 参数名称 技术条件 备注 Tao 使用温度 -10℃-50℃ Tas 储存温度 　-20℃-70℃