傳感器的分類特性，氣體傳感器的識(shí)別與檢測

傳感器（transducer/sensor）是一種能夠探測、感受外界的信號、物理?xiàng)l件（如光、熱、濕度）或化學(xué)組成（如煙霧）的裝置或器件。它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測和自動(dòng)控制的基礎(chǔ)。
一、傳感器的分類
1．按工作原理分類
傳感器根據(jù)工作原理可分為物理傳感器和化學(xué)傳感器兩大類。其中，物理傳感器應(yīng)用的是物理原理，諸如壓電效應(yīng)、磁致伸縮現(xiàn)象以及熱電、光電、磁電、離化、極化等原理。化學(xué)傳感器應(yīng)用的是化學(xué)吸附、電化學(xué)反應(yīng)原理，被測信號量的微小變化會(huì)被轉(zhuǎn)換成電信號。目前，大多數(shù)傳感器是以物理原理為基礎(chǔ)運(yùn)作的。隨著技術(shù)的發(fā)展和成本的降低，化學(xué)傳感器將會(huì)得到更廣泛的應(yīng)用。2．按用途分類
傳感器按用途可分為壓力敏和力敏傳感器、位置傳感器、液面?zhèn)鞲衅?、能耗傳感器、速度傳感器、加速度傳感器、射線輻射傳感器、濕敏傳感器、熱敏傳感器、磁敏傳感器、氣敏傳感器、真空度傳感器、生物傳感器等。目前，常見的是熱敏傳感器、濕敏傳感器、磁敏傳感器、氣敏傳感器、速度傳感器等。
3．按構(gòu)成材料分類
傳感器按構(gòu)成材料的類別可分為金屬傳感器、聚合物傳感器、陶瓷傳感器、混合物傳感器，按材料的物理性質(zhì)傳感器可分為導(dǎo)體傳感器、絕緣體傳感器、半導(dǎo)體傳感器、磁性材料傳感器，按材料的晶體結(jié)構(gòu)傳感器分為單晶傳感器、多晶傳感器、非晶材料傳感器。
4．按制造工藝分類
傳感器按制造工藝可分為集成傳感器、薄膜傳感器、厚膜傳感器、陶瓷傳感器。常見的傳感器是集成傳感器、陶瓷傳感器和厚膜傳感器。
二、傳感器的特性
1．傳感器的靜態(tài)特性
傳感器的靜態(tài)特性是指傳感器輸入靜態(tài)信號后，傳感器的輸出量與輸入量之間所具有的相互關(guān)系。傳感器靜態(tài)特性主要包括線性度、靈敏度、分辨力和遲滯等參數(shù)。
（1）靈敏度
靈敏度是指傳感器在穩(wěn)態(tài)工作情況下，輸出量變化Δy 對輸入量變化Δx 的比值。它是輸入—輸出特性曲線的斜率。如果傳感器的輸出和輸入之間呈線性關(guān)系，則靈敏度是一個(gè)常數(shù)；否則，它將隨輸入量的變化而變化。
（2）分辨力
分辨力是指傳感器可能感受到的被測量最小變化的能力。也就是說，如果輸入量從某一非零值緩慢地變化，當(dāng)輸入變化值未超過某一數(shù)值時(shí)，傳感器的輸出不會(huì)發(fā)生變化，即傳感器對此輸入量的變化是分辨不出來的。只有當(dāng)輸入量的變化超過分辨力時(shí)，其輸出才會(huì)發(fā)生變化。通常傳感器在滿量程范圍內(nèi)各點(diǎn)的分辨力并不相同，因此常用滿量程中能使輸出量產(chǎn)生階躍變化的輸入量中的最大變化值作為衡量分辨力的指標(biāo)。
2．傳感器的動(dòng)態(tài)特性
所謂動(dòng)態(tài)特性是指傳感器在輸入變化時(shí)，它的輸出的特性。在實(shí)際工作中，傳感器的動(dòng)態(tài)特性常用它對某些標(biāo)準(zhǔn)輸入信號的響應(yīng)來表示。
三、氣體傳感器的識(shí)別與檢測
氣體傳感器除了應(yīng)用在抽油煙機(jī)內(nèi)，實(shí)現(xiàn)廚房油煙的自動(dòng)檢測外，還廣泛應(yīng)用在礦山、石油、機(jī)械、化工等領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)火災(zāi)、爆炸、空氣污染等事故的檢測、報(bào)警和控制。常見的氣體傳感器的實(shí)物外形如下圖所示。

1．氣體傳感器的構(gòu)成和工作原理
氣體傳感器由氣敏電阻、不銹鋼網(wǎng)罩（過濾器）、螺旋狀加熱器、塑料底座和引腳構(gòu)成，如下圖（a）所示。氣體傳感器的電路符號如圖（b）所示。其中，A—a 兩個(gè)腳內(nèi)部短接，是氣敏電阻的一個(gè)引出端；B—b 兩個(gè)腳內(nèi)部短接，是氣敏電阻的另一個(gè)引出端；H—h兩個(gè)腳是加熱器供電端。

提示：許多資料將 H、h 腳標(biāo)注為 F、f。
當(dāng)加熱器得到供電后，開始為氣敏電阻加熱，使它的阻值急劇下降，隨后進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)。進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)后，氣敏電阻的阻值會(huì)隨著被檢測氣體的吸附值而發(fā)生變化。N 型氣敏電阻的阻值隨氣體濃度的增大而減小，P 型氣敏電阻的阻值隨氣體濃度的增大而增大。
2．氣體傳感器的檢測
（1）加熱器的檢測
用萬用表的“R×1”或“R×10”擋測量氣體傳感器加熱器兩個(gè)引腳間的阻值，若阻值為無窮大，說明加熱器開路。
（2）氣敏電阻的檢測
如圖 3-68 所示，檢測氣敏電阻時(shí)最好采用兩塊萬用表。

其中，一塊置于“500mA”電流擋后，將兩個(gè)表筆串接在加熱器的供電回路中；另一塊萬用表置于“10V”直流電壓擋，黑表筆接地，紅表筆接在氣體傳感器的輸出端上。為氣體傳感器供電后，電壓表的表針會(huì)反向偏轉(zhuǎn)，幾秒后返回到0的位置，然后逐漸上升到一個(gè)穩(wěn)定值，電流表指示的電流在150mA內(nèi)，說明氣敏電阻已完成預(yù)熱。此時(shí)吸一口香煙對準(zhǔn)氣體傳感器的網(wǎng)罩吐出，電壓表的數(shù)值應(yīng)該發(fā)生變化；否則，說明網(wǎng)罩或氣體傳感器異常。檢查網(wǎng)罩正常后，就可確認(rèn)氣體傳感器內(nèi)部的氣敏電阻異常。
提示：采用一塊萬用表測量氣體傳感器時(shí)，將吸入口內(nèi)的香煙對準(zhǔn)氣體傳感器的網(wǎng)罩吐出后，若氣體傳感器的輸出端電壓有變化，則說明它正常。
四、熱電偶傳感器的識(shí)別與檢測
熱電偶是一種特殊的傳感器，它能夠?qū)嵝盘栟D(zhuǎn)換為電信號，并且有一定的帶載能力。
1．熱電偶傳感器的識(shí)別
熱電偶傳感器是將A、B 兩種成分且熱電性能不同的材料一端焊接在一起，另一端與放大器等電路相接，常見的熱電偶傳感器實(shí)物外形如下圖所示。

熱電偶傳感器的焊接端稱為檢測端或熱端。該端安裝在被檢測溫度的部位，設(shè)其溫度為t 1；未焊接端稱為自由端或冷端，設(shè)其溫度為t 2。當(dāng)t 1》t 2 時(shí)，回路中就會(huì)產(chǎn)生熱電動(dòng)勢。該電動(dòng)勢經(jīng)放大后控制執(zhí)行部件，便可實(shí)現(xiàn)對被控制器件的溫度控制。
2．熱電偶傳感器的檢測
用萬用表的二極管擋測量熱電偶兩個(gè)引腳間的阻值，阻值應(yīng)為 0 且蜂鳴器鳴叫，否則說明它異常。