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酒精濃度檢測儀原理簡介
2013-10-08 11:33:24 來源：aidreamfan酒精濃度檢測儀原理簡介
一、市場前景
從工廠企業到居民家庭，酒精泄露的檢測、監控以及對酒后駕車的監測對居民的人身和財產安全都是十分重要且必不可少的。同時，隨著我國經濟的高速發展，人民的生活水平迅速提高，越來越多的人有了自己的私家車，酒后駕車是導致交通事故的一個主要因素，資料顯示,我國近幾年發生的重大交通事故中,有將近三分之一是由酒后駕車引起的。由于人們安全意識增強，對環境安全性和生活舒適性要求的提高,為了防止機動車輛駕駛人員酒后駕車，現場實時對人體呼氣中酒精含量的檢測已日益受到重視，酒精濃度測試儀逐漸得到廣泛應用。
此外，酒精測試儀也可應用于食品加工、釀酒等需要監控空氣中酒精濃度的場合。因此，酒精濃度檢測儀具有十分廣闊的現實市場和潛在的市場要求。
二、氣敏傳感器簡介
氣敏電阻是一種半導體敏感器件，它是利用氣體的吸附而使半導體本身的電導率發生變化這一機理來進行檢測的。人們發現某些氧化物半導體材料如SnO2、ZnO、Fe2O3、MgO、NiO、BaTiO3等都具有氣敏效應。
氣敏傳感器是一種檢測特定氣體的傳感器。它主要包括半導體氣敏傳感器、接觸燃燒式氣敏傳感器和電化學氣敏傳感器等，其中用的*多的是半導體氣敏傳感器。它的應用主要有：一氧化碳氣體的檢測、瓦斯氣體的檢測、煤氣的檢測、氟利昂（R11、R12）的檢測、呼氣中乙醇的檢測、人體口腔口臭的檢測等等。它將氣體種類及其與濃度有關的信息轉換成電信號，根據這些電信號的強弱就可以獲得與待測氣體在環境中的存在情況有關的信息，從而可以進行檢測、監控、報警；還可以通過接口電路與計算機組成自動檢測、控制和報警系統。半導體氣敏傳感器對于低濃度氣體具有很高的靈敏度，具有嗅覺功能，能自動檢測濃度。一旦濃度超限，氣敏傳感器即可自動報警。
半導體氣敏傳感器是利用待測氣體在半導體表面的氧化和還原反應導致敏感元件阻值變化來檢測氣體的種類和濃度的。當半導體器件被加熱到穩定狀態，在氣體接觸半導體表面而被吸附時，被吸附的分子首先在表面自由擴散，失去運動能量，一部分分子被蒸發掉，另一部分殘留分子產生熱分解而固定在吸附處時，如果半導體的功函數大于吸附分子的離解能，吸附分子將向器件釋放電子，而形成正離子吸附。如H2、CO、碳氫化合物等，被稱為還原型氣體。當還原型氣體吸附到N型半導體上時，載流子增多，使半導體電阻值下降。
三、酒精傳感器的選擇
市面上用的*廣的酒精傳感器是MQ-3乙醇傳感器。
MQ-3乙醇氣體傳感器可以應用用于機動車駕駛人員及其他嚴禁酒后作業人員的現場檢測，也用于其他場所乙醇蒸汽的檢測。其技術特點為：
- 對乙醇蒸汽有很高的靈敏度和良好的選擇性
- 快速的響應恢復特性
- 長期的壽命和可靠的穩定性
- 簡單的驅動回路
圖1 MQ-3乙醇氣體傳感器靈敏度曲線
傳感器輸出電壓與酒精濃度關系：
通過測量MQ-3輸出信號同酒精濃度為近似的線性關系，如圖2所示。
圖2 酒精濃度同輸出電壓的近似關系
氣敏傳感器的外觀和相應的結構形式如圖3所示，它由微型氧化鋁陶瓷管、氧化鋅敏感層，測量電極和加熱器構成，敏感元件固定在塑料或不繡鋼制成的腔體內，加熱器為氣敏元件提供了必要的工作條件。封裝好的氣敏元件有6個管腳，其中4個用于信號取出，2個用于提供加熱電流。
圖3中①、②、③分別表示MQ-3乙醇傳感器的引腳排布圖、引腳功能圖、使用接線圖。其中H-H表示加熱極（如5V），A-A、B-B傳感器表示敏感元件的2個極，圖③中“V”為傳感器的工作電壓，同時也是加熱電壓。
圖3 MQ-3傳感器的外觀和相應的結構形式
加熱電壓取交直流5V均可。當氣敏傳感器加熱后，環境中的可燃氣體濃度加大時，傳感器的內阻將迅速減小，利用該特性結合分壓原理，分析得知Vout的值將逐漸加大，當超過我們設定的閾值時，可產生相應的操作。經過調理，檢測信號由電阻值轉變成電壓值，便于后續電路進行A/D轉換和處理。
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