8通道數字源表測試氣敏電阻案例項目簡介

項目背景

某研究院，為防護設備提供定制化傳感器，需要對不同氧化物等氣敏材料進行分選，急需要高效的檢測方案。

項目痛難點

被測氣敏材料種類多樣

多種氣敏材料需要在同一氣體條件下進行比對

確定氣敏材料最佳工作時電學條件

什么是氣敏電阻、氣敏傳感器？

1、氣敏傳感器說明

氣敏電阻是一種將檢測到的氣體的成分和濃度轉換為電信號的傳感器，它是利用某些半導體吸收某種氣體后發生氧化還原反應制成的。目前有三類氣敏電阻傳感器：接觸燃燒式傳感器、電化學氣敏、半導體氣敏傳感器。

a）、接觸燃燒式傳感器

檢測元件一般為鉑金屬絲（也可表面涂鉑、鈀等稀有金屬催化層），使用時對鉑絲通以電流，保持300℃～400℃的高溫，此時若與可燃性氣體接觸，可燃性氣體就會在稀有金屬催化層上燃燒，因此，鉑絲的溫度會上升，鉑絲的電阻值也上升；通過測量鉑絲的電阻值變化的大小，就知道可燃性氣體的濃度。

b）、電化學氣敏傳感器

一般利用液體（或固體、有機凝膠等）電解質，其輸出形式可以是氣體 直接氧化或還原產生的電流，也可以是離子作用于離子電極產生的電動勢。

c）、半導體氣敏傳感器

具有靈敏度高、響應快、穩定性好、使用簡單的特點，應用極其廣泛；半導體氣敏元件有N型和P型之分。它的主要品種有：金屬氧化物氣敏電阻，復合氧化物氣敏電阻，陶瓷氣敏電阻等。它是利用氣體的吸附而使半導體本身的電導率發生變化這一機理來進行檢測的。人們發現某些氧化物半導體材料如SnO2、ZnO、Fe2O3、MgO、NiO、BaTiO3等都具有氣敏效應。

表面敏感型當施加電壓時，半導體材科溫度升高，被吸附的氧接受了半導體中的電子形成了O2或O2原性氣體H2、CO、CH4存在時，使半導體表面電阻下降，電導上升，電導變化與氣體濃度成比倒。NiO為p型半導體，氧化性氣體使電導下降，對O2敏感。ZnO半導體傳感器也屬于此種類型。

容積控制型的是晶格缺陷變化導致電導率變化，電導變化與氣體濃度成比例關系。Fe2O8、TiO2屬于此種，對可燃性氣體敏感。

熱線性傳感器，是利用熱導率變化的半導體傳感器，施加電壓半導體變熱，表面吸氧，使自由電子濃度下降，可燃性氣體存在時，由于燃燒耗掉氧自由電子濃度增大，導熱率隨自由電子濃度增加而增大，散熱率相應增高，使Pt 絲溫度下降，阻值減小，P t絲阻值變化與氣體濃度為線性關系。

非電導型的FET場效應晶體管氣體傳感器，Pd —FET．場效應晶體管傳感器，利用Pd 吸收H z 并擴散達到半導體Si 和Pd的界面，減少Pd 的功函，這種對H2、CO敏感。

2、氣敏傳感器應用領域

a）、民用領域：

廚房、住房、大樓等建筑，采用硫化氫傳感器、二氧化碳傳感器、煙霧傳感器、臭氧傳感器、一氧化碳氣體傳感器，進行安防報警。

b）、工業領域：

石化行業硫化物、氮化物、氨氣氯氣的檢測；電力行業電力變壓器周邊的電離出的氫氣；窯爐氧氣、酒駕檢測、食品F敗等

c）、環境監測：

用傳感器檢測氮的氧化物、硫的氧化物、氯化氫等引起酸雨的氣體；二氧化碳傳感器、氟里昂等檢測溫室效應氣體等

方案說明

測試要求

a）、實時測試多種材料在同一氣體條件下的電阻值的反應靈敏度

b）、不同材料電阻值在Ω、KΩ、MΩ跨度大

c）、I/V曲線掃描

d）、上位機實時顯示各不同氣敏電阻R/t曲線，并可記錄存檔

檢測方案結構

方案一、8臺S100臺式源表同步測試

方案二、1003C+2*CS400

3槽主機、2塊4通道板卡共8通道同步測試

選型依據

以量程為標準，對精度無特殊要求

S100

CS400

核心指標測試原理

輸出恒流源I，并測試兩端電壓，透過R=U/I計算自動得出電阻值

掃描及圖示

責任編輯：tzh