气敏电阻测量系统的气敏传感器工作原理及其控制任务

1、气敏传感器工作原理

从材料上分,最常用的气敏传感器有金属氧化物，高分子聚合物材料，压电材料，胶体敏感膜等；从用途上分有广普型和专一型。根据试验需要选择气敏传感器，本气敏电阻测量系统能够适用于所有气敏传感器。

气敏传感器的两个关键部分是加热电阻和气体敏感膜。加热电阻改变传感器的工作温度， 使其工作在气体敏感的工作温度，由于外部气体的变化从而使得气敏传感器的敏感材料的电阻发生变化，金电极连接气敏材料的两端，使得它成为一个阻值随外部气体变化的电阻。

2、控制任务

根据气敏传感器的特性设计采集任务,传感器的温度要求在250℃左右（或更高），在此温度下气体表现出很高的灵敏度。鉴于传感器气敏阻值的不确定性,取样电阻的阻值应与气敏电阻（气敏材料的阻值变化在15倍以内）的阻值相匹配。取样电阻和加热电压是由计算机控制，加热电阻 Ro的功率要求在0.3~1.5W之间，Ro的值在30W左右，所以可知Ro的电压值在1~7V之间。加热电阻的温度与加热电压的大小近似成线性关系，通过加大电压来提高温度，以选择一个适合于气体测试的温度（通常选用5V的加热电压），如果是动态气敏电阻测量则是使加热电压为一个矩形波，占空比可以由软件设定。

取样电阻要求为一个离散值，它们可为1k， 2k，5k，10k。就气敏传感器自身特性而言，它可分为几个档次，其气敏膜的电阻是不恒定的。在实际试验中选定测试电压值为5V，要求测得测试信号的值（电压）由获取的采样信号可以在计算机内快速地计算出所需要测量的气敏传感器电阻(一般而言只需要直接看电压的变化值)，从而描绘出气敏传感器的阻值随外界气体变化的波形图。