• 案例項(xiàng)目簡介

• 項(xiàng)目背景

某研究院，為防護(hù)設(shè)備提供定制化傳感器，需要對不同氧化物等氣敏材料進(jìn)行分選，急需要高效的檢測方案。

• 項(xiàng)目痛難點(diǎn)

被測氣敏材料種類多樣

多種氣敏材料需要在同一氣體條件下進(jìn)行比對

確定氣敏材料最佳工作時(shí)電學(xué)條件

• 什么是氣敏電阻、氣敏傳感器？

1、氣敏傳感器說明

氣敏電阻是一種將檢測到的氣體的成分和濃度轉(zhuǎn)換為電信號的傳感器，它是利用某些半導(dǎo)體吸收某種氣體后發(fā)生氧化還原反應(yīng)制成的。目前有三類氣敏電阻傳感器：接觸燃燒式傳感器、電化學(xué)氣敏、半導(dǎo)體氣敏傳感器。

a）、接觸燃燒式傳感器

檢測元件一般為鉑金屬絲（也可表面涂鉑、鈀等稀有金屬催化層），使用時(shí)對鉑絲通以電流，保持300℃～400℃的高溫，此時(shí)若與可燃性氣體接觸，可燃性氣體就會在稀有金屬催化層上燃燒，因此，鉑絲的溫度會上升，鉑絲的電阻值也上升；通過測量鉑絲的電阻值變化的大小，就知道可燃性氣體的濃度。

b)、電化學(xué)氣敏傳感器

一般利用液體（或固體、有機(jī)凝膠等）電解質(zhì)，其輸出形式可以是氣體 直接氧化或還原產(chǎn)生的電流，也可以是離子作用于離子電極產(chǎn)生的電動勢。

c)、半導(dǎo)體氣敏傳感器

具有靈敏度高、響應(yīng)快、穩(wěn)定性好、使用簡單的特點(diǎn)，應(yīng)用極其廣泛；半導(dǎo)體氣敏元件有N型和P型之分。它的主要品種有：金屬氧化物氣敏電阻，復(fù)合氧化物氣敏電阻，陶瓷氣敏電阻等。它是利用氣體的吸附而使半導(dǎo)體本身的電導(dǎo)率發(fā)生變化這一機(jī)理來進(jìn)行檢測的。人們發(fā)現(xiàn)某些氧化物半導(dǎo)體材料如SnO₂、ZnO、Fe₂O₃、MgO、NiO、BaTiO₃等都具有氣敏效應(yīng)。

• 表面敏感型當(dāng)施加電壓時(shí)，半導(dǎo)體材科溫度升高，被吸附的氧接受了半導(dǎo)體中的電子形成了O₂或O₂原性氣體H₂、CO、CH₄存在時(shí)，使半導(dǎo)體表面電阻下降，電導(dǎo)上升，電導(dǎo)變化與氣體濃度成比倒。NiO為p型半導(dǎo)體，氧化性氣體使電導(dǎo)下降，對O2敏感。ZnO半導(dǎo)體傳感器也屬于此種類型。

• 容積控制型的是晶格缺陷變化導(dǎo)致電導(dǎo)率變化，電導(dǎo)變化與氣體濃度成比例關(guān)系。Fe₂O₈、TiO₂屬于此種，對可燃性氣體敏感。

• 熱線性傳感器，是利用熱導(dǎo)率變化的半導(dǎo)體傳感器，施加電壓半導(dǎo)體變熱，表面吸氧，使自由電子濃度下降，可燃性氣體存在時(shí)，由于燃燒耗掉氧自由電子濃度增大，導(dǎo)熱率隨自由電子濃度增加而增大，散熱率相應(yīng)增高，使Pt 絲溫度下降，阻值減小，P t絲阻值變化與氣體濃度為線性關(guān)系。

• 非電導(dǎo)型的FET場效應(yīng)晶體管氣體傳感器，Pd —FET．場效應(yīng)晶體管傳感器，利用Pd 吸收H z 并擴(kuò)散達(dá)到半導(dǎo)體Si 和Pd的界面，減少Pd 的功函，這種對H2、CO敏感。

 2、氣敏傳感器應(yīng)用領(lǐng)域

a）、民用領(lǐng)域：

廚房、住房、大樓等建筑，采用硫化氫傳感器、二氧化碳傳感器、煙霧傳感器、臭氧傳感器、一氧化碳?xì)怏w傳感器，進(jìn)行安防報(bào)警。

b)、工業(yè)領(lǐng)域：

石化行業(yè)硫化物、氮化物、氨氣氯氣的檢測；電力行業(yè)電力變壓器周邊的電離出的氫氣；窯爐氧氣、酒駕檢測、食品F敗等

c)、環(huán)境監(jiān)測：

用傳感器檢測氮的氧化物、硫的氧化物、氯化氫等引起酸雨的氣體；二氧化碳傳感器、氟里昂等檢測溫室效應(yīng)氣體等

• MEMS氣體傳感器測試系統(tǒng)方案說明

• 測試要求

a)、實(shí)時(shí)測試多種材料在同一氣體條件下的電阻值的反應(yīng)靈敏度

b)、不同材料電阻值在Ω、KΩ、MΩ跨度大

c)、I/V曲線掃描

d)、上位機(jī)實(shí)時(shí)顯示各不同氣敏電阻R/t曲線，并可記錄存檔 

   檢測方案結(jié)構(gòu)

方案一、8臺S100臺式源表同步測試

 方案二、1003C+2*CS400 3槽主機(jī)、2塊4通道板卡共8通道同步測試

方案三：CS1010+ A400采集卡 + S100/CS100+上位機(jī)軟件，搭建多通道測試方案
該方案主要由1臺CS1010主機(jī)、 N張A400采集卡、1臺S100或者1張CS100子卡組成。A400采集精密電阻(R1)兩端的電壓值，所有測試通道采用并聯(lián)方式統(tǒng)一由S100/CS100進(jìn)行供電。
A400數(shù)據(jù)采集卡：支持可變速率采樣和大容量數(shù)據(jù)存儲的高精度數(shù)據(jù)采集卡；使用高性能ADC芯片，分辨率可達(dá)16bits，最高支持2MS/s采樣率，輸入阻抗高達(dá)1GΩ。單采集卡支持4通道，且通道間隔離；配合CS1010主機(jī)最多能搭建40個(gè)測試通道，測試電阻范圍依賴于精密電阻的阻值大小。

• 選型依據(jù)

       以量程為標(biāo)準(zhǔn)，對精度無特殊要求 

S100

CS400

• 核心指標(biāo)測試原理

輸出恒流源I，并測試兩端電壓，透過R=U/I計(jì)算自動得出電阻值

• 掃描及圖示

常見問題FAQ

  萬用表能用于測試氣敏電阻嗎？

在量程允許的情況下可以。不過只適用于確定電阻靜態(tài)NG/OK測試，對大范圍大動態(tài)研發(fā)來說，普賽斯源表更適合。同時(shí)，由于普賽斯源表可線性提供大范圍恒流源，對氣敏電阻進(jìn)行加熱，可有效確認(rèn)不同材料在不同工況下的工作狀態(tài)特征。

  檢測時(shí)是否必須要用4線制接線法？

沒必要。氣敏電阻的研發(fā)，就是在甄別出對氣體最敏感的材料，并研究其特性。氣敏電阻的阻值遠(yuǎn)大于導(dǎo)線電阻，所以無需四線接線法。

  源表與電阻計(jì)相比優(yōu)勢在哪里？

常見電阻計(jì)，其優(yōu)勢在是高精度高靈敏度，但其測試原理與源表一致，提供恒流源測電壓換算出電阻值。而電阻計(jì)的恒流源，是固定若干個(gè)檔位，不如普賽斯源表的恒流源的電流線性可調(diào)，靈活方便。

多通道R/t測試上位軟件有哪些特點(diǎn)？

支持≤40通道同步實(shí)時(shí)繪制R/t特性曲線；支持恒流源或恒壓源自定義線性輸出模式切換；電阻值量程動態(tài)自動變更；具有定時(shí)掃描及連續(xù)測試功能；測試頻率依NPLC數(shù)值可調(diào)；具有可調(diào)式多點(diǎn)數(shù)據(jù)平滑R/t曲線切換；支持測試數(shù)據(jù)導(dǎo)出；支持以太網(wǎng)、RS-232、GPIB快速連接通訊

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