[发明专利]一种高灵敏自反馈型气敏传感器报警电路

说明书

一种高灵敏自反馈型气敏传感器报警电路，属于气敏传感器、报警器等电子领域。该电路由半导体气敏传感器的气敏电阻与场效应晶体管的源、漏极串联而成，根据场效应晶体管的极性与半导体气敏传感器的极性，将场效应晶体管的栅极与源极或者漏极通过或者不通过串联电阻相接，构成自反馈电路。该电路由直流测试电压供电，取气敏传感器与场效应晶体管或场效应晶体管与串联电阻的分压增大者作为报警电压输出。其中，传感器工作于室温或者通过加热电源加热电阻丝以工作于特定温度。该电路设计相比于传统气敏传感器与固定负载电阻串联的方式，具有明显的自反馈特征，可以极大提高报警电路的灵敏度。

技术领域

一种高灵敏自反馈型气敏传感器报警电路，属于气敏传感器、报警器等电子领域。

背景技术

半导体气敏传感器在易燃易爆气体、有毒有害气体、空气污染气体、食品卫生相关气体检测报警中具有重要应用。其工作原理为在一定的温度下，半导体材料的电阻随待测气体的浓度发生变化。如图1所示，气敏传感器电阻的变化将引起电路中电流的变化，通过与负载电阻串联，最终导致负载电阻或者气敏传感器上分压的变化。此分压的变化即可驱动外电路报警或通过数模转换显示出待测气体的浓度信息。目前，商业化的报警器(例如郑州炜盛产品MP503，及日本费加罗产品TGS2602)及大多数的科研论文及专利(例如CN103729970A，CN204129920U)中均采用此简单易行的串联电路。此外，除固定阻值的负载电阻外，部分产品也用到了可人为调节电阻的变阻器(例如专利CN103558260B)，以便于灵活调整电路参数。

此外，部分学术论文或者著作中，负载电阻也可以被取代为另外一种气敏传感器，如图2所示，通过两个气敏传感器的特征参数匹配，提高对检测气体的灵敏度及专一响应等(Han等，Sensors and Actuators B:Chemical,2009,138:228；吴兴惠，王彩君，传感器与信号处理，电子工业出版社，1997年)。但是上述技术中的负载电阻或者气敏传感器均为两端电子元件，不具备自反馈功能。虽然也有专利申请了将场效应晶体管这种三端电子元件与气敏传感器串联(CN204697045U)，但是其功能在于方便调节晶体管电阻，稳定电路分压，以便数字化读出气敏传感器的电阻值，而无明显自反馈特征。

发明内容

本发明的目的是提高气敏传感器报警电路的智能水平，通过场效应晶体管的自反馈作用提高电路的报警能力。其中场效应晶体管的自反馈作用是本发明区别于传统报警电路的关键。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

(1)半导体气敏传感器的信号电极与场效应晶体管的源、漏极经过或者不经过串联电阻进行串联，并在串联电路两端施加一定的直流测试电压。

(2)p型场效应晶体管的栅极与漏极直接短接或者通过串联电阻进行短接，n型场效应晶体管的栅极与源极直接短接或者通过串联电阻进行短接；

(3)需要加热的半导体气敏传感器，其加热电极接另外的加热回路，根据需要施加电压使其工作在特定温度；

(4)n型半导体气敏传感器测量还原性气体，p型半导体气敏传感器测量氧化性气体的报警电路在晶体管两端取输出电压；n型半导体气敏传感器测量氧化性气体，p型半导体气敏传感器测量还原性气体的报警电路在传感器两端取输出电压；

(5)输出的报警电压接运算放大器、三极管等电子器件驱动蜂鸣器、LED灯、继电器等报警器工作，或者接电压读出器用于报警电压的数字化输出。