THQC-2型 实验指导书(8)

THQC-2型 传感器系统综合实验仪

实验二十二 PN结温度特性实验

一、实验目的

了解PN结的温度特性。 二、实验仪器

加热器、直流稳压电源（2~20V）、PN结温度传感器、万用表（自备） 三、实验原理

PN结温度传感器采用半导体硅材料，当温度发生变化时，PN结的导通率也会随之发生变化，根据此种特性可将PN结用于制作温度传感器。 四、实验步骤

1．万用表（选择“二极管”档）的红黑表笔对应接到PN结的“+”“-”两端，监测PN结电阻值的变化。PT100接电压温度频率表（选择T）两端。

2．打开“直流电源”开关，调节“2~20V直流稳压电源”为5V，将“2~20V直流稳压电源”输出接入“加热器”电源输入端，加热源温度慢慢上升。

3．观察PN结电阻值随温度的变化情况。 五、实验报告

如果现在要从K型热电偶、PTC、NTC、PT100 和PN结中挑出一种作为测温电路的探测元件，你会选择哪一种？请说明你的理由。 六、注意事项

实验过程中温度计示数大于72℃时，应马上拆掉加热电源。

36 天煌科技 天煌教仪

THQC-2型 传感器系统综合实验仪

实验二十三 气敏（酒精）传感器实验

一、实验目的

了解气敏传感器的原理及应用。 二、实验仪器

直流稳压电源（2~20V）、气敏传感器、酒精（自备）、棉球（自备）、电桥、电压温度频率表

三、实验原理

本实验所采用的SnO2（氧化锡）半导体气敏传感器属电阻型气敏元件；它是利用气体在半导体表面的氧化和还原反应导致敏感元件阻值变化。如果使传感器的温度保持在400℃的高温，在清洁的空气中，氧化锡的表面吸附氧，由于氧具有电子亲和力，自由电子被俘获，在粒界间形成势垒，其结果使得传感器的电阻值增加了；当有酒精气体进入传感器时，酒精气体与处于吸附状态的氧发生反应，使得吸附的氧减少，其结果造成势垒高度的降低，电子的移动变得容易，传感器的电阻值减小。 四、实验内容与步骤

1．将气敏传感器按图23-1接线，两绿色接线端接5V电压加热（将2~20V可调直流稳压电源输出调为5V），红色接线端接+15V电压、黑色接线端接Rw2左端，Rw2两端接电压温度频率表（选择U）。

2．打开实验台“直流电源”开关，预热3分钟。

3．用浸透酒精的小棉球，靠近传感器，并吹2次气，使酒精挥发进入传感器金属网内，观察电压温度频率表读数变化。

图23-1 酒精传感器接线图

五、实验报告

1.酒精检测报警，常用于交通警察检查有否酒后开车，若要这样一种传感器还需考虑哪些环节与因素？

2.根据你的理解，利用该传感器设计一种简单的酒精浓度报警电路。 六、注意事项

37 天煌科技 天煌教仪

THQC-2型 传感器系统综合实验仪

实验过程中温度计示数大于42℃时，应马上拆掉加热电源。

实验二十四 湿敏传感器实验

一、实验目的

了解湿敏传感器的原理及应用。 二、实验仪器

湿敏传感器、示波器（自备）、棉球（自备）、水（自备）、电桥、信号源 三、实验原理

湿度是指大气中水份的含量，通常采用绝对湿度和相对湿度两种方法表示，湿度是指单位体积中所含水蒸汽的含量或浓度，用符号AH表示，相对湿度是指被测气体中的水蒸汽压和该气体在相同温度下饱和水蒸汽压的百分比，用符号％RH表示。湿度给出大气的潮湿程度，因此它是一个无量纲的值。实验使用中多用相对湿度概念。湿敏传感器种类较多，根据水分子易于吸附在固体表面渗透到固体内部的这种特性（称水分子亲和力），湿敏传感器可以分为水分子亲和力型和非水分子亲和力型，本实验所采用的属水分子亲和力型中的高分子材料湿敏元件。高分子电阻式湿敏元件是利用元件的电阻值随湿度变化的原理。具有感湿功能的高分子聚合物，做成薄膜，来感觉空气湿度的变化。 四、实验内容与步骤

1．湿敏传感器内部元件如图24-1所示，应用电路如图24-2所示，将“信号源”Us1 输出信号调节为f=1kHz，Vp-p=2V接入湿敏传感器Rx与电位器RW1两端，GND2接RW2右端用示波器观察RW1两端的波形峰峰值。

2．将湿棉球靠近湿敏传感器或用嘴对湿敏传感器轻吹一口气，观察此时示波器上显示的波形峰峰值的变化。

图24-1 湿敏传感器内部结构 图24-2 湿敏传感器接线图

五、实验报告

根据湿敏传感器在实验中表现出的特性，试设计出其在生活中的一种具体应用方案。

38 天煌科技 天煌教仪