常用传感器简原理与应用实例(气、光、压、温、红外等PPT文档格式.ppt

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11/11/20222第一节可燃性气体报警器l可燃性气体报警器由传感器和报警器二部分组成。

l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。

l可燃性气体传感器有两种形式：

l一种是半导体气敏传感器，另一种是催化反应热式传感器。

11/11/20223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。

11/11/20224表表10-1气敏传感器主要检测对象及应用场所气敏传感器主要检测对象及应用场所11/11/20225l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。

l例如，丙稀气体，它的爆炸下限浓度为2.4，则显示值100LEL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50LEL，则表示空气中含有丙稀的浓度为1.2。

l一般情况下，预警设定点应设置在20LEL或40LEL处，也可以根据情况自行设定，但不得大于60LEL。

11/11/20226

（2）旁热式）旁热式SnO2气敏元件气敏元件加热器电阻值一般为3040电极加热器瓷绝缘管旁热式气敏器件结构及符号SnO2烧结体123456（a）结构（b）符号7100目不锈钢网18.412312345674545气敏元件外形和引出线分布11/11/2022711、接触燃烧式气敏元件的结构、接触燃烧式气敏元件的结构用用高高纯纯的的铂铂丝丝,绕绕制制成成线线圈圈,为为了了使使线线圈圈具具有有适适当当的的阻阻值值（12）,）,一一般般应应绕绕10圈圈以以上上。

在在线线圈圈外外面面涂涂以以氧氧化化铝铝或或氧氧化化铝铝和和氧氧化化硅硅组组成成的的膏膏状状涂涂覆覆层层,干干燥燥后后在在一一定定温温度度下下烧烧结结成成球球状状多多孔孔体体。

将将烧烧结结后后的的小小球球,放放在在贵贵金金属属铂铂、钯钯等等的的盐盐溶溶液液中中,充充分分浸浸渍渍后后取取出出烘烘干干。

然然后后经经过过高高温温热热处处理理,使使在在氧氧化化铝铝（氧氧化化铝铝一一氧氧化化硅硅）载载体体上上形成贵金属触媒层形成贵金属触媒层,最后组装成气体敏感元件。

最后组装成气体敏感元件。

二、接触燃烧气敏传感器11/11/20228除除此此之之外外,也也可可以以将将贵贵金金属属触触媒媒粉粉体体与与氧氧化化铝铝、氧氧化化硅硅等等载载体体充充分分混混合合后后配配成成膏膏状状,涂涂覆覆在在铂铂丝丝绕绕成成的的线线圈圈上上,直直接接烧烧成成后后备备用用。

另另外外，作作为为补补偿偿元元件件的的铂铂线线圈圈,其其尺尺寸寸、阻阻值值均均应应与与检检测测元元件件相相同同。

并并且且,也也应应涂涂覆覆氧氧化化铝铝或或者者氧氧化化硅硅载载体体层层,只只是是无无须须浸浸渍渍贵贵金金属属盐盐溶溶液液或或者者混混入入贵贵金属触媒粉体金属触媒粉体,形成触媒层而已。

形成触媒层而已。

11/11/20229触媒Al2O3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11/11/202210l2、检测原理、检测原理l对铂丝线圈通以电流，使其保持高温对铂丝线圈通以电流，使其保持高温（300400）。

可燃性气体）。

可燃性气体（H2、CO、CH4等等）与空气中的氧接触，发生氧化反应，产生与空气中的氧接触，发生氧化反应，产生反应热反应热（无焰接触燃烧热无焰接触燃烧热），使得作为敏感材料，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下，空气中可燃性气体的浓度都不太高（低于低于10），可燃性气体可以完全燃烧，可燃性气体可以完全燃烧，其发热量其发热量与可燃性气体的浓度有关与可燃性气体的浓度有关。

11/11/202211l空气中可燃性气体浓度愈大，氧化空气中可燃性气体浓度愈大，氧化反应反应（燃烧燃烧）产生的反应热量产生的反应热量（燃烧热燃烧热）愈愈多，铂丝的温度变化多，铂丝的温度变化（增高增高）愈大，其电愈大，其电阻值增加的就越多。

因此，只要测定作阻值增加的就越多。

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

但是，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，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。

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。

高检测元件的响应特性。

11/11/202212接接触触燃燃烧烧式式气气体体敏敏感感元元件件的的桥桥式式电电路路如如图图。

图图中中F1是是检检测测元元件件；

F2是是补补偿偿元元件件，其其作作用用是是补补偿偿可可燃燃性性气气体体接接触触燃燃烧烧以以外外的的环环境境温温度度、电电源源电电压压变变化化等等因因素素所所引引起起的的偏偏差差。

工工作作时时，要要求求在在F1和和F2上上保保持持100mA200mA的的电电流流通通过过，以供可燃性气体在检测元件以供可燃性气体在检测元件F1AF2F1MR1R2CBDW2W1E0上发生氧化反应上发生氧化反应（接触燃烧接触燃烧）所需要的热量。

当检测元所需要的热量。

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

11/11/202213就可以就可以测得测得A、B间的电间的电位差位差E，并由此求得空气并由此求得空气中可燃性气体的浓度。

中可燃性气体的浓度。

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

感应特性曲线如图。

1.0接触燃烧式气敏元件的感应特性00.20.40.60.850100150输出电压/mV丙烷乙醇异丁烷丙酮环己烷气体浓度（XLEL）A、B两点间的电位差与可燃性气体的浓度两点间的电位差与可燃性气体的浓度m成成比例。

如果在比例。

如果在A、B两点间连接电流计或电压计，两点间连接电流计或电压计，11/11/202214三、温差火灾报警传感器l下图为温差火灾报警传感器，它由两个温度传感器组成。

一个温度传感器安装在金属板上，利用金属板来检测异常温度。

另一个温度传感器安装在塑料壳内，它检测正常室温。

在无火情时，两温度传感器的温度相同，输出与温度成比例的电压基本相同，无报警信号输出。

当由火情时，安装在金属板上的温度传感器受热而温度升高较快，另一个温度上式较慢，则输出温度差的电压信号。

当温度差的电压信号达到一定值时，就可以发出报警信号。

11/11/202215四、烟雾传感器l烟雾比气体分子大得多，可以利用微粒的特点来检测。

l烟雾传感器以烟雾的有无来决定是否输出信号，不能定量地进行测量。

11/11/202216烟雾传感器的两种类型：

（1）散射式原理如右图所示。

在发光管和光敏元件之间设置遮光屏，无烟雾时接受不到光信号，有烟雾时借微粒的散射光使光敏元件发出电信号。

这种传感器的灵敏度与烟雾种类无关。

11/11/202217l

（2）离子式l原理如右图所示。

l用放射性同位素镅Am241放射出微量的射线，使附近空气电离，当平行板电极有直流电压时，产生离子电流IK。

有烟雾时，微粒将离子吸附，而且微粒也吸收射线，其结果是离子电流IK减少。

若有另一个密封有纯净空气的离子室作为参比元件，将两者的离子电流比较就可以清除外界干扰，得到可靠的检测结果。

这种传感器的灵敏度与烟雾的种类有关。

11/11/202218五、传感器的采样方式l

（1）依靠空气中的可燃气体自然扩散的方式来进行检测。

l

（2）在传感器内装小型吸气泵，强制吸引由工艺装置泄漏出来的可燃气体进入传感器进行检测。

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