摘  要：传感器作为新技术的物联网应用技术的核心要素，在物联网技术中进行设备的检测和联系中起着非常重要的作用。本文通过向学生介绍的气敏传感器的基本原理，借助于直观的实验数据和实验现象，将气敏传感器的关键技术和具体应用分析透彻，为学生以后的物联网应用技术的设置及开发打下基础。

关键词：物联网应用技术;气敏传感器;电压测量

2009 年温总理在无锡考察物联网传感器产业发展时，明确指出，一切的出发点要以未来为基础，对核心技术要加大力度的研究，并鼓励大家建立中国自主研发的传感器技术，建设中国自己的传感信息中心——“感知中国”。[1]而在物联网应用技术中，传感器起着非常重要的作用，就像是人类的神经末梢把感受到的感觉转化为神经冲动传输给神经系统一样，可以把物质世界转化为数字，通过这个过程让人类更容易清楚地了解事情，通过物联网技术，将人与物完美的联系在一起。

一、气敏传感器的认识

传感器已融入到人们生活的方方面面，为我们的生活提供了诸多的便利。气敏传感器是我们生活中应用范围较广的一种，它可用来测量气体的类型、浓度和成分，能把气体中的特定成分检测出来，并将成分参量转换成电信号的器件或装置。也称气体传感器。[2]

它将气体种类及其与浓度有关的信息转换成电信号，根据这些电信号的强弱就可以获得与待测气体在环境中的存在情况有关的信息，从而可以进行检测、监控、报警;还可以通过接口电路与计算机组成自动检测、控制和报警系统。气敏传感器是一种把气体中的特定成分检测出来，并把它转换为电信号的器件。它具有结构简单，使用方便，性能稳定、可靠，灵敏度高等诸多优点。在实际市场应用中，气敏传感器的应用主要有如下几个方面：一氧化碳气体的检测、瓦斯气体的检测、煤气的检测、氟利昂（R11、R12）的检测、呼气中乙醇的检测、人体口腔口臭的检测等等。

按照气体传感器的结构特性，一般可以分为以下几种：

半导体型气敏传感器;电化学型气敏传感器;固体电解质气敏传感器;接触燃烧式气敏传感器;光化学型气敏传感器;高分子气敏传感器;红外吸收式气敏传感器等。

半导体型气体传感器是运用范围最广的气体传感器，它的作用原理主要概述为，与气体相互作用时产生表面吸附或反应，引起以载流子运动为特征的电导率或伏安特性或表面电位变化。借此来检测特定气体的成分或者测量其浓度，并将其变换成电信号输出。

对于半导体气体传感器，按照半导体变化的物理性质，可分为电阻型和非电阻型两种。电阻型半导体气体传感器是利用半导体接触气体时其阻值的改变来检测气体的成分或浓度;而非电阻型半导体气体传感器则是根据对气体的吸附和反应，使半导体的某些特性发生变化对气体进行直接或间接检测。

二、气敏传感器的教学

为了让学生能够对气敏传感器有直观的认知，我们通过实验操作来进行组织教学。在实验中，我们主要通过上文中提到的气敏传感器，来完成气敏传感器应用即空气质量传感实验，来讲解气敏传感器的工作原理，使学生了解气敏传感器电路的工作特点及原理，掌握气敏传感器传感模块的原理并掌握其测量方法，从而掌握对该传感器在物联网应用技术中的作用。

（一）相关实验设备

教学中的实验设备采用的是新大陆公司的NEWLab实验箱。 NEWLab气敏传感器模块主要包含如下：①MQ-2气体传感器;②灵敏度调节电位器;③灵敏度电压测试接口J10，测试有害气体浓度阀值电压，即比较器1负端（3脚）电压;④比较器电路;⑤数字量输出接口J7，测试比较器1输出电平电压;⑥模拟量输出接口J6，测试气体传感器感应电压，即比较器1正端电压;⑦接地GND接口J2。

继电器模块电路：继电器是一种当输入量（电、磁、声、光、热）达到一定值时，输出量将发生跳跃式变化，使被控制的输出电路导通或断开的自动控制器件。继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。

指示灯模块和风扇模块电路：指示灯模块接到继电器的常开开关上，风扇接入继电器的常闭开关上，当气敏传感器模块输出低电平时，风扇模块工作，指示灯模块停止工作;当气敏传感器模块输出高电平时，继电器工作，常开和常闭开关工作状态发生变化，指示灯模块开始工作，风扇模块停止工作。

（二）气敏传感器的检测实验操作

空气质量传感模块工作时需要有三个模块，分别是气体传感器模块、继电器模块、风扇模块。（1）将NEWLab实验硬件平台通电并与电脑连接。（2）将气体传感器模块、、继电器模块分别放置在NEWLab实验平台一个实验模块插槽上，风扇模块放置好，并将三个模块连接好。（3）将模式选择调整到自动模式，按下电源开关，启动实验平台，使空气质量传感模块开始工作。（4）启动NEWLab实验上位机软件平台，选择气敏传感器实验。（5）选择硬件连接说明，上位机软件平台检测硬件通过，如果点击连线提示灯亮，则连线指示灯开始闪烁，表示连线成功。（6）选择场景模拟实验，上位机软件测试硬件平台的空气质量传感模块正常工作，并进入工作界面。

实验测量：（1）设置空气质量采集灵敏度阀值，先进行调零测试，测量图如图3所示，测得调零电压为1.048伏。（2）测量空气质量正常时的参数，其气体傳感器输出的模拟量输出电压如图4所示，测得电压为311.4毫伏。 进行有害气体测量，此时，我们通过释放打火机中的气体，对气敏传感器进行测量，当有害气体浓度过高时，电压发生变化，此时测得的模拟量电压为326.2毫伏，继电器启动，风扇开始工作。

三、总结

通过对气敏传感器原理的介绍，实验数据的测量，能够在教学中体现气敏传感器在物联网应用技术中的作用以及如何进行相关的检测，有利于对物联网应用技术中传感器类的课程进行理论和实践教学，提高了学生从该课程中如何从事实际工程所需的知识和技能。

参考文献

[1] 温家宝.让科技引领中国可持续发展. 新华网.2009年11月23日

[2] https：//baike.so.com/doc/7013498-7236385.html

[3]新大陆科技公司.NEWlab实验箱实验参考指南

基金项目：广西工业职业技术学院科学研究项目《基于物联网体系架构的智能传感器技术应用与研究》，项目批准文号：桂工业院教〔2019〕15号，项目编号（桂工业院科研2019015KY036）。

作者简介：彭辉（1974- ），男，汉族，湖南湘潭人，副教授/高级工程师，硕士，研究方向：计算机应用技术，物联网应用技术。146F2B76-6673-4035-A454-A9A2852FFBBF