气敏传感器简介

2002年,第10期,类别:电子产品与器件

    日本根本特殊化学株式会社生产的气敏传感器，分为热线型、半导体型和热传导型三类，用于对可燃性气体如ＣＯ、ＣＨ4、Ｈ2、Ｃ2Ｈ5ＯＨ和ＣＯ2、ＮＯ、ＮＯ2等不可燃性气体的检测。本文介绍热线型气敏传感器的工作原理及应用。
    一、原理介绍  
    结构：这种传感器的敏感组件由铂丝组成，它被一种能使可燃气体氧化的特殊催化剂覆盖。使用两只这样的元件来比较，一个元件对外界气体很敏感，而另一个元件对外界隔离保持原始态不变。通过两元件的比较使电桥失衡，因而有信号输出。
    检测原理：当一种可燃气体到达敏感元件的表面时，由于表面保持３００～４００℃的高温，所以就产生氧化反应。这种氧化反应使得元件表面的温度上升，这个上升值比例于特殊被测气体的能量。上升的温度传到元件内部的加热铂线圈，继而又使它的电阻增加。另一方面，由于另一元件表面没氧化所以电阻不变。这种情况导致电桥线路的不平衡，因而获得一个信号输出。输出电压的水平不但取决于被测气体的种类，而且还表现了一种与气体浓度相关的较好的线性。
    二、特性及参数
    １． 热线型气体传感器ＮＡＰ－５５Ａ／５０Ａ
    ＮＡＰ５５Ａ对所有可燃性气体都很灵敏，而ＮＡＰ－５０Ａ只对酒精不敏感。传感器电源电压：ＤＣ２．５０Ｖ±０．２５Ｖ 或ＡＣ２．５０Ｖ±０．２５Ｖ。电流（在２．５Ｖ供电时）：１６０～１８０ｍＡ。输出电压：－３５～＋３５ｍＶ。工作环境：温度为－１０℃～＋５０℃，湿度小于９５％ＲＨ。
    ２． 催化型不完全燃烧气体传感器ＮＡＰ－７０
    ＮＡＰ７０只对一氧化碳和氢气有高灵敏度，对其他气体则是低灵敏度。电桥电源电压为２．４Ｖ±０．１２Ｖ，传感器可以采用交流或直流电压，但从稳定性考虑，应使用稳定的直流电源。电桥消耗电流为２０～４０ｍＡ。ＮＡＰ－７０型传感器提供了足够的输出电压，可以检测出低至几百ｐｐｍ的ＣＯ气体浓度。另外，使用了一种特殊的催化剂，使传感器对ＣＯ气体在更低的加热温度下获得更高的可能灵敏度。
    传感器电源电压：ＤＣ２．４０Ｖ±０．１２Ｖ 或ＡＣ２．４０Ｖ±０．１２Ｖ。电流（在２．４Ｖ供电时）：２０～４０ｍＡ。工作时的环境：温度为－１０℃～＋５０℃，湿度小于９５％ＲＨ。
    ３． 热线型气体传感器ＮＡＰ－１１ＡＦＬ
    ＮＡＰ－１１ＡＦＬ是一种可以检测火炉或其他烟雾设备中所含的低浓度ＣＯ气体的热线型气体传感器，对低浓度范围的ＣＯ气体具有很高的灵敏度（小于２００ｐｐｍ）。
    传感器电源电压：小于１５Ｖ（ＤＣ或ＡＣ）。
    加热器电压：在加热时为５．５Ｖ±０．３Ｖ，在正常工作时为０．８Ｖ±０．０４Ｖ（ＡＣ或ＤＣ）。
    加热器电流：在加热时（电压为５．５Ｖ）为１７０ｍＡ～１９０ｍＡ，在正常工作时（电压为０．８Ｖ）为２５ｍＡ～４０ｍＡ。
    工作时的环境：温度为－１０℃～＋７０℃，湿度小于９５％ＲＨ。
    三、应用实例
    下面是这些传感器进行气体检测控制的实例，可以构成气体泄露和火灾报警控制系统。
    图１为应用ＮＡＰ－５５Ａ／６６Ａ构成的气体检测器
    图２为ＮＡＰ－７０构成的ＣＯ气体检测器
    图３为ＮＡＰ－１１ＡＦＬ构成的ＣＯ气体检测器
    图３中Ａ、Ｂ两点之间的校正线在完成校正后必须去掉。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　?重庆  潘建