專利名稱：一種提高電阻型氣體傳感器靈敏度的雙傳感器電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種提高氣體傳感器靈敏度的電路，具體地說是一種提高電阻型氣體傳感器靈敏度的雙傳感器電路。
背景技術(shù)：
電阻型氣體傳感器在不同氣體、不同濃度的情況下，其電阻值將發(fā)生變化，為了定義傳感器的特性，一般總在一定氣體、一定濃度下進(jìn)行測試標(biāo)定，把這種氣體稱為標(biāo)定氣體，把在該標(biāo)定氣體條件下傳感器的阻值稱為工作電阻，則電阻型氣體傳感器的靈敏度可如下定義，如圖1所示在電阻型氣體傳感器A兩端加一恒定電流I，然后分別置于標(biāo)定氣體1和標(biāo)定氣體2中，設(shè)標(biāo)定氣體1中該電阻型氣體傳感器的電阻為R1，標(biāo)定氣體2中該電阻型氣體傳感器的電阻為R2，由于電流恒定，標(biāo)定氣體1中該電阻型氣體傳感器的電壓為V1，標(biāo)定氣體2中該電阻型氣體傳感器的電壓為V2，則該傳感器靈敏度S的物理意義為S＝V2/V1＝R2/R1，即兩種標(biāo)定氣體中的電壓或電阻之比，靈敏度越高，S值越大，表明傳感器測試標(biāo)定氣體變化的能力越強(qiáng)，傳感器的性能越好，由于氣體傳感器的材料一般為ZnO、SnO2等，為了提高其靈敏度，一般采用在體內(nèi)添加其他諸如Pd、Cu、V2O5等增敏性物質(zhì)，但效果并不明顯，致使一些靈敏性不高的材料很難得到實(shí)際應(yīng)用，而對靈敏性要求較高的地方又很難得到滿足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是針對以上不足而提供一種能夠明顯的提高電阻型氣體傳感器靈敏度的雙傳感器電路。
本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是一種提高電阻型氣體傳感器靈敏度的雙傳感器電路，其特征在于在電阻型氣體傳感器A上并聯(lián)有另一電阻型氣體傳感器B和與其連接的固定電阻R；所述的固定電阻R的電阻值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電阻型氣體傳感器B最大工作電阻，一般是最大工作電阻阻值的10-30倍。
所述的固定電阻R的電阻值與其連接的電阻型氣體傳感器B最大工作電阻阻值的最佳比例為20∶1。
該方案的工作原理如下，如圖2所示，恒定的總電流I分成兩路一路為IA，流經(jīng)傳感器A；另一路為IB，流經(jīng)傳感器B，由于通過電路的總電流I是恒定的，則分路電流IA和IB之和是不變的，但是當(dāng)標(biāo)定氣體變化時，由于傳感器電阻的變化，分路中的電流也是變化的，當(dāng)一路增加時，另一路減小。由于與傳感器B串接的固定電阻R的阻值要比傳感器B在標(biāo)定氣體中的最大工作電阻大的多，設(shè)兩傳感器為同一類型，在標(biāo)定氣體1中電阻分別為RA1和RB1，則傳感器B上的電壓VB1為
VB1=RB1·IB1=RA1RB1RA1+RB1+R·I]]>當(dāng)氣體變化為標(biāo)定氣體2時，兩傳感器的電阻分別變化為RA2和RB2，此時傳感器B上的電壓變?yōu)閂B2，VB2=RB2·IB2=RA2RB2RA2+RB2+R·I]]>則靈敏度為S=VB2VB1=(RA2RB2)(RA1RB1)·(RA1+RB1+R)(RA2+RB2+R)]]>在R遠(yuǎn)大于RA2和RB2情況下，靈敏度可近似表示為S=VB2VB1≈(RA2RA1)·(RB2RB1)]]>上式表明，雙傳感器測試電路，靈敏度為各個傳感器靈敏度的乘積，所以靈敏度得到極大提高。
若兩傳感器是完全一樣的，即RB2＝RA2＝R2，RB1＝RA1＝R1，則S=VB2VB1≈(R2/R1)2.]]>


圖1為檢測電阻型氣體傳感器靈敏度的電路原理圖；圖2為檢測本發(fā)明靈敏度的電路原理圖；圖3是本發(fā)明的一種具體實(shí)施圖；圖4是固定電阻R阻值變化時，靈敏度變化示意圖；圖5是固定電阻R阻值變化時，靈敏度理論值與測試值之間對比示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述如圖3所示，以YBa2Cu3O7-X薄膜樣品材料做傳感器，該雙傳感器電路包括一電阻型氣體傳感器A，在該傳感器A上并聯(lián)有另一電阻型氣體傳感器B，在該實(shí)施例中，一個YBa2Cu3O7-X薄膜樣品材料傳感器起到兩個傳感器的作用，氣體傳感器B上串連有一固定電阻R，該固定電阻R的電阻值遠(yuǎn)遠(yuǎn)氣體傳感器B最大工作電阻；如圖4，標(biāo)定氣體1為氧氣，標(biāo)定氣體2為氮?dú)?，氣體傳感器B在氮?dú)庵械碾娮柚导醋畲蠊ぷ麟娮铻?00歐姆，固定電阻R的阻值分別取100歐姆、500歐姆、4000歐姆時，靈敏度分別為100、240和350，由實(shí)驗(yàn)可知串連的固定電阻R的阻值越大，則該雙傳感器電路的靈敏度就越高；如圖5所示，電阻值為2000歐姆、4000歐姆、8000歐姆甚至更大，當(dāng)固定電阻R與氣體傳感器B最大工作電阻的比值超過一定比例時，即使繼續(xù)增大電阻值，靈敏度的增加也不明顯，而是趨于一飽和值，由實(shí)驗(yàn)可知固定電阻R的電阻值是電阻型氣體傳感器B最大工作電阻的10-30倍時效果較好，固定電阻R的電阻值與其連接的電阻型氣體傳感器B最大工作電阻阻值的最佳比例為20∶1。
權(quán)利要求
1.一種提高電阻型氣體傳感器靈敏度的雙傳感器電路，其特征在于在電阻型氣體傳感器A上并聯(lián)有另一電阻型氣體傳感器B和與其連接的固定電阻R；所述的固定電阻R的電阻值是電阻型氣體傳感器B的最大工作電阻的10-30倍。
2.如權(quán)利要求1所述的一種提高電阻型氣體傳感器靈敏度的雙傳感器電路，其特征在于固定電阻R的電阻值與其連接的電阻型氣體傳感器B的最大工作電阻阻值的最佳比例為20∶1。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種提高電阻型氣體傳感器靈敏度的雙傳感器電路，是在電阻型氣體傳感器A上并聯(lián)有另一電阻型氣體傳感器B和與其連接的固定電阻R，該固定電阻R的電阻值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電阻型氣體傳感器B的最大工作電阻，一般是其最大工作電阻阻值的10－30倍，本發(fā)明可大大提高電阻型氣體傳感器靈敏度，靈敏度的大小約為兩個傳感器靈敏度的乘積，且不影響傳感器的響應(yīng)時間和恢復(fù)時間，可廣泛用于檢測、報(bào)警、監(jiān)控等對靈敏度要求較高的電路中。
文檔編號G01N27/12GK1488935SQ0312634
公開日2004年4月14日 申請日期2003年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月5日
發(fā)明者胡行, 朱志立, 田國勛, 盧紅霞, 楊德林, 胡 行 申請人:鄭州大學(xué)