气敏传感器的应用研究

摘 要：目前，气敏传感器已被广泛应用于生活中各种气体的检测，从气敏传感器的基本应用出发，介绍了气敏传感器的结构、基本工作原理和测试电路，并列举了气敏传感器的典型应用。

关键词：气敏传感器；测试电路；电子鼻

中图分类号：G712 文献标识码：A

近年来，气敏传感器在医疗、空气净化、家用燃气、工业生产等领域得到了普遍应用，气敏传感器主要包括半导体气敏传感器、接触燃烧式气敏传感和电化学气敏传感器等，其中用得最多的是半导体气敏传感器。气敏传感器最主要的作用是保障生产生活的安全，防止各种突发事件，可以检测酒精气体、瓦斯气体、一氧化碳、烷类气体、氧气等。

一、气敏传感器

气敏传感器俗称“电子鼻”，是一种检测特定气体的传感器，它将气体种类及其与浓度有关的信息转换成电信号，获得待测气体在环境中的存在情况，从而可以进行检测、监控、报警。

例如，在空气中出现酒精气体，酒精气体吸附在半导体表面，导致传感器电学特性发生变化，例如，电阻值发生变化，因此，利用半导体材料与气体相接触时，材料电阻发生变化的效应来检测气体的成分或浓度。

二、气敏传感器的内部结构

由于气体种类繁多，性质各不相同，因此，能实现气―电转换的传感器种类很多，但它们结构大致相同，由金属引脚、塑料底座、烧结体即气敏元件、不锈钢防爆网、加热电极、工作电极构成，气敏传感器结构和电路图符号如图1所示，1.引脚2.塑料底座3.烧结体4.不锈钢防爆网5.加热电极6.加热电极。

（a）气敏传感器结构 （b）气敏传感器结构（电极）

（c）气敏传感器电路图符号

图1 气敏传感器结构和电路图符号

三、基本测试电路和检测电路模型

气敏传感器的测试电路包括两部分，即气敏元件的加热回路和测试回路。加热回路工作电压不高，3V～10V之间，但必须稳定。否则，将导致加热丝的温度变化幅度过大，使气敏元件的工作点漂移，影响检测准确性。测试回路是应用电路的主体部分。当电路上电，加热丝加热后，随着环境中气体浓度的增加，气敏元件的阻值下降，导致输出端电压的变化，利用此电压可以检测出气体的浓度。

图2 气敏传感器基本测试电路

典型的检测电路模型包括信号获取电路、信号驱动电路、报警电路，报警电路可以产生脉冲信号，去驱动蜂鸣器或者喇叭，产生声音报警，也可以驱动放光二极管，产生光报警，提示空气中出现被检测气体。

图3 气敏传感器检测电路模型

四、气敏传感器应用

气敏传感器应用十分广泛，在交通中的典型应用是酒精检测，典型产品是防酒后驾车控制器，也用于交通路口的酒驾检测，在车内也可在点火按钮和变速杆处设置酒精传感器，该装置可以在驾驶员启动汽车时，测试驾驶员手掌分泌的汗液是否含有酒精，在司机和乘客的座位上也安装了酒精传感器，用来监测汽车座舱内空气中的酒精含量。

参考文献：

[1]金发庆.传感器技术与应用[M].机械工业出版社，2012.

[2]孙建民，杨清梅.传感器技术[M].清华大学出版社，2005.