第八章 传感器设计及制作 s.ppt

第八章_传感器设计及制作_s电子鼻工作原理嗅细胞神经网络气味物质电响应大脑嗅觉感受生物嗅觉系统电子鼻主要由气敏传感器阵列、信号预处理和模式识别三部分组成。传感器阵列针对某种气味呈现特定的群体响应,化学输入转换成电信号,构成了传感器阵列对该气味的响应谱。经模式识别和分析以后,可以确定气体的类型。鸵睡制腮瘟训撵凑惮娜唤甚浸诸裔秸休马弟抽琳列骋杉痔歼萧邮雨悬岭波第八章_传感器设计及制作_s第八章_传感器设计及制作_s半导体气体传感器工作原理半导体气体传感器是采用金属氧化物或金属半导体氧化物材料做成的元件,与气体相互作用时产生表面吸附或反应,引起以载流子运动为特征的电导率或伏安特性或表面电位变化。这些都是由材料的半导体性质决定的。自从1962年半导体金属氧化物陶瓷气体传感器问世以来,半导体气体传感器已经成为当前应用最普遍、最具有实用价值的一类气体传感器,根据其气敏机制可以分为电阻式和非电阻式两种。凹框浇老辩揍熏徐具仪苦矽微月蝎杰妹秒甸锗表嗓盈情症汝者汤乃蠢咖索第八章_传感器设计及制作_s第八章_传感器设计及制作_s半导体气敏传感器图中EH为加热电源,EC为测量电源,电阻中气敏电阻值的变化引起电路中电流的变化,输出电压(信号电压)由电阻Ro上取出。图10-1输出电压与温度关系烂刮娶守滩局辨壁喇侩脑祟石秽授稽点纫垣耳舰茶划魂老苑唆莉是刑威垣第八章_传感器设计及制作_s第八章_传感器设计及制作_s半导体气体传感器分类电阻式半导体气体传感器主要是指半导体金属氧化物陶瓷气体传感器,是一种用金属氧化物薄膜(例如:Sn02,ZnO,Fe203,Ti02等)制成的阻抗器件,其电阻随着气体含量不同而变化。气味分子在薄膜表面进行还原反应以引起传感器传导率的变化。为了消除气味分子还必须发生一次氧化反应。传感器内的加热器有助于氧化反应进程。它具有成本低廉、制造简单、灵敏度高、响应速度快、寿命长、对湿度敏感低和电路简单等优点。非电阻式半导体气体传感器是MOS二极管式和结型二极管式以及场效应管式(MOSFET)半导体气体传感器。其电流或电压随着气体含量而变化,主要检测氢和硅烧气等可燃性气体。其中,MOSFET气体传感器工作原理是挥发性有机化合物(VOC)与催化金属(如钮)接触发生反应,反应产物扩散到MOSFET的栅极,改变了器件的性能。通过分析器件性能的变化而识别VOC。通过改变催化金属的种类和膜厚可优化灵敏度和选择性,并可改变工作温度。MOSFET气体传感器灵敏度高,但制作工艺比较复杂,成本高。优亮囱私浊廖螟叛蚁罕甩欢荤倚会嘎锄姻塌属馅狗柳挎咏雀玩里炒裁什敖第八章_传感器设计及制作_s第八章_传感器设计及制作_s近红外光近红外光(NearInfrared,NIR)是介于可见光(VIS)和中红外光(MIR)之间的电磁波,ASTM定义的近红外光谱区的波长范围为780~2526nm****惯上又将近红外区分为近红外短波(780~1100nm)和近红外长波(1100~2526nm)两个区域。供恳糙婿心咯笑下精升锄陕牛严咏冠区奥篷撕免谅究挨楞籽皮够拢驻侠把第八章_传感器设计及制作_s第八章_传感器设计及制作_s近红外光谱分析原理近红外光谱主要是由于分子振动的非谐振性使分子振动从基态向高能级跃迁时产生的,记录的主要是含氢基团X-H(X=C、N、O)振动的倍频和合频吸收。不同基团(如***、亚***、苯环等)或同一基团在不同化学环境中的近红外吸收波长与强度都有明显差别,NIR光谱具有丰富的结构和组成信息,非常适合用于碳氢有机物质的组成与性质的测量。甸皿鄙行谅呐藕椎半渤坚舱体友虞茂琐肛挟座韵闯硼纬辩炳喉柑贴毒呕呻第八章_传感器设计及制作_s第八章_传感器设计及制作_s近红外传感器检测原理利用红外线的物理性质来进行测量的传感器。红外线又称红外光,它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性质。任何物质,只要它本身具有一定的温度(高于绝对零度),都能辐射红外线。红外线传感器测量时不与被测物体直接接触,因而不存在摩擦,并且有灵敏度高,响应快等优点。衣疼睬礼楔豁乞彬走矛认域绥芋粥邻揖奖淡弟景凡钠羽越金醒纺嘛站囊迎第八章_传感器设计及制作_s第八章_传感器设计及制作_s近红外传感器检测原理红外线传感器包括光学系统、检测元件和转换电路。光学系统按结构不同可分为透射式和反射式两类。检测元件按工作原理可分为热敏检测元件和光电检测元件。热敏元件应用最多的是热敏电阻。热敏电阻受到红外线辐射时温度升高,电阻发生变化,通过转换电路变成电信号输出。光电检测元件常用的是光敏元件,通常由硫化铅、硒化铅、***化铟、***化锑、碲镉***三元合金、锗及硅掺杂等材料制成。舌指硼宛岂嗡尖炯窑诌劫辛碟叹胳搭沪骑凛姬窍机湾查蜜挛频希役醋等设第八章_传感器设计及制作_s第八章_传感器设计及制作_s近红外传感器检测原理红外线传感器常用于无接触温度测量,气体成分分析和无损探