【正文】 ） 7 圖 圖 MQ2型傳感器的外觀 MQ2 型傳感器的特性及主要技術(shù)指標(biāo) （ 1） MQ2 型傳感器的一般 特點(diǎn) （ a） MQ2 型傳感器對(duì)天然氣、液化石油氣等煙霧有很高的靈敏度，尤其對(duì)烷類煙霧更為敏感。這就是 MQ2型燃性煙霧傳感器檢測(cè)可燃煙霧的基本原理。 遇到可燃煙霧（如 CH4等）時(shí)，原來(lái)吸附的氧脫附，而由可 燃煙霧以正離子狀態(tài)吸附在二氧化錫半導(dǎo)體表面；氧脫附放出電子，煙霧以正離子狀態(tài)吸附也要放出電子，從而使二氧化錫半導(dǎo)體導(dǎo)帶電子密度增加，電阻值下降。當(dāng)與煙霧接觸時(shí)，如果晶粒間界處的勢(shì)壘受 到該煙霧的調(diào)制而變化，就會(huì)引起表而電導(dǎo)率的變化。當(dāng)處于 200~300176。 C H CO、乙醇 晶體管特性 150176。 C 700176。 C 類型 所利用的特性 工作溫度 代表性被檢測(cè)氣體 電阻型 電阻 表面電阻控制器 300～ 450176。半導(dǎo)體氣敏傳感器的分類如表 。半導(dǎo)體氣敏元件也有 N 型和 P 型之分。 陳元龍：基于單片機(jī)火災(zāi)報(bào)警器的設(shè)計(jì) 6 MQ2 型煙霧傳感器的工作原理 半導(dǎo)體煙霧傳感器包括用氧化物半導(dǎo)體陶瓷材料作為敏感體制作的煙霧傳感器以及用單晶半導(dǎo)體器件制 作的煙霧傳感器。因此，本設(shè)計(jì)采用半導(dǎo)體煙霧傳感器作為報(bào)警器煙霧信息采集部分的核心。半導(dǎo)體煙霧傳感器的性能主要看其靈敏度、選擇性 (抗干擾性 )和穩(wěn) 定性 (使用壽命 )。一般連續(xù)使用兩個(gè)月后應(yīng)對(duì)傳感器進(jìn)行量程校準(zhǔn)，這種經(jīng)常性對(duì)傳感器的維護(hù)，無(wú)形中加大了工作人員的工作量，同時(shí)增加了報(bào)警器的維護(hù)成本。當(dāng)懷疑檢測(cè)環(huán) 境中存在這些物質(zhì)時(shí)，經(jīng)常對(duì)探頭進(jìn)行 標(biāo)定，是必須且有效的辦法。雖然將阻緩的傳感器再放回新鮮空氣環(huán)境中有得到某種程度的恢復(fù)的可能，但是如果長(zhǎng)期暴露在這樣的環(huán)境中，其靈敏度會(huì)不斷下降，導(dǎo)致傳感器最終喪失檢測(cè)煙霧的能力。 使用接觸燃燒式傳感器，其探頭 的阻緩及中毒，是不可避免的問(wèn)題。 表 簡(jiǎn)要列舉出已經(jīng)研究、開(kāi)發(fā)的各類煙霧傳感器及其可檢測(cè)的氣體種類。例如氧化物半導(dǎo)體煙霧傳感器主要檢測(cè)各種還原性煙霧，如 CO、 H C2H5OH、 CH3OH 等。由于非碳?xì)浠衔镆兹紵熿F (如氫 )不吸收電磁譜中 IR 部分的能量，所以這種傳感器可以精確地測(cè)量碳?xì)浠衔?，并具有最小的交叉靈敏度，而且不受其它煙霧的腐蝕以及高濃度目標(biāo)煙霧的影響。非擴(kuò)散式紅外探測(cè) 器 NDIR (nondispersive IR )是其中的一種，所有的未吸收光全部以最小的擴(kuò)散和損耗被記錄下來(lái)。在測(cè)量和比較元件中，紅外射線被煙霧有選擇地吸收了。溫度的變化情況是目標(biāo)煙霧熱傳導(dǎo)率的函數(shù)，而對(duì)于一種給定的煙霧或汽化物，熱傳導(dǎo)率是它固有的物理特性。 陳元龍：基于單片機(jī)火災(zāi)報(bào)警器的設(shè)計(jì) 4 (f) 熱傳導(dǎo)傳感器 熱傳導(dǎo)傳感器與接觸燃燒式傳感器具有類似的結(jié)構(gòu)形式， 但是測(cè)量原理不同。它主要適用于毒性煙霧檢測(cè)。煙霧濃度信號(hào)將電解液分解成陰陽(yáng)帶電離子，通過(guò)電極將信號(hào)傳出。高分子煙霧傳感器具有對(duì)特定煙霧分子靈敏度高，選擇性好，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能在常溫下使用，可以彌補(bǔ)其它煙霧傳感器的不足。高分子氣敏材料在遇到特定煙霧時(shí)，其電阻、介電常數(shù)、材料表面聲波傳播速 度和頻率、材料重量等物理性能發(fā)生變化。 C 的高溫，此時(shí)若與煙霧接觸，煙霧就會(huì)在稀有金屬催化層上燃燒，因此鉑絲的溫度會(huì)上升，鉑絲的電阻值也上升；通過(guò)測(cè)量鉑絲的電阻值變化的大小，就知道煙霧的濃度。接觸燃燒式煙霧傳感器的檢測(cè)元件一般為鉑金屬絲 (也可表面涂鉑、鈀等稀 有金屬催化層 )，使用時(shí)將鉑絲通電，保持 300176。但這種傳感器制造成本高，檢測(cè)煙霧范圍有限，在檢測(cè)環(huán)境污染領(lǐng)域中有優(yōu)勢(shì)。 (b) 固體電解質(zhì)煙霧傳感器 固體電解質(zhì)煙霧傳感器使用 固體電解質(zhì)氣敏材料作為氣敏元件，其原理是利用氣敏材料在通過(guò)煙霧時(shí)產(chǎn)生電阻，測(cè)量其形成電動(dòng)勢(shì)從而測(cè)量氣體濃度。該傳感器己成為世界上產(chǎn)量最大、使用最廣的煙霧傳感器之一。 (a) 半導(dǎo)體煙霧傳感器 半導(dǎo)體煙霧傳感器包括用氧化物半導(dǎo)體陶瓷材料作為敏感體制作的煙霧傳感器，以及用單晶半導(dǎo)體器件制作的煙霧傳感器。但是，任何一個(gè)完整的煙霧傳感器都必須具備以下條件： (a)能選擇性地檢測(cè)某種單一煙霧，而對(duì)共存的其它煙霧不響應(yīng)或低 響應(yīng)； (b)對(duì)被測(cè)煙霧具有較高的靈敏度，能有效地檢測(cè)允許范圍內(nèi)的煙霧 濃度； (c)對(duì)檢測(cè)信號(hào)響應(yīng)速度快，重復(fù)性好； 2021 級(jí)電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 3 (d)長(zhǎng)期工作穩(wěn)定性好； (e)使用壽命長(zhǎng)； (f)制造成本低，使用與維護(hù)方便。 (c)利用電化學(xué)性質(zhì)的煙霧傳感器：如電 流型煙霧傳感器、電勢(shì)型氣 體傳感器等。 煙霧傳感器介紹 (1) 煙霧傳感器的分類 煙霧傳感器種類繁多，從檢測(cè)原理上可以分為三大類： (a)利用物理化學(xué)性質(zhì)的煙霧傳感器：如半導(dǎo)體煙霧傳感器、接觸燃 燒煙霧傳感器等。傳感器作為煙霧檢測(cè)報(bào)警器的信號(hào)采集部分，是儀表的核心組成部分之一。單片機(jī)對(duì)該數(shù)字信號(hào)進(jìn)行 濾波處理，并對(duì)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，是否大于或等于某個(gè)預(yù)設(shè)值 (也就是報(bào)警限 )，如果大于則啟動(dòng)報(bào)警電路發(fā)出報(bào)警聲音，反之則為正常狀態(tài)。 煙霧信號(hào)采集電路一般由煙霧傳感器，將煙霧信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬的電信號(hào)。 在消防報(bào)警產(chǎn)品的技術(shù)含量上，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品和國(guó)外產(chǎn)品差距不是很大，許多指標(biāo)已經(jīng)超越，存在的問(wèn)題是：類似于國(guó)外消防報(bào)警產(chǎn)品的大批量規(guī)模化的生產(chǎn)才剛起步，有待于積累經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)；也因此在產(chǎn)品一致性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性上有一些差距；國(guó)內(nèi)正在形成權(quán)陳元龍：基于單片機(jī)火災(zāi)報(bào)警器的設(shè)計(jì) 2 重的大型企業(yè)和集團(tuán)，這樣可以帶領(lǐng)國(guó)內(nèi)的各家企業(yè)去沖擊海外市場(chǎng)，并最終占領(lǐng)海外的消防報(bào)警市場(chǎng)。依托中國(guó)多年的基本建設(shè)的發(fā)展，這個(gè)行業(yè)也得到發(fā)展，具備了和國(guó)外知名企業(yè)抗衡的能力。 火災(zāi)報(bào)警器的現(xiàn)狀及特點(diǎn) 消防報(bào)警產(chǎn)品是一個(gè)系列產(chǎn)品，包括火災(zāi)探測(cè)設(shè)備、信息傳輸設(shè)備、報(bào)警分析控制器、消防控制聯(lián)動(dòng)。當(dāng)然目前而言，我們基本占據(jù) 的是國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，對(duì)外還剛啟動(dòng)。國(guó)外的產(chǎn)品和品牌一統(tǒng)天下，占領(lǐng)中國(guó)的大部分市場(chǎng)。這些煙、熱和光可以通過(guò)探測(cè)器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)報(bào)警或使自動(dòng)滅火系統(tǒng)啟動(dòng)，及時(shí)撲滅火災(zāi)。即由自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)滅火、安全疏散誘導(dǎo)、系統(tǒng)過(guò)程顯示、消防檔案管理等組成一個(gè)完整的消防控制系統(tǒng)。 professional class 1) Author: Chen Yuanlong Supervisor: Deng Yu Abstract: with the advent of information times, as a means of accessing information sensor technology has been significant progress, its application field is more and more extensive, the requirement is more and more high, more and more urgent need. The sensor technology has bee a national science and technology development level of one of the important symbols. Therefore, understanding and mastering of sensor39。其中選用 MQ2型半導(dǎo)體可燃?xì)怏w敏感元件煙霧傳感器實(shí)現(xiàn)煙霧的檢測(cè)，具有靈敏度高、 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 響應(yīng)快、抗干擾能力強(qiáng) 、性能穩(wěn)定、智能化、實(shí)用 價(jià)值高 等優(yōu)點(diǎn)，而且價(jià)格低廉，使用壽命長(zhǎng)。因此，了解并掌握各類傳感器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理及特性是非常重要的。10642 密 級(jí) 公 開(kāi) 學(xué) 號(hào) 202120214025 學(xué)士學(xué)位論文 基于單片機(jī)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng) 畢業(yè) 設(shè)計(jì) 論文作者： 晨曦 指導(dǎo)教師： 鄧 于 學(xué)科專業(yè)： 電子信息科學(xué)與技術(shù) 提交論文日期： 2021 年 3 月 24 日 論文答辯日期： 2021 年 4 月 9 日 學(xué)位授予單位：重慶文理學(xué)院 中 國(guó) ? 重 慶 2021 年 4 月 電子電器工程學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 目錄 I 目 錄 中文摘要 ............................................................................................... III Abstract ............................................................................................... IV 1 緒論 ......................................................................................................1 概述 ...................................................................................................1 火災(zāi)報(bào)警器的發(fā)展趨勢(shì) ............................................................................1 火災(zāi)