多通道数字源表测试气敏电阻案例

案例项目简介

• 项目背景

某研究院，为防护设备提供定制化传感器，需要对不同氧化物等气敏材料进行分选，急需要高效的检测方案。

• 项目痛难点

被测气敏材料种类多样

多种气敏材料需要在同一气体条件下进行比对

确定气敏材料最佳工作时电学条件

• 什么是气敏电阻、气敏传感器？

1、气敏传感器说明

气敏电阻是一种将检测到的气体的成分和浓度转换为电信号的传感器，它是利用某些半导体吸收某种气体后发生氧化还原反应制成的。目前有三类气敏电阻传感器：接触燃烧式传感器、电化学气敏、半导体气敏传感器。

a）、接触燃烧式传感器

检测元件一般为铂金属丝（也可表面涂铂、钯等稀有金属催化层），使用时对铂丝通以电流，保持300℃～400℃的高温，此时若与可燃性气体接触，可燃性气体就会在稀有金属催化层上燃烧，因此，铂丝的温度会上升，铂丝的电阻值也上升；通过测量铂丝的电阻值变化的大小，就知道可燃性气体的浓度。

b)、电化学气敏传感器

一般利用液体（或固体、有机凝胶等）电解质，其输出形式可以是气体 直接氧化或还原产生的电流，也可以是离子作用于离子电极产生的电动势。

c)、半导体气敏传感器

具有灵敏度高、响应快、稳定性好、使用简单的特点，应用极其广泛；半导体气敏元件有N型和P型之分。它的主要品种有：金属氧化物气敏电阻，复合氧化物气敏电阻，陶瓷气敏电阻等。它是利用气体的吸附而使半导体本身的电导率发生变化这一机理来进行检测的。人们发现某些氧化物半导体材料如SnO₂、ZnO、Fe₂O₃、MgO、NiO、BaTiO₃等都具有气敏效应。

• 表面敏感型当施加电压时，半导体材科温度升高，被吸附的氧接受了半导体中的电子形成了O₂或O₂原性气体H₂、CO、CH₄存在时，使半导体表面电阻下降，电导上升，电导变化与气体浓度成比倒。NiO为p型半导体，氧化性气体使电导下降，对O2敏感。ZnO半导体传感器也属于此种类型。

• 容积控制型的是晶格缺陷变化导致电导率变化，电导变化与气体浓度成比例关系。Fe₂O₈、TiO₂属于此种，对可燃性气体敏感。

• 热线性传感器，是利用热导率变化的半导体传感器，施加电压半导体变热，表面吸氧，使自由电子浓度下降，可燃性气体存在时，由于燃烧耗掉氧自由电子浓度增大，导热率随自由电子浓度增加而增大，散热率相应增高，使Pt 丝温度下降，阻值减小，P t丝阻值变化与气体浓度为线性关系。

• 非电导型的FET场效应晶体管气体传感器，Pd —FET．场效应晶体管传感器，利用Pd 吸收H z 并扩散达到半导体Si 和Pd的界面，减少Pd 的功函，这种对H2、CO敏感。

 2、气敏传感器应用领域

a）、民用领域：

厨房、住房、大楼等建筑，采用硫化氢传感器、二氧化碳传感器、烟雾传感器、臭氧传感器、一氧化碳气体传感器，进行安防报警。

b)、工业领域：

石化行业硫化物、氮化物、氨气氯气的检测；电力行业电力变压器周边的电离出的氢气；窑炉氧气、酒驾检测、食品F败等

c)、环境监测：

用传感器检测氮的氧化物、硫的氧化物、氯化氢等引起酸雨的气体；二氧化碳传感器、氟里昂等检测温室效应气体等

• 方案说明

• 测试要求

a)、实时测试多种材料在同一气体条件下的电阻值的反应灵敏度

b)、不同材料电阻值在Ω、KΩ、MΩ跨度大

c)、I/V曲线扫描

d)、上位机实时显示各不同气敏电阻R/t曲线，并可记录存档 

普赛斯仪表检测方案结构

方案一、8台S100台式源表同步测试

  

           

方案二、1003C+2*CS400

           3槽主机、2块4通道板卡共8通道同步测试

• 选型依据

以量程为标准，对精度无特殊要求                                                        

 

S100

CS400

• 核心指标测试原理

输出恒流源I，并测试两端电压，透过R=U/I计算自动得出电阻值

• 扫描及图示