本實(shí)用新型具體涉及一種感應(yīng)范圍可調(diào)式二氧化錫氣體傳感器，屬于半導(dǎo)體氣體傳感器技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

半導(dǎo)體氣體傳感器利用半導(dǎo)體與氣體接觸時(shí)電阻發(fā)生變化這一特性檢測(cè)氣體。二氧化錫氣體傳感器是最常用的一種半導(dǎo)體氣體傳感器，其原理是二氧化硅元件與被測(cè)氣體接觸時(shí)，與吸附氧發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生電阻的改變，通過(guò)采樣電阻兩端的電壓電流就可以檢測(cè)到這種改變，在二氧化錫基中添加一定量的貴金屬可以提高二氧化錫傳感器的靈敏度。

二氧化錫氣體傳感器具有工作溫度低，在檢測(cè)范圍內(nèi)，電阻變化大等優(yōu)點(diǎn)。但也存在一些不足之處，如應(yīng)用范圍小，靈活性差等，在危險(xiǎn)氣體檢測(cè)方面這個(gè)問(wèn)題尤為突出，為解決這一問(wèn)題，中國(guó)實(shí)用新型專利，CN201773082U，公開(kāi)了一種半導(dǎo)體氣體傳感器，通過(guò)設(shè)置分壓電阻的方式解決提高氣體傳感器的適應(yīng)檢測(cè)范圍的問(wèn)題，但是這種方法本身對(duì)檢測(cè)值會(huì)產(chǎn)生影響，只能定性分析，在需要精確檢測(cè)時(shí)準(zhǔn)確性不夠。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本實(shí)用新型的目的是提供一種為可調(diào)節(jié)檢測(cè)的感應(yīng)范圍，測(cè)量數(shù)值精確，適合于定性和定量檢測(cè)的感應(yīng)范圍可調(diào)式二氧化錫氣體傳感器。

具體的，本實(shí)用新型的感應(yīng)范圍可調(diào)式二氧化錫氣體傳感器，包括傳感器單元及控制裝置，所述傳感器單元包括空心管支架及傳感器主體，所述傳感器主體包括陶瓷管、絕緣層、二氧化錫氣敏器件、加熱電阻、電極，陶瓷管的兩端固定在空心管支架上，二氧化錫氣敏器件環(huán)繞設(shè)置在陶瓷管的中間位置的外壁上，電極內(nèi)置于二氧化錫氣敏器件內(nèi)部，絕緣層設(shè)置在陶瓷管的內(nèi)壁，加熱電阻安裝在絕緣層上，所述控制裝置包括外殼、電源、采樣比較電路、控制單元，所述采樣比較電路包括變阻器、運(yùn)算放大器，所述運(yùn)算放大器的輸入端分別連接變阻器及二氧化錫氣敏器件的電極。

進(jìn)一步的，所述絕緣層為二氧化硅絕緣層，所述加熱電阻數(shù)量為兩根，在陶瓷管圓周方向?qū)ΨQ設(shè)置。

進(jìn)一步的，所述溫控電路包括電源電壓調(diào)節(jié)電路及溫控旋鈕，

或包括PID溫度控制器，PID溫度控制器設(shè)置在外殼表面。

進(jìn)一步的，所述液晶顯示屏設(shè)置在外殼表面，所述外殼上還設(shè)有電源開(kāi)關(guān)、變阻器調(diào)節(jié)旋鈕。

進(jìn)一步的，所述變阻器為數(shù)字變阻器AD5270，所述運(yùn)算放大器為AD8615。

進(jìn)一步的，所述單片機(jī)為8051單片機(jī)，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器為CS4361。

進(jìn)一步的，所述控制單元包括單片機(jī)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、液晶顯示器、溫控電路，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸入端連接運(yùn)算放大器輸出端，所述單片機(jī)分別連接數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出端、液晶顯示器、溫控電路。

本實(shí)用新型的有益效果在于：本實(shí)用新型的感應(yīng)范圍可調(diào)式二氧化錫氣體傳感器，通過(guò)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，使得傳感器的熱敏性能得到提高，可調(diào)節(jié)的范圍增加，通過(guò)控制裝置的改進(jìn)，使得傳感器的檢測(cè)范圍可控，檢測(cè)精度提高，本實(shí)用新型的二氧化錫氣體傳感器尤其適合于危險(xiǎn)氣體的檢測(cè)，也可用于其它氣體檢測(cè)使用。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的一種感應(yīng)范圍可調(diào)式二氧化錫氣體傳感器的傳感器單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型的一種感應(yīng)范圍可調(diào)式二氧化錫氣體傳感器的控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖1中傳感器主體的縱向剖視圖；

圖4為圖1中傳感器主體的橫向剖視圖；

圖5為控制裝置的采樣電路的電路圖；

圖6為控制裝置的控制單元的組成示意圖。

附圖標(biāo)記如下：1、空心管支架，2、陶瓷管，3、絕緣層，4、二氧化錫氣敏器件，5、加熱電阻，6、電極，7、外殼，8、電源，9、變阻器，10、運(yùn)算放大器，11、單片機(jī)，12、數(shù)模轉(zhuǎn)換器，13、液晶顯示器，14、溫控電路.

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明：

二氧化錫氣體傳感器的氣敏性主要有兩個(gè)影響因素，一個(gè)是加熱電阻加熱的影響，另一個(gè)是傳感器工作環(huán)境的影響。在本實(shí)用新型中，設(shè)計(jì)目標(biāo)是使工作環(huán)境的影響做到最小化，而加熱電阻的影響能力得到提高，從而實(shí)現(xiàn)可以通過(guò)加熱電阻的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)傳感器感應(yīng)范圍的調(diào)節(jié)，同時(shí)檢測(cè)精度不降低。

在檢測(cè)范圍一定的條件下，通過(guò)檢測(cè)信號(hào)輸出的控制，可以實(shí)現(xiàn)檢測(cè)范圍的調(diào)節(jié)，同時(shí)輸出精確的檢測(cè)值，這是本實(shí)用新型的另一個(gè)研究目的。

本實(shí)用新型的感應(yīng)范圍可調(diào)式二氧化錫氣體傳感器，包括傳感器單元及控制裝置兩部分；

如圖1所示，傳感器單元包括空心管支架1及傳感器主體，空心管支架1可由耐熱塑料管或鋼管制成，傳感器的電極導(dǎo)線和加熱電阻導(dǎo)線從空心管中穿過(guò)。

如圖3、圖4所示，傳感器主體包括陶瓷管2、絕緣層3、二氧化錫氣敏器件4、加熱電阻5、電極6，陶瓷管2的兩端固定在空心管支架1上，二氧化錫氣敏器件4環(huán)繞設(shè)置在陶瓷管2的中間位置的外壁上，電極6內(nèi)置于二氧化錫氣敏器件4內(nèi)部，絕緣層3設(shè)置在陶瓷管2的內(nèi)壁，加熱電阻5安裝在絕緣層3上。

通過(guò)上述結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)，傳感器工作時(shí)，受環(huán)境干擾降低到最小，而隨著加熱電阻的加熱調(diào)節(jié)，二氧化錫氣敏器件4的氣敏性變化明顯，可以實(shí)現(xiàn)在保證檢測(cè)精度的前提下實(shí)現(xiàn)感應(yīng)范圍的靈活調(diào)節(jié)。

如圖2所示，控制裝置連接傳感器單元，包括外殼7、電源8、采樣比較電路、控制單元。

如圖5所示，采樣比較電路包括變阻器9、運(yùn)算放大器10，運(yùn)算放大器10的輸入端分別連接變阻器9及二氧化錫氣敏器件4的電極。電源同時(shí)為兩根輸入端回路供電，根據(jù)實(shí)際的檢測(cè)需要調(diào)節(jié)變阻器的阻值，當(dāng)通過(guò)二氧化錫氣敏器件4的電極6一路檢測(cè)到的電流大于變阻器9一路時(shí)，運(yùn)算放大器10輸出一個(gè)正值的輸出值，利用這個(gè)原理，通過(guò)變阻器9電阻調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)最小檢測(cè)值的控制，以及最終檢測(cè)值的精確輸出，此時(shí)的運(yùn)算放大器10相當(dāng)于作為比較器使用。

如圖6所示，控制單元包括單片機(jī)11、數(shù)模轉(zhuǎn)換器12、液晶顯示器13、溫控電路14，數(shù)模轉(zhuǎn)換器12輸入端連接運(yùn)算放大器10輸出端，單片機(jī)11分別連接數(shù)模轉(zhuǎn)換器12輸出端、液晶顯示器13、溫控電路14。

溫控電路14可由兩種實(shí)現(xiàn)方式：

包括電源電壓調(diào)節(jié)電路及溫控旋鈕，通過(guò)電源電壓的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)加熱電阻的溫度控制。

或包括PID溫度控制器，PID溫度控制器設(shè)置在外殼表面，通過(guò)PID溫度控制器實(shí)現(xiàn)加熱電阻溫度控制，并通過(guò)單片機(jī)11將溫度值顯示在液晶顯示屏13上。

液晶顯示屏13設(shè)置在外殼7表面，外殼7上還設(shè)有電源開(kāi)關(guān)、變阻器調(diào)節(jié)旋鈕。

為方便實(shí)施本實(shí)用新型的技術(shù)方案，以下提供具體的電器件型號(hào)，但不限于這些型號(hào)的器件。

變阻器9為數(shù)字變阻器AD5270，運(yùn)算放大器10為AD8615。

單片機(jī)11為8051單片機(jī)，數(shù)模轉(zhuǎn)換器12為CS4361。

作為優(yōu)選的實(shí)施方式，絕緣層3為二氧化硅絕緣層，加熱電阻5數(shù)量為兩根，在陶瓷管2圓周方向?qū)ΨQ設(shè)置。

以上所述是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型所述原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。