通。
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调节可调电阻RP可改变⑤端的电压预定值，从而调节 其灵敏度，使①、②两端导通。＋12V电压加至继电器， 使继电器得电，触点J1-1吸合，从而控制排风扇电源的 开关，使排风扇自动排风。同时②端输出的＋12V电压
经电R源4限电流压和，稳此压微二音极器管是V有D3源（的5V（）自稳带压音后源提）供，微此音时器便HTD
对检测仪表有以下三条基本要求：
1、测量值要正确反映被控变量的值，误差不 超过规定的范围；
2、在环境条件下能长期工作，保证测量值的 可靠性；
3、测量值必须迅速反映被控变量的变化，即 动态响应比较迅速。
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第一节 可燃性气体报警器
可燃性气体报警器由传感器和报警器二 部分组成。
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传感器的加热电压直接由
变压器次级（6V）经R12将 压提供；工作电压由全波
整流后，经C1滤波及R1、 VZ5稳压后提供。
传感器负载电阻由R2及R3 组成（更换R3大小，可调 节控制信号与待测气体的
浓度的关系）。R4、VD6、 C2及IC1组成开机延时电路， 调整使其延时为60s左右
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加热极兼电极
SnO2烧结体 3
41
3
1
2
4
2
(a)结构
直热式气敏器件结构及符号
(b)符号
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旁热式气敏器件的结构及符号如下图所示，它的特点 是将加热丝放置在一个陶瓷管内，管外涂梳状金电极作测 量极，在金电极外涂上SnO2等材料。旁热式结构的气敏传 感器克服了直热式结构的缺点，使测量极和加热极分离， 而且加热丝不与气敏材料接触，避免了测量回路和加热回 路的相互影响，器件热容量大，降低了环境温度对器件加 热温度的影响，所以这类结构器件的稳定性、 可靠性都 较直热式器件好，国产QM-N5型和日本费加罗TGS＃812、 813型等气敏传感器都采用这种结构。
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。
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接触燃烧式气体敏感元件
A
的桥式电路如图。图中F1是检
F2
M
F1
测元件；F2是补偿元件，其作 用是补偿可燃性气体接触燃烧 D
C
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，
传感器是连续测定设备四周空气中可燃 性气体额体积百分含量，转换成电信号， 传送到报警器发出报警信号。
可燃性气体传感器有两种形式：
一种是半导体气敏传感器，另一种是催 化反应热式传感器。
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半导体气敏传感器由于具有灵敏度高、 响应时间和恢复时间快、使用寿命长以及成 本低等优点，从而得到了广泛的应用。 按 其用途可分为以下几种类型：气体泄露报警、 自动控制、自动测试等。 表10-1给出了半 导体气敏传感器的应用举例。
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表10-1 气敏传感器主要检测对象及应用场所
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报警器的显示值是采用国际标准，以％LEL为 计量单位。其意义是以可燃气体的爆炸下限浓 度为100％，仪器检测出来的可燃气体浓度值 折算成％LEL显示出来。
例如，丙稀气体，它的爆炸下限浓度为2.4％， 则显示值100％LEL表示空气中含有丙稀的浓度 为2.4％，达到爆炸下限浓度，就会发生爆炸。 若报警器显示50 ％LEL，则表示空气中含有丙 稀的浓度为1.2％。
目前流行的定性模型是：原子价控 制模型、表面电荷层模型、晶粒间界势 垒模型。
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（一）工作原理
半导体气敏传感器的结构如右图所示。 一组为工作电极，另一组为加热电极兼工作电极。
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半导体气敏传感器是利用气体在半导 体表面的氧化和还原反应导致敏感元件阻 值变化而制成的。当半导体器件被加热到 稳定状态，在气体接触半导体表面而被吸 附时，被吸附的分子首先在表面物性自由 扩散，失去运动能量，一部分分子被蒸发 掉，另一部分残留分子产生热分解而固定 在吸附处（化学吸附）。
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（2）旁热式SnO2气敏元件
加热器
电极
6
1
加热器电阻值一 般为30Ω～40Ω
4
2
3
SnO2烧结体
5
瓷绝缘管
（a）结构
（b）符号
旁热式气敏器件结构及符号
Ø18.4 100目不锈钢网
45°
4 3
5
23
2
6
45°
17
Ø1
7
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气敏元件外形和引出线分布
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（二）应用
1、自动排风扇控制器
11
器 件 电 阻 / k
10 0
器 件加 热
稳 定状 态
50
响 应 时 间 约 1 m in以 内 氧 化型
5
还 原型
加 热开 关
2 m in 4 m in 大 气中
吸 气时
图 10-3 N型半导体吸附气体时器件阻值变化图
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由于空气中的含氧量大体上是恒定的， 因此氧的吸附量也是恒定的，器件阻值也相对 固定。若气体浓度发生变化，其阻值也将变化。 根据这一特性，可以从阻值的变化得知吸附气 体的种类和浓度。半导体气敏时间(响应时间) 一般不超过1min。N型材料有SnO2、ZnO、TiO 等，P型材料有MoO2、CrO3等。
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当氧化型气体吸附到N型半导体上，还原 型气体吸附到P型半导体上时，将使半导体载 流子减少，而使电阻值增大。当还原型气体 吸附到N型半导体上，氧化型气体吸附到P型 半导体上时，则载流子增多，使半导体电阻 值下降。图10-3表示了气体接触N型半导体时 所产生的器件阻值变化情况。
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2、简易酒精测试仪
右图为简易酒精测试仪。
其加热及工作电压都是5V， 加热电流约125mA。传感 器的负载电阻为R1及R2， 其输出直接结LED显示驱动 器LM3914。当无酒精蒸气， 其上的输出电压很低，随 着酒精蒸气的浓度增加， 输出电压也上升，则 LM3912的LED（共10个） 亮的数目也增加。
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。
输 150 出 电 100 压
/ 50 mV
一般情况下，预警设定点应设置在20 ％LEL或 40 ％LEL处，也可以根据情况自行设定，但不 得大于60 Байду номын сангаасLEL。
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一、半导体气体传感器
气体敏感元件，大多是以金属氧化 物半导体为基础材料。当被测气体在该 半导体表面吸附后，引起其电学特性(例 如电导率)发生变化。
气敏传感器气敏元件的工作原理十 分复杂，有不同的解释模型。
（防止初始稳定状态误动
作）。
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使IC4当输达出到高报电警平浓，度此时信，号I使C1V的T22端导为通高，电继平电， 器吸合（起动排气扇）；组成排气扇延迟电
路 I起C4，振输使，出I其C高4输出电出现平使低使V电ICT平21、 导后I通C13或0组s截才成止使的交J压释替控放出振；现荡另，器外则， LED（红色）产生闪光报警信号。 LED（绿 色）为工作指示灯。
第十章 常用传感器的应用
可燃性气体报警 压力测量 液位测量 流量测量
气体成分分析
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在自动化系统中，各种工艺变量的获得，都要 通过检测元件（传感器），它直接响应被测工 艺变量，并输出一个对应关系的信号。
对于检测仪表来说，检测、变送与显示是三个 独立部分，也可以只用其中两个部分。当然检 测、变送与显示也可以有机地结合为一体。
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触媒
Al2O3载体 Pt丝
元件
(0.8-2)mm
(a)元件的内部示意图 (b)敏感元件外形图 接触燃烧式气敏元件结构示意图
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2、检测原理
对铂丝线圈通以电流，使其保持高温 （300～400℃）。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。
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气敏元件工作时必须 加热，其目的是：
加速被测气体的吸附、 脱出过程；
烧去气敏元件的油垢
或污垢物，起清洗作 用；
控制不同的加热温度
能对不同的被测气体 具有选择作用。
加热温度与元件输出
的灵敏度有关。如右
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气敏元件一般工作在200～400℃的 高温。
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3、化学实验室有害气体鉴别
下图所示为有害气体鉴别器的电路。 MQS2B是烟雾、有害气体传感器，平时 阻值较高（10kΩ左右）。当有烟雾或有 害气体进入时，阻值急剧下降。
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MQS2B的A、B两端电压下降时，＋ 12V电压经MQS2B的压降减少，使得B的 电压升高，经电阻R1和RP分压、R2限流 加到开关集成电路TWH8778的⑤端。当 ⑤端电压达到预定值时，①、②两端导
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