金属氧化物传感器概述
由p型气敏材料组成的金属氧化物传感器能够检测各种不同的气体。p型金属氧化物传感器特别
设计用于检测CO，H2S和VOCs(挥发性有机化合物)，同样适用于良好或恶劣环境，从零度以
下到120℃以上。不同于n型材料，它们也能在大浓度范围之内进行检测。检测原理取决于气敏
材料（以高度多孔层的形式存在）和目标气体之间的相互作用，气体的吸附导致多孔层电阻的
变化。采用丝网印刷工艺在氧化铝基板上制备多孔气敏层，它由集成加热器，共面电极图形和
芯片接口组成。通过微调的制造工艺，传感器工作参数和嵌入式定制过滤器的过滤特性来识别
不同的气体。
下表列出了传感器的一些共性：
如果你不怎么清楚MOS传感器的管脚分配，加热器和传感器管脚角对角连接。在传感器未连接
的情况下，简单的万用表测量将有助于重新确认管脚分配（加热器电阻低，敏感材料要么出现
开路，要么电阻较高（Mohm））。
双温脉冲
使用我们的p型传感器时，建议使用双温脉冲。这将提高传感器的性能——增加灵敏度，改善基
线稳定性，缩短设置时间和加快响应时间和消除随时间而变的响应效应。双温脉冲是指在短时
间内传感器温度从400℃上升到525℃，然后回到初始温度。实际上在温度较高时，传感器对目
标气体“不作响应”，在应用中考虑到这个是很重要的，以读取传感器响应，我们建议就在温
度升高之前使用这一点。这将提供佳的传感器性能。作为起点，我们建议高温对工作温度的
比值为1:5。如果你关注的是稀释浓度，则你可能想要延长工作温度的时间。以下图表给出了双
温脉冲的一个例子，60秒的高温阶段和300秒的测量阶段。
加热电路
工作温度对传感器性能有显著影响。这甚至在使用我们建议的双温脉冲方法时更加如此。当传感
器在使用中时，将受到流速和环境条件变化的影响。未能对温度进行适当的控制，传感器会偏离
适工作温度，导致基线和气体灵敏度偏移。因此温度稳定性是至关重要的，一般通过加热器的
精确控制来实现——在这种情况下是细铂蛇形轨道。铂金具有有利的TCR（电阻温度系数），适
于严格的温度控制，如果加热器电阻维持在一个固定值上，则传感器工作温度将保持不变。
通过使用一个简单的加热器驱动电桥电路来实现温度控制，以恒阻原理为基础。这提供高的精确
度，稳定性和重复性，以实现传感器性能zui大化。这个加热器驱动电路能够补偿-40℃~+80℃范
围内的环境温度和高达1,000 ml/min的流速变化。使用时，加热器形成一个惠斯通电桥桥臂，并
且与第二个“参比”臂相比较。如果加热器温度不同于参比壁的值（由于环境或气流的变化），
电路会对加热器采取行动，通过加热器温度调制来使其重归平衡状态。这个电路提供良好的性
能，但是供应电压应该超过传感器电压（建议5V）。另外，这个供应电压必须保持稳定。确切施
加到加热器的应用电压取决于环境和气流，但是对于400℃，将是在2.5-2.9V之间。这个电路也
提供双温脉冲的机会。在正常工作中，施加5V到测量输入（MI），允许加热器温度设置为
400℃。需要高温脉冲时，MI应该设置为0V。这将促使加热器温度升高到525℃。
在第4页有一个电路实例，利用传感器的加热器元件形成惠斯通电桥。通过电位器R5来设置加热
器电阻值（和温度）。作为初始点，电位器应该在其范围的中心。我们建议至少是10圈电位器。
以下元件列表作参考。
加热器电路元件列表
为了精确设置传感器的工作温度，我们建议您遵照下列步骤。
计算加热器电阻
1. 传感器未连接在电路上，先测量加热器电阻（R0）。在理想情况下，这个应该在20℃时完成。电
阻应该在10Ω左右。
2. 计算400℃时的加热器电阻。使用以下等式：
RH=R0+R0α（T-T0）
其中T是目标温度，T0是20℃（或者你测量加热器初始电阻时的温度）,α是电阻温度系数，一般
是3.55 x 10-3/℃ 。
3. 移除电路中的传感器，精确地测量R8电阻（3.3Ω）。
4. 安置传感器，现在接通电路，而MI管脚增加到5V。先测量图中AB和BC之间的电压（VAB）
（VBC）。改变R5的值，直到达到期望的加热器电阻（在第2步中计算得出的）。在整个过程中，
你都需要测量VAB和VBC 。加热器电阻（RH）和这些变量之间的关系如下：
RH= R8 x (VBC/ VAB)
利用R5，改变VBC和VAB之间的比率，这样加热器电阻（RH）才能变成是步骤2计算得出的值。设
置其他电路电阻值，以便提供正确的高温，当MI设置为0V时。
检测电路
在有CO，H2S或VOC气体存在的情况下，敏感材料的电阻会发生变化。传感器电阻随着目标气体浓
度的增加而增大。对于大多数气体来说，气体浓度和传感器电阻呈非线性关系，遵循幂次定律，幂
系数一般是0.5；对于H2S和CO（<50ppm）来说，利用双温工作模式，观测到线性关系。测量传
感器电阻变化的简单方法是使用一个分压器，如下所示。
简单的电阻测量电路
我们建议R1电阻值在100-200kΩ之间，而V+电压低于1V。在使用之前我们建议放
大和滤波电路的输出，对某一特定应用和气体浓度范围进行必要的调整优化。
转载请注明出处：传感器应用_仪表仪器应用_智能硬件产品 – 工采资讯 http://news.isweek.cn/2997.html
