功能材料及物理性能实验
功能材料及物理性能 实验
实验一、气敏特性测试实验
实验一 、气敏特性测试实验
气敏传感器是一种将检测到的气体成份和浓度转换为电信号的传感器。在现代社会的生产和生活中，会接触到各种各样的气体，需要进行检测和控制。比如化工生产中气体成份的检测与控制：煤矿瓦斯浓度的检测与报警：环境污染情况的监测：煤气泄漏：火灾报警：燃烧情况的检测与控制等。气敏传感器的种类较多，主要包括有敏感气体种类的气敏传感器、敏感气体量的真空度气敏传感器，以及检测气体成分的气体成分传感器。前者主要有半导体气敏传感器和固体电解质气敏传感器，后者主要有高频成分传感器和光学成分传感器。由于半导体气敏传感器具有灵敏度高、响应快、使用寿命长和成本低等优点，应用很广，因此本实验将着重介绍半导体气敏传感器实验目的1.通过本实验熟悉气体传感器的工作原理2.通过本实验了解和掌握金属氧化物半导体气敏材料气敏特性测试的原理和方法
实验目的 1.通过本实验熟悉气体传感器的工作原理。 2.通过本实验了解和掌握金属氧化物半导体气敏材料气敏特性测试的 原理和方法。 气敏传感器是一种将检测到的气体成份和浓度转换为电信号的传 感器。在现代社会的生产和生活中，会接触到各种各样的气体，需要进 行检测和控制。比如化工生产中气体成份的检测与控制；煤矿瓦斯浓度 的检测与报警；环境污染情况的监测；煤气泄漏；火灾报警；燃烧情况 的检测与控制等。 气敏传感器的种类较多，主要包括有敏感气体种类的气敏传感器 、敏感气体量的真空度气敏传感器，以及检测气体成分的气体成分传感 器。前者主要有半导体气敏传感器和固体电解质气敏传感器，后者主要 有高频成分传感器和光学成分传感器。由于半导体气敏传感器具有灵敏 度高、响应快、使用寿命长和成本低等优点，应用很广，因此本实验将 着重介绍半导体气敏传感器
实验仪器本实验所用仪器为WS-30A气敏元件测试系统（如下图）PC机测试夹981110图1气敏特性测试系统示意图1.配气箱提手，2.混合风机，3.蒸发器，4.测试回路工作电压指示，5.加热回路工作电压指示，6配气箱，7电源开关，8.测试回路电压调节旋钮，9加热回路电压调节旋钮，10风机开关，11.蒸发器开关
实验仪器 本实验所用仪器为WS-30A气敏元件测试系统（如下图）。 图1 气敏特性测试系统示意图 1.配气箱提手，2.混合风机，3.蒸发器，4.测试回路工作电压指示，5.加热回路工作电压 指示，6.配气箱，7.电源开关，8.测试回路电压调节旋钮，9.加热回路电压调节旋钮，10. 风机开关，11.蒸发器开关
该气敏特性测试仪可以测试气敏材料的以下特性：1.可显示气敏元件负载输出电压：2.能计算元件电阻值、电压灵敏度和电阻灵敏度：3.能计算元件的响应时间、恢复时间：4以友好、形象的界面对所测试元件进行虚拟列阵、编号：5能根据测量结果对元件进行分档归类，在虚拟列阵上以不同颜色直观表示，并计算出在每一档范围内的元件数与所有参加测试的元件数的比例，并以百分数表示6.可将气敏元件负载输出电压随时间变化的特性曲线在测试过程中动态显示。气敏元件是将不同掺杂的SnO2半导体材料涂在陶瓷管的外壁，然后将加热电极装入陶瓷管内。通过调节加热电压来控制气敏材料的工作温度。最后将气敏元件进行封装。本实验所用气敏元件为分别对甲烷和乙醇敏感的商用气敏元件
该气敏特性测试仪可以测试气敏材料的以下特性： 1.可显示气敏元件负载输出电压； 2.能计算元件电阻值、电压灵敏度和电阻灵敏度； 3.能计算元件的响应时间、恢复时间； 4.以友好、形象的界面对所测试元件进行虚拟列阵、编号； 5.能根据测量结果对元件进行分档归类，在虚拟列阵上以不同颜色 直观表示，并计算出在每一档范围内的元件数与所有参加测试的 元件数的比例，并以百分数表示 6.可将气敏元件负载输出电压随时间变化的特性曲线在测试过程中 动态显示。 气敏元件是将不同掺杂的SnO2半导体材料涂在陶瓷管的外壁，然 后将加热电极装入陶瓷管内。通过调节加热电压来控制气敏材料的工作 温度。最后将气敏元件进行封装。本实验所用气敏元件为分别对甲烷和 乙醇敏感的商用气敏元件
实验原理半导体气敏传感器是利用半导体气敏元件同气体接触后，造成半导体性质的变化来检测特定气体的成分或者测量其浓度。乙醇6乙醚气5404轻汽油30UHIU3正乙烷20氧化炭10甲烧F气体浓度%气图留件阻值一装系图2气敏器件阻值浓度对应关系半导体气敏传感器大体上可分为两类电阻式和非电阻式。电阻式半导体气敏传感器是利用气敏半导体材料，如氧化锡、氧化锰（MnO，）等金属氧化物制成敏感元件，当它们吸收了可燃气体的烟雾，如氢、一氧化碳、烷、醚、醇、苯以及天然气、沼气等时，会发生还原反应，放出热量，使元件温度相应增高，电阻发生变化。利用半导体材料的这种特性，将气体的成分和浓度变换成电信号，进行监测和报警。图2所示为典型气敏元件的阻值浓度关系。从图中可以看出，元件对不同气体的敏感程度不同，如对乙醚、乙醇、氢气等具有较高的灵敏度，而对甲烷的灵敏度较低。般随气体的浓度增加，元件阻值明显增大，在一定范围内呈线性关系
实验原理 半导体气敏传感器是利用半导体气敏元件同气体接触后，造成半 导体性质的变化来检测特定气体的成分或者测量其浓度。 图2气敏器件阻值浓度对应关系 半导体气敏传感器大体上可分为两类电阻式和非电阻式。电阻式半导体气敏传感器是利用气敏 半导体材料，如氧化锡、氧化锰(MnO2)等金属氧化物制成敏感元件，当它们吸收了可燃气体的烟 雾，如氢、一氧化碳、烷、醚、醇、苯以及天然气、沼气等时，会发生还原反应，放出热量，使 元件温度相应增高，电阻发生变化。利用半导体材料的这种特性，将气体的成分和浓度变换成电 信号，进行监测和报警。图 2所示为典型气敏元件的阻值浓度关系。从图中可以看出，元件对不 同气体的敏感程度不同，如对乙醚、乙醇、氢气等具有较高的灵敏度，而对甲烷的灵敏度较低。 一般随气体的浓度增加，元件阻值明显增大，在一定范围内呈线性关系
气敏元件的敏感部分是金属氧化物半导体微结晶粒子烧结体。当它的表面吸附有被测气体时，半导体微结晶粒子接触界面的导电电子比例就会发生变化，从而使气敏元件电阻值随被测气体的浓度改变而变化。这种反应是可逆的，因而是可以反复使用的。电阻值的变化随着金属氧化物半导体表面对气体的吸附和释放而发生，为了加速这种反应，通常要用加热器对传感器加热。该传感器就是将这种电阻值变化，以输出电压的方式取出，从而检测出气体的状态。气敏传感器应用较广泛的是用于防灾报警，如可制成液化石油气、天然气、城市煤气、煤矿瓦斯以及有毒气体等方面的报警器。也可用于对大气污染进行监测以及在医疗上用于对等气体的测量。生活中则可用于空调机、烹调装置、酒精浓度探测等方面
气敏元件的敏感部分是金属氧化物半导体微结晶粒子 烧结体。当它的表面吸附有被测气体时，半导体微结晶粒 子接触界面的导电电子比例就会发生变化，从而使气敏元 件电阻值随被测气体的浓度改变而变化。这种反应是可逆 的，因而是可以反复使用的。电阻值的变化随着金属氧化 物半导体表面对气体的吸附和释放而发生，为了加速这种 反应，通常要用加热器对传感器加热。该传感器就是将这 种电阻值变化，以输出电压的方式取出，从而检测出气体 的状态。 气敏传感器应用较广泛的是用于防灾报警，如可制成 液化石油气、天然气、城市煤气、煤矿瓦斯以及有毒气体 等方面的报警器。也可用于对大气污染进行监测以及在医 疗上用于对等气体的测量。生活中则可用于空调机、烹调 装置、酒精浓度探测等方面
实验步骤1.将两种不同的气敏元器件（各5只，共10只）分别装入气敏测试板插槽，并分别记录编号。2.选用适当的匹配电阻，并插入匹配电阻插槽3.打开测试软件，设定各个测试参数，准备测试4.对器件进行老化处理，将加热电压加至4V，时间为10分钟。5.将无水乙醇滴加在加热片上，盖上配气箱，打开混合风机，并开始加热乙醇，加热时间20s。6.用软件开始测试，将测试结果保存，并进行分析。7.选择出那些对乙醇气体敏感的器件
实验步骤 1.将两种不同的气敏元器件（各5只，共10只）分别装入气敏测试板 插槽，并分别记录编号。 2.选用适当的匹配电阻，并插入匹配电阻插槽。 3.打开测试软件，设定各个测试参数，准备测试。 4.对器件进行老化处理，将加热电压加至4V，时间为10分钟。 5.将无水乙醇滴加在加热片上，盖上配气葙，打开混合风机，并开 始加热乙醇，加热时间20s。 6.用软件开始测试，将测试结果保存，并进行分析。 7.选择出那些对乙醇气体敏感的器件
思考题同为氧化锡气敏材料，为什么对不同的气体具有敏感特性？
思考题 同为氧化锡气敏材料，为什么对不同的气体具有敏感特性？
实验二、磁性测量
实验二、磁性测量