ChemiresisTIve傳感器為工業(yè)控制，HVAC系統(tǒng)以及健康和安全等應(yīng)用提供了測量各種氣體濃度的低成本手段。由于它們依靠加熱元件，因此開發(fā)人員必須確保傳感器電阻的精確測量，同時(shí)還要控制加熱元件以保持適當(dāng)?shù)臏囟取?/p>

對(duì)于這兩個(gè)要求，開發(fā)人員可以利用各種技術(shù)來平衡設(shè)計(jì)復(fù)雜性和測量精度。

本文回顧了chemiresisTIve傳感器的性質(zhì)及其在各種應(yīng)用中的作用。然后，它介紹了Integrated Device Technology（IDT）的化學(xué)氣體傳感器設(shè)備，然后著重討論了使用這些傳感器的要求以及支持其操作的模擬設(shè)計(jì)替代方案。

最后，介紹了一種通用的基于MCU的設(shè)計(jì)方法，并介紹了用于評(píng)估和開發(fā)氣體傳感器設(shè)計(jì)的相關(guān)電路板和軟件。

精確的傳感器

定性檢測和定量測量在專業(yè)和更常見的應(yīng)用中越來越重要。甲烷檢測器在采礦作業(yè)中提供關(guān)鍵警告，氫氣測量可以提醒用戶電池存在問題，精確的氣體傳感器可以在醫(yī)療應(yīng)用中用作“電子鼻”。在住宅和商業(yè)建筑中，監(jiān)測各種氣體含量的能力可以警告使用者有毒氣體，并提供火災(zāi)預(yù)警。

在可用的氣體傳感器中，chemiresistive金屬氧化物傳感器提供了一種經(jīng)濟(jì)高效的解決方案，即使在苛刻的應(yīng)用中也能夠提供可靠的結(jié)果。在這些傳感器中，氣載氣體分子濃度的變化會(huì)導(dǎo)致傳感器電阻的變化。這種電阻變化可以在傳感器的工作范圍內(nèi)達(dá)到幾個(gè)數(shù)量級(jí)。傳感器電阻（R S）和氣體濃度C 之間的這種關(guān)系用一個(gè)簡單的公式表示，它只包含兩個(gè)附加的常數(shù)因子：A和α。

或以等同形式寫成：

公式2演示了氣體濃度對(duì)數(shù)與傳感器電阻對(duì)數(shù)之間的線性關(guān)系。實(shí)際上，該方程表明，這些傳感器在低濃度時(shí)將表現(xiàn)出電阻的快速變化，但在高濃度下變化緩慢得多（圖1）。

圖1：IDS的SGAS701氫傳感器等化學(xué)傳感器傳感器在傳感器電阻和氣體濃度之間呈現(xiàn)線性對(duì)數(shù) - 對(duì)數(shù)關(guān)系，但支持電路會(huì)導(dǎo)致測量結(jié)果出現(xiàn)非線性。（圖片來源：Integrated Device Technology）

來自IDT的一系列chemiresistive傳感器可以提供各種氣體的準(zhǔn)確測量，包括：

氫氣，使用IDT SGAS701傳感器

使用SGAS707傳感器測量揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC），包括甲醛，甲苯，丙酮和酒精

使用SGAS711傳感器的易燃?xì)怏w，包括碳?xì)浠衔铮淄?，丙烷，天然?/p>

與傳感器元件一起，IDT的四引腳器件集成了一個(gè)電阻元件，可將傳感器加熱到最佳測量溫度。

對(duì)于開發(fā)人員來說，挑戰(zhàn)在于確保傳感器電阻的準(zhǔn)確測量，同時(shí)將加熱元件保持在適當(dāng)?shù)臏囟?。?duì)于這兩個(gè)要求，開發(fā)人員可以利用各種技術(shù)來平衡設(shè)計(jì)復(fù)雜性和測量精度。