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酒精传感器的介绍
酒精传感器 MQ-3 的基本原理可简述为将探测到的酒精浓度转换成有用电信号的器件,并根据这些电信号的强弱就可以获得与待测气体在环境中的存在情况有关的信息[11]。MQ-3 型气敏传感器由陶瓷管和二氧化硅敏感层、测量电极和加热器构成的敏感元件固定在塑料或不锈钢的腔体内,加热器为气敏元件的工作提供了必要的工作条件。
气敏传感器的外观和相应的结构形式如图 所示,它是由微型氧化铝陶瓷管、氧化锌敏感层,测量引脚电极和温度加热器组成[12]。敏感元件固定在塑料或不绣钢制成的腔体内,加热器为气敏元件提供了必要的工作条件。封装好的气敏元件有六个管脚输出,其中四个用于信号的取出,二个用于提供加热的电流。
酒精传感器的外观和相应的结构形式
图中①、②、③分别表示 MQ-3 乙醇传感器的引脚排列图、引脚功能图、使用接线图。其中 H-H 表示加热极(5V),A-A、B-B 传感器表示敏感元件的两个极,图③中框图中“V”为传感器的工作电压,同时也是加热的电压。
在工作时,气敏传感器的加热电压选取交流或直流 5V 均可。当其被受热后,加温室环境中的可燃气体浓度迅速增大,传感器的内阻阻值将会迅速降低,利用该特性并结合电路分析中的分压原理,分析便得知 Vout 的值将逐渐增大,当超过预设定的阈值时,可产生相应的操作[13]。
经过处理后检测信号由电阻值转
变成电压值,就可用于后续电路进行 A/D 转换和处理。
传感器的标准回路有两部分组成。其一为加热回路,其二为信号输出回路,它可以准确反映传感器表面的电阻值变化。传感器表面电阻 Rs 的变化,是通过与其串联的负载电阻 RL
上的有效电压信号 URL输出获得的。二者之间的关系表述为:
RS/RL= (V-URL )/URL???????????(2-1)
其中,V 为回路电压,电压为 10V,负载电阻 RL可调为 —200KΩ。负载电
阻RL
可调,加热电压一般为 5V。
传感器阻值变化率与酒精浓度、外界温度的关系慎密,为了使测量的酒精浓度最高误差最小,需要找到合适的温度,一般在测量前需将传感器预热 5 分钟。预热后半导体颗粒表面的吸附可导致材料载流子浓度发生相应变化,从而改变电导率,使传感器输出电压信号发生改变来相应反映浓度变化[14]。
半导体方式的 MQ-3 酒精传感器具有灵敏度高、电路简单、使用方便、所需费用低、稳定性好以及寿命长等优点,可以把气体信号转换为电压信号输出,因此得到广泛应用。MQ-3 酒精传感器可用于机动车驾驶员呼气中酒精浓度的检测,以及其它严禁酒后操作的现场环境探测,也可用于其它场所的乙醇蒸气勘测工作等。MQ-3 酒精传感器的实物中包含有 6 只针状管脚,其中 4 个管脚(两个 A 和两个 B)用于信号读取,两个
H 脚用于提供加热电流。
MQ-3 灵敏度
市面上用的最广的酒精传感器是 MQ-3 乙醇传感器。
MQ-3 乙醇气体传感器的突出技术特点为:
★对乙醇蒸