專(zhuān)利名稱(chēng)：氣體檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種氣體檢測(cè)技術(shù)，特別是一種帶溫度補(bǔ)償電路的氣體 檢測(cè)裝置，屬于檢測(cè)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，氣體檢測(cè)裝置中用的電化學(xué)傳感器受環(huán)境溫度的影響較大，現(xiàn)有 的電化學(xué)傳感器的溫度補(bǔ)償電路，效果不理想且電路非常復(fù)雜。在常溫下正 常工作，測(cè)量精度尚能滿足要求，但是在高低溫的惡劣條件下測(cè)量精度就會(huì) 大大降低，為井下有害氣體的檢測(cè)埋下了隱患。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種電路簡(jiǎn)單實(shí)用的氣體檢測(cè)裝置，以解決現(xiàn) 有技術(shù)電化學(xué)氣體傳感器受溫度影響較大，導(dǎo)致整機(jī)檢測(cè)結(jié)果不可靠的隱患 的問(wèn)題。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是包括順次連接的電化 學(xué)氣體傳感器、信號(hào)采樣電路(本裝置中即電流電壓轉(zhuǎn)換電路，以下簡(jiǎn)稱(chēng)I/V 轉(zhuǎn)換電路)、信號(hào)放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(即A/D轉(zhuǎn)換器)和微處理器單元，溫 度檢測(cè)電路與模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接，用于檢測(cè)環(huán)境溫度。信號(hào)放大電路反饋回路 中設(shè)置熱敏電阻。電化學(xué)氣體傳感器還連接有偏差電壓的控制電路和防開(kāi)路 處理電路。
所述電化學(xué)氣體傳感器檢測(cè)到空氣中的氣體含量后，輸出相應(yīng)的電流信 號(hào)，經(jīng)過(guò)I/V轉(zhuǎn)換電路把電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，再送入信號(hào)放大電路進(jìn) 行放大，在放大的過(guò)程中進(jìn)行了溫度校正處理，經(jīng)過(guò)放大和溫度校正的模擬信號(hào)經(jīng)濾波處理后送到所述A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，最后送入所述微處
理器單元進(jìn)行計(jì)算和處理。微處理器單元接收到溫度檢測(cè)電路傳過(guò)來(lái)的環(huán)境 溫度信息對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步的溫度補(bǔ)償處理，從而得到更加精確的 檢測(cè)結(jié)果。
本實(shí)用新型相較于現(xiàn)有技術(shù)在信號(hào)放大電路的反饋電路中增加熱敏電阻
來(lái)進(jìn)行溫度補(bǔ)償，使得電路簡(jiǎn)單實(shí)用，在-20。C 40。C的溫度范圍內(nèi)測(cè)量結(jié)果 準(zhǔn)確，為井下礦工的生命安全提供了有力的保障。


圖1為本實(shí)用新型的電路框圖2為本實(shí)用新型的局部電路原理圖。
具體實(shí)施方式
下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
如圖1所示，本實(shí)用新型的電路框圖，包括順次連接的電化學(xué)氣體傳感 器l、信號(hào)采樣電路2、信號(hào)放大電路3、 A/D轉(zhuǎn)換器4和微處理器單元5，溫 度檢測(cè)電路6與A/D轉(zhuǎn)換器4連接，用于檢測(cè)環(huán)境溫度，電化學(xué)氣體傳感器l 連接有防開(kāi)路處理電路8和偏差電壓的控制電路7。
如圖2所示，本實(shí)用新型的局部電路原理圖，電化學(xué)氣體傳感器1有三 個(gè)電極，分別是工作電極SEN W、參考電極SEN R和對(duì)電極SEN C。
信號(hào)采樣電路由一采樣電阻R6構(gòu)成，電化學(xué)氣體傳感器1的工作電極SEN W連接采樣電阻R6。
信號(hào)放大電路由第四電阻R4、第五電阻R5、第七電阻R7、第八電阻R8、 采樣電阻R6、第二電容C2、第三電容C3、第二運(yùn)算放大器U1B和熱敏電阻 RT1構(gòu)成。其中，第四電阻R4、第五電阻R5串聯(lián)后，連接在第二運(yùn)算放大器 U1B的反相輸入端和輸出端，采樣電阻R6連接在第二運(yùn)算放大器U1B的反相輸入端，第二運(yùn)算放大器U1B的同相輸入端經(jīng)第七電阻R7接參考電源，第二 電容C2并聯(lián)在第二運(yùn)算》文大器U1B的反相輸入端和輸出端之間，第二運(yùn)算放 大器U1B的輸出端連接第八電阻R8，第八電阻R8的另一端經(jīng)第三電容C3接 參考電源，熱每文電阻RT1于第四電阻R4并聯(lián)。熱敏電阻RT1為B-3960的負(fù) 溫度系數(shù)熱敏電阻。
圖1中的溫度檢測(cè)電路6由一個(gè)溫度傳感器來(lái)構(gòu)成，用來(lái)檢測(cè)環(huán)境溫度。 偏差電壓的控制電路7連接在電化學(xué)氣體傳感器1的參考電極SEN R和 對(duì)電極SENC之間，由第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第一運(yùn)算放 大器U1A、第一電容Cl以及一個(gè)濾波電容C4連接構(gòu)成。第三電阻R3、第二 電阻R2串接后，連接在參考電極SEN R和第一運(yùn)算放大器U1A的反相輸入端， 對(duì)電極SEN C連接第一運(yùn)算放大器U1A的輸出端，第一運(yùn)算放大器U1A的同 相輸入端經(jīng)第一電阻R1連接到參考電源，第一運(yùn)算放大器U1A的正電源經(jīng)一 濾波電容C4^接地，負(fù)電源接地，對(duì)電極SEN C和第二電阻R2、第三電阻R3 的公共連接點(diǎn)間跨接有第一電容C1。偏差電壓的控制電路7為電化學(xué)氣體傳 感器1提供一個(gè)穩(wěn)定的偏壓，使得傳感器可以穩(wěn)定地工作。
信號(hào)放大電路3和偏差電壓的控制電路7中參考電源釆用了 1/2正電源 電壓(即VCC/2)，這樣可以保證在不增加負(fù)壓芯片的情況下不失真地采樣到 電化學(xué)氣體傳感器的正向和負(fù)向信號(hào)。VCC/2由微處理器單元來(lái)提供，使得電 路簡(jiǎn)單可靠。
防開(kāi)路處理電^各8由一個(gè)P溝道場(chǎng)效應(yīng)管Ql構(gòu)成，跨接在電化學(xué)氣體傳 感器1的工作電極SEN W和參考電極SEN R之間。場(chǎng)效應(yīng)管Ql的源極連接電 化學(xué)氣體傳感器1的工作電極SEN W,漏極連接電化學(xué)氣體傳感器1的參考電 極SENR，柵極連接正電源。防開(kāi)路處理電路8用于盡快穩(wěn)定開(kāi)機(jī)的時(shí)間，并 且防止電招i H匕。
本實(shí)用新型采用電化學(xué)傳感器作氣體傳感器 敏感元件，由于其輸出信 號(hào)是電流型的，所以必須將輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓型的信號(hào)或者頻率信號(hào)才能進(jìn)行模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后，進(jìn)行數(shù)字化處理。
本實(shí)用新型的工作過(guò)程如下首先，電化學(xué)氣體傳感器檢測(cè)到氣體含量 后，把氣體濃度信息轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電流信號(hào)來(lái)輸出，再經(jīng)過(guò)信號(hào)采樣電路進(jìn) 行電流電壓轉(zhuǎn)換，然后經(jīng)信號(hào)放大電路進(jìn)行放大，在放大過(guò)程中，由于反饋 電路包含負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻RTl,溫度變低時(shí)，熱敏電阻阻值增大，反之， 溫度變高時(shí)，熱敏電阻阻值變小，這樣就補(bǔ)償了運(yùn)算放大器放大增益受溫度 的影響。經(jīng)放大后的信號(hào)濾波之后送入A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào) 的轉(zhuǎn)換，然后數(shù)字信號(hào)送到微處理器進(jìn)行處理。溫度檢測(cè)電路檢測(cè)到環(huán)境溫 度后把溫度信號(hào)送到A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，然后送到微處理器。微處 理器接收到溫度信息后對(duì)檢測(cè)到的氣體含量信息進(jìn)行進(jìn)一步的軟件溫度補(bǔ) 償，這樣經(jīng)過(guò)軟件溫度#卜償后的檢測(cè)結(jié)果與未進(jìn)行軟件#卜償?shù)慕Y(jié)果相比就準(zhǔn) 確的多，檢測(cè)結(jié)果穩(wěn)定。最后根據(jù)處理結(jié)果以及實(shí)際需要進(jìn)行顯示報(bào)警等操 作。
最后應(yīng)說(shuō)明的是以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的4支術(shù)方案，而非 對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的 普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行 修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不 使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求1、一種氣體檢測(cè)裝置，其特征在于包括順次連接的電化學(xué)氣體傳感器、信號(hào)采樣電路、信號(hào)放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和微處理器單元，溫度檢測(cè)電路與模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接，用于檢測(cè)環(huán)境溫度，信號(hào)放大電路反饋回路中設(shè)置熱敏電阻。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體檢測(cè)裝置，其特征在于所述熱敏電阻為 負(fù)溫度系數(shù)的熱每丈電阻。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體檢測(cè)裝置，其特征在于所述信號(hào)采樣電 路由一采樣電阻構(gòu)成。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體檢測(cè)裝置，其特征在于所述電化學(xué)氣體 傳感器連接有偏差電壓的控制電路和防開(kāi)路處理電路，所述偏差電壓的控制 電路為電化學(xué)氣體傳感器提供穩(wěn)定工作的電壓，所述防開(kāi)路處理電路用來(lái)穩(wěn) 定開(kāi)機(jī)時(shí)間和防止電扨j及化。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的氣體檢測(cè)裝置，其特征在于所述防開(kāi)路處理 電路由一個(gè)P溝道場(chǎng)效應(yīng)管構(gòu)成，跨接在所述電化學(xué)氣體傳感器的工作電極 和參考電極之間，所述場(chǎng)效應(yīng)管的源極連接所述電化學(xué)氣體傳感器的工作電 極，漏極連接所述電化學(xué)氣體傳感器的參考電極，柵極連接正電源。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的氣體檢測(cè)裝置，其特征在于所述偏差電壓的 控制電路連接在所述電化學(xué)氣體傳感器的參考電極和對(duì)電極之間，由第 一 電 阻、第二電阻、第三電阻、第一運(yùn)算放大器、第一電容以及一個(gè)濾波電容連 接構(gòu)成，所述第三電阻、第二電阻串接后，連接所述參考電極和所述第一運(yùn) 算放大器的反相輸入端，所述對(duì)電極連接所述第一運(yùn)算放大器的輸出端，所 述第 一運(yùn)算放大器的同相輸入端經(jīng)所述第 一電阻連接到參考電源，所述第一 運(yùn)算放大器的正電源經(jīng)所述濾波電容接地，負(fù)電源接地，所述電化學(xué)氣體傳 感器的對(duì)電極和所述第二、第三電阻的公共連接點(diǎn)之間跨接有所述第一電容。
7、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的氣體檢測(cè)裝置，其特征在于信號(hào)放大電路包括第四電阻、第五電阻、第七電阻、第八電阻、第二電容、第三電容、第二 運(yùn)算放大器和熱敏電阻，其中，所述第四、第五電阻串聯(lián)后，連接在所述第 二運(yùn)算放大器的反相輸入端和輸出端，所述采樣電阻連接在所述第二運(yùn)算放 大器的反相輸入端，所述第二運(yùn)算放大器的同相輸入端經(jīng)所述第七電阻接參 考電源，所述第二電容并聯(lián)在所述第二運(yùn)算放大器的反相輸入端和輸出端之 間，所述第二運(yùn)算放大器的輸出端連接所述第八電阻，所述第八電阻的另一 端經(jīng)所述第三電容接參考電源，所述熱敏電阻與所述第四電阻并聯(lián)。
8、根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體檢測(cè)裝置，其特征在于溫度檢測(cè)電路由一個(gè)溫度傳感器構(gòu)成。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供一種礦井用氣體檢測(cè)裝置，具體來(lái)講是帶溫度補(bǔ)償?shù)臍怏w檢測(cè)裝置。它包括順次連接的電化學(xué)氣體傳感器、信號(hào)采樣電路、信號(hào)放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和微處理器單元，所述電化學(xué)氣體傳感器連接有防開(kāi)路處理電路和偏差電壓的控制電路，溫度檢測(cè)電路與模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接。本實(shí)用新型相較于現(xiàn)有技術(shù)在信號(hào)放大電路中增加熱敏電阻來(lái)進(jìn)行溫度補(bǔ)償，使得電路簡(jiǎn)單實(shí)用，在-20℃～40℃的溫度范圍內(nèi)測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確，為井下礦工的生命安全提供了有力的保障。
文檔編號(hào)G01N27/417GK201382921SQ200920106180
公開(kāi)日2010年1月13日 申請(qǐng)日期2009年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月13日
發(fā)明者李曉輝, 石建華, 高偉峰 申請(qǐng)人:鄭州創(chuàng)威煤安科技有限公司