氣敏傳感器的結(jié)構(gòu)與測(cè)試原理如圖1所示。

2.2 控制任務(wù)
根據(jù)氣敏傳感器的特性設(shè)計(jì)采集任務(wù),傳感器的溫度要求在250℃左右（或更高），在此溫度下氣體表現(xiàn)出很高的靈敏度 [2]。鑒于傳感器氣敏阻值的不確定性,取樣電阻的阻值應(yīng)與氣敏電阻（氣敏材料的阻值變化在15倍以?xún)?nèi)）的阻值相匹配。取樣電阻和加熱電壓是由計(jì)算機(jī)控制，加熱電阻 ro的功率要求在0.3~1.5w之間，r o的值在30w左右，所以可知ro的電壓值在1~7v之間。加熱電阻的溫度與加熱電壓的大小近似成線(xiàn)性關(guān)系，通過(guò)加大電壓來(lái)提高溫度，以選擇一個(gè)適合于氣體測(cè)試的溫度（通常選用5v的加熱電壓），如果是動(dòng)態(tài)測(cè)量則是使加熱電壓為一個(gè)矩形波，占空比可以由軟件設(shè)定。
取樣電阻要求為一個(gè)離散值，它們可為1k， 2k，5k，10k。就氣敏傳感器自身特性而言，它可分為幾個(gè)檔次，其氣敏膜的電阻是不恒定的。文中以氣敏膜電阻值在空氣中為10kw到有待測(cè)氣體中其阻值變化到1kw為標(biāo)準(zhǔn)介紹此系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，其中測(cè)試電壓為一個(gè)固定值，它的精度影響到信號(hào)電壓。在實(shí)際試驗(yàn)中選定測(cè)試電壓值為5v，要求測(cè)得測(cè)試信號(hào)的值（電壓）由獲取的采樣信號(hào)可以在計(jì)算機(jī)內(nèi)快速地計(jì)算出所需要測(cè)量的氣敏傳感器電阻(一般而言只需要直接看電壓的變化值)，從而描繪出氣敏傳感器的阻值隨外界氣體變化的波形圖。
3氣敏傳感器信號(hào)采樣與控制電路
通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)控制測(cè)試裝置能使得整個(gè)測(cè)試過(guò)程變得更簡(jiǎn)單和更精確。
3.1 采樣周期的確定
采樣周期ts決定了采樣信號(hào)的質(zhì)量和數(shù)量： ts太小，會(huì)使采樣信號(hào)xs （nts）的數(shù)量劇增，占有大量的內(nèi)存單元； ts太大，會(huì)使采樣點(diǎn)之間相距太遠(yuǎn)，模擬信號(hào)的某些信息丟失，會(huì)使采樣后的信號(hào)恢復(fù)為原來(lái)的信號(hào)時(shí)產(chǎn)生信號(hào)失真。因此，選擇合適地采樣保持器直接關(guān)系到信號(hào)的真實(shí)性，當(dāng)連續(xù)信號(hào)下x（t）的頻譜x（f ）為有限頻譜且ts<=1/2f c，（fc為采樣周期內(nèi)的最高頻率），信號(hào)可以無(wú)失真的采集。氣敏傳感器在動(dòng)態(tài)測(cè)量下， fc約為500hz，ts應(yīng)取1ms可滿(mǎn)足要求。
3.2 芯片的選擇
為了克服由于氣敏傳感器在制造中其阻值 rs不固定的特點(diǎn)，采樣前，采樣電阻的值應(yīng)根據(jù)氣敏傳感器的值來(lái)調(diào)節(jié)，以確保得到的信號(hào)在測(cè)量范圍之內(nèi)。同時(shí)考慮信號(hào)的值與采集電壓相匹配，信號(hào)電壓若低于采樣電壓太大則影響測(cè)量的精度。測(cè)試電壓v c為5v，adc采用12位相對(duì)分辨率0.0244%（1lsb），adc的分辨率為1.22mv（1lsb）。

vout=[vc/(r c+rs)]×rc

根據(jù)氣敏傳感器選擇為10k到1k檔而選擇 rc為5k的取樣電阻，可得到信號(hào)電壓v out的值在1.666～4.166v。

使用模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片實(shí)現(xiàn)氣敏傳感器信號(hào)的采集，選取以下芯片制作單片機(jī)控制電路。
(1) adc：外部的測(cè)試信號(hào)是模擬量，先進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)化。選取adc1678芯片，它的分辨率是12位，轉(zhuǎn)換時(shí)間是5ms，轉(zhuǎn)換誤差小于1lsb，輸出電平為ttl電平，不需要外部時(shí)鐘和基準(zhǔn)電壓，工作電壓為＋5v或±12v。它的最大的優(yōu)點(diǎn)是自帶有采樣保持器；
(2)多路模擬開(kāi)關(guān)：選擇所需的取樣電阻。 ad7502芯片采用16腳雙列直插封式