TP-1.1A 非加热低功耗甲烷气体传感器产品说明书     TP-1.1A 是采用纳米级 SnO 2 进行合理的半导体掺杂，以微珠结构制成的非加热、低功耗、对甲烷高度灵敏的可燃气体传感器。由于其低功耗的特点，派生一些加热元件不可能达到的技术指标，经过多年可靠性实验，其性能指标超过了加热式、旁热式及催化燃烧式可燃气体传感器，是可燃气体传感器一个重要的分支。 一、综述 1 、特点 •  低功耗 ☆ 寿命长 ( ≥ 5 年 ) •  环境适应能力强（抗烟、酒精，不怕油分子吸附） •  应用电路简单 •  对甲烷及液化石油气高度的灵敏性 •  高浓度可燃气体冲击时，传感器无影响 2 、应用 ☆ 煤矿瓦斯监测、工业甲烷、天然气监测 ☆ 民用燃气泄漏报警 ☆ 以天然气为动力燃料的汽车安全监测 ☆ 便携式气体探测仪 3 、结构 图 1 表示出 TP-1.1A 的结构，其基座由 4J29 可伐材料制成，引脚由可伐材料镀金，管帽由 10# 钢带制成。外壳的丝网由 150 目的不锈钢防火阻燃材料构成 (SUS316) ，这种结构可防止内部火花点燃 2 ： 1 的氢气 / 氧气气体产生的火花溢出外部。 注： 元件帽带标识方向为负极 。 4 、基本测试电路 图 2 表示 TP-1.1A 的测试电路。 V I 是加在传感器上的电压 V O 是负载电阻 R L 上的电压输出 传感器的信号通过 R L 上电压的变化获得。 传感器电阻变化可通过公式： R S =(V I -V O ) · R L /V O 获得。 5 、工作条件 工作电压 6V DC 负载电阻 51 Ω 传感器功耗 ≤ 150mW 工作温度 — 40 ℃ ~ ＋ 70 ℃ 6 、机械强度 •  拉力： 5KG 在每个方向 •  振动： ( 三个互相垂直的轴线上，在 10~150~10Hz 的频率循环，以 9.81m/s 2 的加速度幅值、 1 倍频程 / 分的扫频速率各进行 20 次扫频循环 ) 频率： 1000C/ 分；高度： 4mm ，垂直方向一小时 •  冲击： 100G 的加速度，重复 5 次 二、敏感特性 1 、 TP-1.1A 对多种可燃气体的敏感特性 图 3 表示 TP-1.1A 对各种气体的反应关系 Y 轴代表的是传感气电阻 R S ( 在目标气体中 ) ， R O ( 在空气中 ) 的比 图 4 是表示测试电路 V O 的输出在不同气体及浓度下的变化曲线。 2 、温湿度的影响 •  恒定湿热试验： 40 ℃ , 95%RH ， 96 小时 ( 见图 5) 。 Y 轴表示 V O 的输出电压值。 图 5 恒定湿热实验 •  低温实验： (-40 ℃ ,4 小时 ) 低温实验记录 　 0# 1# 2# 3# 4# 5# 6# 7# 空气中 (25 ℃ ,80%) 1.2 1.2 1.4 1.8 1.6 1.5 1.8 1.7 0 ℃ 1.2 1.2 1.5 1.7 1.6 1.57 1.7 1.6 -7 ℃ Δ Δ Δ 1.6 Δ 1.6 Δ Δ -10 ℃ Δ Δ Δ Δ Δ Δ Δ Δ -15 ℃ Δ Δ Δ Δ Δ Δ Δ Δ -20 ℃ Δ Δ Δ Δ Δ Δ Δ Δ -25 ℃ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ -40 ℃ ( 维持 4 小时 ) ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ 0 ℃ 1.4 1.0 1.6 2.0 1.9 1.7 2.0 2.1 加入 0.7%CH 4 3.3 3.4 3.5 3.7 3.4 3.5 3.7 3.6 20 ℃ 1.5 1.5 1.2 1.8 1.5 1.7 1.5 1.5 通入 0.65%CH 4 3.6 3.7 3.6 3.9 3.5 3.4 3.8 3.6 通入 1.2%CH 4 3.8 3.9 3.9 4.1 3.7 3.7 3.9 3.7 注： Δ ※代表传感器输出出现振荡波型 其中 Δ 代表50秒内振荡2～3次 ※ 代表 50 秒内振荡 1 次 注：在干燥的条件下 ( ≤ 70%RH)V O 输出会出现正弦振荡现象，振幅在 0~2V 之间的正弦振荡，这种状态对气敏特性没任何影响，反而进入了更低功耗状态，降低功耗尽 40% ，其特性见图 6 。 5V 4.04V 3.5V 3.85V 2.5 0.04 清洁空气中 注入 气体 甲烷浓度 0.25% 0.5% 1.00% 图 6 •  0 ℃环境下传感器工作状态记录 测试时间 条件 0# 1# 2# 3# 4# 5# 6# 7# 0 小时 空气 (25 ℃ ,80%RH) 1.5 1.6 1.6 1.5 1.5 1.4 1.7 1.4 12 小时 0 ℃ 1.45 1.54 1.56 1.55 1.51 1.50 1.60 1.39 17 小时 0 ℃， 0.7%CH 4 3.7 3.6 3.5 3.7 3.8 3.6 3.7 3.5 17 小时 0 ℃， 0.49%CH 4 3.3 3.3 3.2 3.4 3.5 3.3 3.3 3.3 17 小时 0 ℃， 0.77%CH 4 3.5 3.47 3.36 3.59 3.66 3.48 3.56 3.47 17 小时 0 ℃， 0.15%C 3 H 8 4.0 4.0 3.8 3.9 3.9 3.9 3.9 3.9 18 小时 0 ℃， 1%CH 4 3.6 .6 3.5 3.7 3.7 3.6 3.7 3.5 25 小时 0 ℃， 0.6%CH 4 3.4 3.5 3.4 3.5 3.5 3.6 3.6 3.3 36 小时 -5 ℃， 0.55%CH 4 3.4 3.5 3.4 3.6 3.6 3.5 3.6 3.4 44 小时 0 ℃，空气环境 1.5 1.6 1.6 1.6 1.6 1.6 1.7 1.4 60 小时 -9 ℃， 0.7%CH 4 3.4 3.4 3.35 3.5 3.5 3.45 3.65 3.3 　 -12 ℃（传感器振荡） ～ ～ ～ ～ ～ ～ ～ ～ 　 -12 ℃，通 0.6%CH 4 3.3 3.4 3.3 3.4 3.4 3.4 3.5 3.1 84 小时 -8 ℃，通 0.6%CH 4 3.4 3.47 3.37 3.59 3.56 3.46 3.6 3.3 　 -8 ℃，通 0.55 %CH 4 3.4 3.4 3.36 3.54 3.55 3.45 3.63 3.29 100 小时 -8 ℃，通 1.1%CH 4 3.6 3.6 3.51 3.66 3.7 3.6 3.8 3.45 回到 22 ℃， 75%RH ， 通 0.6%CH 4 3.5 3.5 3.3 3.5 3.6 3.5 3.6 3.45 •  高温高湿实验： 70 ℃， 98%RH 　 0# 1# 2# 3# 4# 5# 6# 7# 　 1.45 1.73 1.72 1.61 1.7 1.64 1.69 1.57 40 ℃ 1.75 2.0 2.0 1.85 2.1 1.9 1.9 1.8 70 ℃ 1.8 2.1 2.4 2.3 2.4 2.3 2.4 2.4 70 ℃ 1.9 2.2 2.4 2.3 2.4 2.3 2.4 2.4 2 小时后 1.9 2.1 2.4 2.2 2.3 2.3 2.4 2.3 空气 1.5 1.6 1.8 1.6 1.6 1.6 1.6 1.6 　 1.2 1.3 1.5 1.2 1.4 1.2 1.4 1.3 0.35%CH4 3.5 3.2 3.4 3.4 3.4 3.5 3.5 3.6 0.72%CH4 3.8 3.5 3.6 3.7 3.6 3.7 3.7 3.8 1.05%CH 4 3.9 3.7 3.7 3.8 3.8 3.8 3.8 3.9 1.15%CH4 3.95 3.7 3.7 3.8 3.8 3.9 3.9 3.9 •  高浓度甲烷实验： 将 0~7# 传感器置于 10% 的甲烷环境中 2 小时，放气前后的数据状态。 　 0# 1# 2# 3# 4# 5# 6# 7# 空气 1.3 1.5 1.7 1.3 1.5 1.3 1.6 1.3 0.6%CH 4 3.5 3.7 3.9 3.2 3.5 3.7 3.7 3.0 10.62%CH 4 4.1 4.2 4.4 3.9 4.1 4.2 4.3 3.7 10%CH 4 (5 小时后 ) 3.9 4.1 4.1 3.6 3.9 4.1 4.1 3.4 空气中 1.4 1.6 1.8 1.4 1.6 1.4 1.6 1.5 0.68%CH 4 3.6 3.8 3.8 3.3 3.6 3.7 3.8 3.0 6 ）油分子附着试验 方法：将传感器外壳打开，将食用油珠涂到传感珠外表，采用两种方式通电脱附。 一种是安装于报警器上按一下复位键，绿灯闪烁，大约 24 小时后，传感器进入工作状态，灵敏度如初。 另一种方法是负载电阻 R L 为 25 Ω ,12 小时后V O 输出＜ 4V ，将 R L 更换为 51 Ω，即可进入工作 状态，灵敏度如初。（如图 7 ）   3 、气体反应特性 图 8 表示传感器的输出 V O 在空气及 2000ppm 的甲烷空气中的变化情况，从图上可以看出，传感器的反应速度和恢复速度特别快。 图 8 TP-1.1A 的反应特性 图 9 长期储存后 TP-1.1A 通电后的特性 4 、 TP-1.1A 的初始状态 大概通电后 0.5~10 小时后才能恢复到正常工作状态，给报警器设计增添了麻烦，但是若采用应用原理图中虚线部分的设计， 3 分钟内就能脱附。软件设计模式为：上电后检测 LM393 的第 7 脚 OUTB 是否有输出，若有输出则单片机输出 CLR 信号，使 Q 3 导通， R 4 和 R 1 形成并联 ( 加大了脱附电流 ) 。待 OUTB 输出消失后，单片机使 Q 3 关断，进入正常工作状态，若上电后 OUTB 没有输出，直接进入正常工作状态。（注：此种模式可有效清除传感器表面油污，使传感器长期在设定的报警点内工作）

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特点：
☆ 能够感应紫外线UVa与UVb波段；
☆ GaN材料制作；
☆ 内部视觉盲区；
☆ 光电模式；
☆ 最优性价比；
☆ 灵敏度高；
☆ 可靠性好；
☆ 封装小
    
应用：
☆ 紫外辐射强度测量仪/紫外光测量仪
☆ 紫外光监视器

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