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1、物联网传感器技术与应用 点击击此处结处结 束放映 物联网传感器技术与应用 物联网系列教材荣获陕西省高等教育教学成果二等奖 点击击此处结处结 束放映 物联网传感器技术与应用 第10章化学传感器和生物传感器 点击击此处结处结 束放映 化学传感器 10.1 生物传感器 10.2 物联网传感器技术与应用 点击击此处结处结 束放映 化学传感器 10.1 物联网传感器技术与应用 点击击此处结处结 束放映 物联网传感器技术与应用 化学传感器是将各种物质的化学成分定 性或定量检测的传感器。化学传感器能将各种化学 物质特性（如离子浓度、气体成分、空气湿度等） 的变化转换为电信号。 点击击此处结处结 束放映 物联
2、网传感器技术与应用 10.1.1 离子敏传感器 1.离子敏传感器的概念 离子敏传感器能检测出溶液中离子的种类或浓度。 2.离子选择性电极 （1）离子选择性电极的定义 最简单的离子敏传感器是离子选择性电极，它能测定溶液 中离子的活度或浓度。 点击击此处结处结 束放映 物联网传感器技术与应用 （2）离子选择性电极的结构 参比电极：当待测液的组成改 变时，其电极电位保持一定的电极。 内充溶液：含有与参比电极呈 可逆平衡的离子。 （3）离子选择性电极的用途 可以分辨不同离子的存在。 点击击此处结处结 束放映 物联网传感器技术与应用 10.1.2 气敏传感器 气敏传感器是一种检测特定气体成分或浓度，并将
3、其转换 成电信号的传感器。 1. 气敏传感器分类 （1）半导体气敏传感器 （2）固体电解质气敏传感器 （3）电化学式气敏传感器 （4）接触燃烧式气敏传感器 点击击此处结处结 束放映 物联网传感器技术与应用 2. 半导体气敏传感器 （1）半导体气敏传感器的类型 点击击此处结处结 束放映 物联网传感器技术与应用 （2）电阻式半导体气敏传感器 电阻式半导体气 敏传感器是利用气体在 半导体表面的氧化还原 反应导致敏感元件阻值 变化制成的。 点击击此处结处结 束放映 物联网传感器技术与应用 点击击此处结处结 束放映 （3）非电阻式半导体气敏传感器 MOS二极管型气敏传感器是利用MOS二极管的电容 -电压
4、关系（C-U特性）制成的。 物联网传感器技术与应用 3.半导体气敏传感器的应用 （1）有毒气气体报警器 一氧化碳、液化气、甲烷等都是有毒性气体，若其浓度超 过一定值时，将对人体安全造成危害。 图10.6中，QM-N10是电阻式气敏传感器，它内部有一个加 热丝和一对探测电极（A极和K极）。 （2）可燃气体浓度检测器 点击击此处结处结 束放映 物联网传感器技术与应用 点击击此处结处结 束放映 物联网传感器技术与应用 10.1.3 湿敏传感器 湿敏传感器是一种能将被测环境的湿度转换成电信号的装 置。 1. 湿度的表示方法 （1）绝对湿度 （2）相对湿度 相对湿度（RH）是指空气中实际所含水蒸气的分压
5、（P） 和相同温度下饱和水蒸气分压（Pmax）的百分比。 （3）露点 点击击此处结处结 束放映 物联网传感器技术与应用 2. 湿敏传感器的基本原理 （1）电阻式湿敏传感器 电阻式湿敏传感器是利用湿敏电阻随湿度变化的特性制成 的，其感湿特征量为电阻值。 电解质式（氯化锂）电阻湿敏传感器 氯化锂（LiCl）湿敏电阻是利用吸湿性盐类潮解，离子导电 率发生变化而制成的测湿元件。 陶瓷式电阻湿敏传感器 高分子式电阻湿敏传感器 点击击此处结处结 束放映 物联网传感器技术与应用 （2）电容式湿敏传感器 电容式湿敏传感器是利用湿敏元件电容量随湿度变化的特性 制成的，其感湿特征量为电容值。 点击击此处结处结 束
6、放映 物联网传感器技术与应用 3. 湿敏传感器的应用 （1）直读式湿度计 图10.14中RH为氯化锂湿度传感器。 点击击此处结处结 束放映 物联网传感器技术与应用 （2）汽车后窗玻璃自动去湿电路 图10.15中RH为后窗玻璃上的湿敏传感器。 点击击此处结处结 束放映 物联网传感器技术与应用 生物传感器 10.2 点击击此处结处结 束放映 物联网传感器技术与应用 10.2.1 生物传感器的工作原理 生物传感器的工作原理如图10.16所示，在生物功能膜上 （或膜中）附着有生物传感器的敏感物质。 点击击此处结处结 束放映 物联网传感器技术与应用 10.2.2 酶传感器 酶传感器由分子识别功能的固定化
7、酶膜与电化学装 置两部分构成。大多数酶是水溶性的，需要通过固定化技 术制成酶膜，才能构成酶传感器的受体。当把装有酶膜的 酶传感器插入试液时，被测物质在固定化酶膜上发生催化 化学反应，生成或消耗电极活性物质（如O2、NH3等），用 电化学测量装置（如电极）测定反应中电极活性物量的变 化，电极就能把被测物质的浓度变换成电信号。 点击击此处结处结 束放映 物联网传感器技术与应用 10.2.3 葡萄糖传感器 1967年，S.J.乌普迪克等研制出了第一个生物传感器 葡萄糖传感器。测定血液中葡萄糖的浓度对糖尿病患 者非常重要。 可以通过测量氧（O2）的消耗量、或过氧化氢（H2O2）的 生成量测量葡萄糖的浓
8、度。 点击击此处结处结 束放映 物联网传感器技术与应用 点击击此处结处结 束放映 物联网传感器技术与应用 10.2.4 微生物传感器 微生物传感器是把活着的微生物菌固定在膜面上， 作为生物功能元件使用。好气性微生物的生长过程离不开 氧，它吸入氧气放出二氧化碳，这种微生物的呼吸可用氧 电极或二氧化碳电极测定。厌气性微生物的生长会受到氧 的妨碍，可由其生成的二氧化碳或代谢产物测定生理状 态。 点击击此处结处结 束放映 物联网传感器技术与应用 10.2.5 免疫传感器 免疫传感器的基本原理就是免疫反应，它是利用抗 体能识别抗原并与抗原结合的功能制成的生物传感器。利 用固定化抗体（或抗原）膜与相应的抗原（或抗体）的特 异反应，可以使生物敏感膜的电位发生变化。 点击击此处结处结 束放映
