SS1A非加热甲烷气体传感器.docx

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SS1A非加热甲烷气体传感器

SS-1.1A非加热甲烷气体传感器

SS-1.1A是采用纳米级SnO2进行合理的半导体掺杂，以微珠结构制成的非加热、低功耗、对甲烷高度灵敏的可燃气体传感器。

突出特点是低功耗、环境适应能力强（不怕油分子吸附）、对甲烷及液化石油气高度灵敏，主要应用于煤矿瓦斯监测、工业甲烷、天然气监测、以天然气为功力燃料的汽车安全监测、民用燃气泄漏报警、便携式气体探测仪等。

相关规格参数如下：

产品型号

SS-1.1A

检测气体

甲烷

检测范围

0.1%～2%

标准电路条件

电路电压

VI

6VDC

负载电阻

RL

51Ω

标准测试条件下电气特性

功耗

Ps

≤150mW

电流

Is

≤mA

标准测试条件

测试气体条件

Normalairat20±2℃

65±5%RH

电路条件

Vi6V±0.5VDC

工作电路：

响应特性：

静态功耗：

≤0.2W

环境条件：

温度-30℃～+50℃相对湿度≤95％

初期稳定时间：

≤3分钟

主要应用领域：

工业现场可燃气体报警器探测器

楼宇智能系统配套用燃气探头

环境监测仪

空调自动换气控制器

油改气汽车的监控

SS-1.1A非加热低功耗甲烷气体传感器产品说明书

    SS-1.1A是采用纳米级SnO2进行合理的半导体掺杂，以微珠结构制成的非加热、低功耗、对甲烷高度灵敏的可燃气体传感器。

由于其低功耗的特点，派生一些加热元件不可能达到的技术指标，经过多年可靠性实验，其性能指标超过了加热式、旁热式及催化燃烧式可燃气体传感器，是可燃气体传感器一个重要的分支。

一、综述

1、特点

• 低功耗☆寿命长（≥5年）

• 环境适应能力强（抗烟、酒精，不怕油分子吸附）

•  应用电路简单

• 对甲烷及液化石油气高度的灵敏性

• 高浓度可燃气体冲击时，传感器无影响

2、应用

☆煤矿瓦斯监测、工业甲烷、天然气监测☆民用燃气泄漏报警☆以天然气为动力燃料的汽车安全监测☆便携式气体探测仪

3、

结构

图1表示出SS-1.1A的结构，其基座由4J29可伐材料制成，引脚由可伐材料镀金，管帽由10#钢带制成。

外壳的丝网由150目的不锈钢防火阻燃材料构成（SUS316），这种结构可防止内部火花点燃2：

1的氢气/氧气气体产生的火花溢出外部。

注：

元件帽带标识方向为负极。

4、基本测试电路

图2表示SS-1.1A的测试电路。

V

I是加在传感器上的电压

VO是负载电阻RL上的电压输出

传感器的信号通过RL上电压的变化获得。

传感器电阻变化可通过公式：

RS=（VI-VO）·RL/VO获得。

5、工作条件

工作电压

6VDC

负载电阻

51Ω

传感器功耗

≤150mW

工作温度

—40℃~＋70℃

6、机械强度

• 拉力：

5KG在每个方向

• 振动：

（三个互相垂直的轴线上，在10~150~10Hz的频率循环，以9.81m/s2的加速度幅值、1倍频程/分的扫频速率各进行20次扫频循环）频率：

1000C/分；高度：

4mm，垂直方向一小时

• 冲击：

100G的加速度，重复5次

二、敏感特性

1、SS-1.1A对多种可燃气体的敏感特性

图3表示SS-1.1A对各种气体的反应关系Y轴代表的是传感气电阻RS（在目标气体中），RO（在空气中）的比

图4是表示测试电路VO的输出在不同气体及浓度下的变化曲线。

2、温湿度的影响

• 恒定湿热试验：

40℃,95%RH，96小时（见图5）。

Y轴表示VO的输出电压值。

图5恒定湿热实验

• 低温实验：

（-40℃,4小时）

低温实验记录

0#

1#

2#

3#

4#

5#

6#

7#

空气中（25℃,80%）

1.2

1.2

1.4

1.8

1.6

1.5

1.8

1.7

0℃

1.2

1.2

1.5

1.7

1.6

1.57

1.7

1.6

-7℃

Δ

Δ

Δ

1.6

Δ

1.6

Δ

Δ

-10℃

Δ

Δ

Δ

Δ

Δ

Δ

Δ

Δ

-15℃

Δ

Δ

Δ

Δ

Δ

Δ

Δ

Δ

-20℃

Δ

Δ

Δ

Δ

Δ

Δ

Δ

Δ

-25℃

※

※

※

※

※

※

※

※

-40℃（维持4小时）

※

※

※

※

※

※

※

※

0℃

1.4

1.0

1.6

2.0

1.9

1.7

2.0

2.1

加入0.7%CH4

3.3

3.4

3.5

3.7

3.4

3.5

3.7

3.6

20℃

1.5

1.5

1.2

1.8

1.5

1.7

1.5

1.5

通入0.65%CH4

3.6

3.7

3.6

3.9

3.5

3.4

3.8

3.6

通入1.2%CH4

3.8

3.9

3.9

4.1

3.7

3.7

3.9

3.7

注：

Δ※代表传感器输出出现振荡波型

其中Δ代表50秒内振荡2～3次※代表50秒内振荡1次

注：

在干燥的条件下（≤70%RH）VO输出会出现正弦振荡现象，振幅在0~2V之间的正弦振荡，这种状态对气敏特性没任何影响，反而进入了更低功耗状态，降低功耗尽40%，其特性见图6。

5V

4.04V

3.5V3.85V

2.5

0.04

清洁空气中注入气体甲烷浓度0.25%0.5%1.00%

图6

• 0℃环境下传感器工作状态记录

测试时间

条件

0#

1#

2#

3#

4#

5#

6#

7#

0小时

空气（25℃,80%RH）

1.5

1.6

1.6

1.5

1.5

1.4

1.7

1.4

12小时

0℃

1.45

1.54

1.56

1.55

1.51

1.50

1.60

1.39

17小时

0℃，0.7%CH4

3.7

3.6

3.5

3.7

3.8

3.6

3.7

3.5

17小时

0℃，0.49%CH4

3.3

3.3

3.2

3.4

3.5

3.3

3.3

3.3

17小时

0℃，0.77%CH4

3.5

3.47

3.36

3.59

3.66

3.48

3.56

3.47

17小时

0℃，0.15%C3H8

4.0

4.0

3.8

3.9

3.9

3.9

3.9

3.9

18小时

0℃，1%CH4

3.6

.6

3.5

3.7

3.7

3.6

3.7

3.5

25小时

0℃，0.6%CH4

3.4

3.5

3.4

3.5

3.5

3.6

3.6

3.3

36小时

-5℃，0.55%CH4

3.4

3.5

3.4

3.6

3.6

3.5

3.6

3.4

44小时

0℃，空气环境

1.5

1.6

1.6

1.6

1.6

1.6

1.7

1.4

60小时

-9℃，0.7%CH4

3.4

3.4

3.35

3.5

3.5

3.45

3.65

3.3

-12℃（传感器振荡）

～

～

～

～

～

～

～

～

-12℃，通0.6%CH4

3.3

3.4

3.3

3.4

3.4

3.4

3.5

3.1

84小时

-8℃，通0.6%CH4

3.4

3.47

3.37

3.59

3.56

3.46

3.6

3.3

-8℃，通0.55%CH4

3.4

3.4

3.36

3.54

3.55

3.45

3.63

3.29

100小时

-8℃，通1.1%CH4

3.6

3.6

3.51

3.66

3.7

3.6

3.8

3.45

回到22℃，75%RH，通0.6%CH4

3.5

3.5

3.3

3.5

3.6

3.5

3.6

3.45

• 高温高湿实验：

70℃，98%RH

0#

1#

2#

3#

4#

5#

6#

7#

1.45

1.73

1.72

1.61

1.7

1.64

1.69

1.57

40℃

1.75

2.0

2.0

1.85

2.1

1.9

1.9

1.8

70℃

1.8

2.1

2.4

2.3

2.4

2.3

2.4

2.4

70℃

1.9

2.2

2.4

2.3

2.4

2.3

2.4

2.4

2小时后

1.9

2.1

2.4

2.2

2.3

2.3

2.4

2.3

空气

1.5

1.6

1.8

1.6

1.6

1.6

1.6

1.6

1.2

1.3

1.5

1.2

1.4

1.2

1.4

1.3

0.35%CH4

3.5

3.2

3.4

3.4

3.4

3.5

3.5

3.6

0.72%CH4

3.8

3.5

3.6

3.7

3.6

3.7

3.7

3.8

1.05%CH4

3.9

3.7

3.7

3.8

3.8

3.8

3.8

3.9

1.15%CH4

3.95

3.7

3.7

3.8

3.8

3.9

3.9

3.9

• 高浓度甲烷实验：

将0~7#传感器置于10%的甲烷环境中2小时，放气前后的数据状态。

0#

1#

2#

3#

4#

5#

6#

7#

空气

1.3

1.5

1.7

1.3

1.5

1.3

1.6

1.3

0.6%CH4

3.5

3.7

3.9

3.2

3.5

3.7

3.7

3.0

10.62%CH4

4.1

4.2

4.4

3.9

4.1

4.2

4.3

3.7

10%CH4（5小时后）

3.9

4.1

4.1

3.6

3.9

4.1

4.1

3.4

空气中

1.4

1.6

1.8

1.4

1.6

1.4

1.6

1.5

0.68%CH4

3.6

3.8

3.8

3.3

3.6

3.7

3.8

3.0

6）油分子附着试验

方法：

将传感器外壳打开，将食用油珠涂到传感珠外表，采用两种方式通电脱附。

一种是安装于报警器上按一下复位键，绿灯闪烁，大约24小时后，传感器进入工作状态，灵敏度如初。

另一种方法是负载电阻RL为25Ω,12小时后VO输出＜4V，将RL更换为51Ω，即可进入工作状态，灵敏度如初。

（如图7）

3、气体反应特性

图8表示传感器的输出VO在空气及2000ppm的甲烷空气中的变化情况，从图上可以看出，传感器的反应速度和恢复速度特别快。

图8SS-1.1A的反应特性图9长期储存后SS-1.1A通电后的特性

4、SS-1.1A的初始状态

大概通电后0.5~10小时后才能恢复到正常工作状态，给报警器设计增添了麻烦，但是若采用应用原理图中虚线部分的设计，3分钟内就能脱附。

软件设计模式为：

上电后检测LM393的第7脚OUTB是否有输出，若有输出则单片机输出CLR信号，使Q3导通，R4和R1形成并联（加大了脱附电流）。

待OUTB输出消失后，单片机使Q3关断，进入正常工作状态，若上电后OUTB没有输出，直接进入正常工作状态。

（注：

此种模式可有效清除传感器表面油污，使传感器长期在设定的报警点内工作）

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