气敏电阻传感器：原理与应用

在现代社会的工业、农业、科研、生活、医疗等许多领域中，人们往往会接触到各种各样的气体，需要测量环境中某些气体的成分及浓度，如煤矿瓦斯浓度的检测与报警，化工生产中气体成分的检测与控制，环境污染情况的监测，煤气泄漏、火灾报警、燃烧情况的检测与控制等。

气敏电阻传感器（简称“气敏电阻”）可以把气体中的特定成分检测出来，并将它转换成电信号，以便确定待测气体是否存在及其浓度的高低，从而进行控制和报警。

气敏电阻常使用于各种气体环境中，检测现场往往温度、湿度的变化很大，又存在大量的粉尘和油雾等，工作条件较恶劣，而且气体对传感元件的材料会产生化学反应物而附着在元件表面，使其性能变差。因此，对气敏电阻有下列要求：对被测气体具有较高的灵敏度，对被测气体以外的共存气体或物质不敏感，同时要求气敏电阻的性能稳定、重复性好、动态特性好、对检测信号响应迅速、使用寿命长、制造成本低、使用与维护方便等。

气敏电阻主要检测对象及其应用场合如表2.1所示。

表2.1　气敏电阻主要检测对象及其应用场合

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气敏电阻可以把某种气体的成分、浓度等参数转换成电阻变化量，再转换为电流、电压信号，根据构成材料不同，一般将气敏电阻分为半导体气敏电阻和金属材料气敏电阻两类。

①半导体气敏电阻：

加热的金属氧化物（如N型的SnO2、ZnO、TiO、Fe2O3，P型的CoO、PbO、Cr2O3、MoO2等）接触到气体时阻值会发生变化，这种类型的气敏电阻灵敏度高，结构简单，主要用于测量石油蒸气、甲烷、乙烷、煤气、天然气、氢气等还原性气体。

②金属材料气敏电阻：

可燃性气体燃烧时，使得作为放入其中的气敏元件的铂丝温度升高，阻值增大。这种类型气敏电阻灵敏度低，主要用于检测燃烧气体，也称为接触燃烧气敏电阻。