题目传感器作业姓名王磊
学号********* 班级电气094 日期2011/11/1
接触燃烧式气体传感器
1、检测原理
可燃性气体(H2、CO 、CH4等)与空气中的氧接触，发生氧化反应，产生反应热(无焰接触燃烧热)，使得作为敏感材料的铂丝温度升高，电阻值相应增大。

一般情况下，空气中可燃性气体的浓度都不太高(低于10％)，可燃性气体可以完全燃烧，其发热量与可燃性气体的浓度有关。

空气中可燃性气体浓度愈大，氧化反应(燃烧)产生的反应热量(燃烧热)愈多，铂丝的温度变化(增高)愈大，其电阻值增加的就越多。

因此，只要测定作为敏感件的铂丝的电阻变化值(ΔR)，就可检测空气中可燃性气体的浓度。

但是，使用单纯的铂丝线圈作为检测元件，其寿命较短，所以，实际应用的检测元件，都是在铂丝圈外面涂覆一层氧化物触媒。

这样既可以延长其使用寿命，又可以提高检测元件的响应特性。

接触燃烧式气体敏感元件的桥式电路如图。

图中F1是检测元件；F2是补偿元件，其作用是补偿可燃性气体接触燃烧以外的环
境温度、电源电压变化等因素所引起的偏差。

工作
时，要求在F1和F2上保持100mA ～200mA 的电流
通过，以供可燃性气体在检测元件F1上发生氧化
反应(接触燃烧)所需要的热量。

当检测元件F1与
可燃性气体接触时，由于剧烈的氧化作用(燃烧)，
释放出热量，使得检测元件的温度上升，电阻值相
应增大，桥式电路不再平衡，在A 、B 间产生电位
差E 。

⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-∆+++=)()()(21121210R R R R R R R R E E F F F F F 因为F R ∆很小，可以在分母中省去，并且有2211R R R R F F =
则 ()()F F F F F R R R R R R R R E E ∆⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛⎥⎦⎤⎢⎣⎡++=12212110 如果令))(/(212110F F R R R R R E k ++=
则 F F F R R R k E ∆⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛=21 这样，在检测元件F1和补偿元件F2的电阻比RF2/RF1接近于1的范围内，A ，B 两点间的电位差E ，近似地与ΔRF 成比例。

在此，ΔRF 是由于可燃性气体接触燃烧所产生的温度变化(燃烧热)引起的，是与接触燃烧热(可燃性气体氧化反应热)成比例的，即F R ∆可以用下面的公式来表示
C
Q m C R F ραρ
ρ=∆H =∆T =∆ ρ，C 和α的数值与检测元件的材料、形状、结构、表面处理方法等因素有关。

Q 是由可燃性气体的种类决定。

因而，在一定条件下，都是确定的常数。

则
kmb E = )(C
Q m b ρα= 即A 、B 两点间的电位差与可燃性气体的浓度m 成比例。

如果在A 、B 两点间连接电流计或电压计，就可以测得A 、B 间的电位差E ，并由此求得空气中可燃性气体的浓度。

若与相应的电路配合，就能在空气中当可燃性气体达到一定浓度时，自动发出报警信号，其感应特性曲线如
图。

2、结构
用高纯的铂丝,绕制成线圈,为了使
线圈具有适当的阻值(1Ω～2Ω),一般
应绕10圈以上。

在线圈外面涂以氧化铝
或氧化铝和氧化硅组成的膏状涂覆层,
干燥后在一定温度下烧结成球状多孔体。

将烧结后的小球,放在贵金属铂、钯等的盐溶液中,充分浸渍后取出烘干。

然后经过高温热处理,使在氧化铝(氧化铝一氧化硅)载体上形成贵金属触媒层,最后组装成气体敏感元件。

除此之外,也可以将贵金属触媒粉体与氧化铝、氧化硅等载体充分混合后配成膏状,涂覆在铂丝绕成的线圈上,直接烧成后备用。

另外，作为补偿元件的铂线圈,其尺寸、阻值均应与检测元件相同。

并且,也应涂覆氧化铝或者氧化硅载体层,只是无须浸渍贵金属盐溶液或者混入贵金属触媒粉体,形成触媒层而已。

触媒Al O 载体
Pt 丝
元件
(0.8-2)mm
(b)敏感元件外形图
接触燃烧式气敏元件结构示意图
(a)元件的内部示意图
3、应用举例：家用可燃性气体报警电路
该图是设有串联蜂鸣器的应用电
路。

随着环境中可燃性气体浓度的增加，
气敏元件的阻值下降到一定值后，流入蜂
鸣器的电流，足以推动其工作而发出报警
信号。