CN203133019U - 电化学气体传感器的干扰补偿装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电化学气体传感器的干扰补偿装置，包括半导体气敏传感器调理及温度补偿单元、模拟幂函数运算单元和电化学气体传感器调理单元，半导体气敏传感器调理及温度补偿单元设置气体浓度-电阻变送信号调理及温度补偿输出端，模拟幂函数运算单元设置气体浓度-电阻变送信号调理及温度补偿输入端和气体浓度-电压线性输出端，电化学气体传感器调理单元设置气体浓度-电压线性输入端和气体浓度-电压信号调理及补偿端。本实用新型电化学气体传感器的干扰补偿装置效果好，成本低廉。
Description
技术领域
本实用新型涉及电化学传感器领域，特别是涉及一种电化学气体传感器的干扰补偿装置。
背景技术
采用不同的电解液的成分、透气膜的孔径、电极的材料构成的电化学气体传感器，可以对特定的气体获得敏感的响应，制成目标气体传感器。但电化学气体传感器的选择性一般不是很好，对非目标气体有一定的响应，这主要由于部分非目标气体与目标气体具有相近的电解电位同时产生电解，这种现象称做“交叉干扰”，对目标气体传感器产生交叉干扰的气体称做“干扰气体”。
目前应对交叉干扰的方式包括：通过使用内置化学过滤器，将干扰气体吸附或与之反应去除干扰气体；选择适宜的催化剂，使干扰气体气体在电解液中的反应被抑制；采用多目标电化学气体传感器，设置仪器干扰数学模型，通过经验数据对干扰值予以处理等方式降低干扰程度。前述的内置化学过滤器和选择适宜的催化剂的方式受到工艺及效率的限制，后述的多目标电化学气体传感器的方式，受到成本的制约。
实用新型内容
基于此，有必要针对现有技术缺陷，提供一种效果好、成本低廉的电化学气体传感器的干扰补偿装置。
其技术方案如下。
一种电化学气体传感器的干扰补偿装置，包括半导体气敏传感器调理及温度补偿单元、模拟幂函数运算单元和电化学气体传感器调理单元，所述半导体气敏传感器调理及温度补偿单元设置气体浓度-电阻变送信号调理及温度补偿输出端，所述模拟幂函数运算单元设置气体浓度-电阻变送信号调理及温度补偿输入端和气体浓度-电压线性输出端，所述电化学气体传感器调理单元设置气体浓度-电压线性输入端和气体浓度-电压信号调理及补偿端，所述气体浓度-电阻变送信号调理及温度补偿输出端连接至所述气体浓度-电阻变送信号调理及温度补偿输入端，所述气体浓度-电压线性输出端与所述气体浓度-电压线性输入端相连接。
进一步地，所述半导体气敏传感器调理及温度补偿单元包括半导体气敏传感器。
进一步地，所述半导体气敏传感器调理及温度补偿单元包括二极管半导体温度传感器。
进一步地，所述二极管半导体温度传感器由锗制成。
进一步地，所述模拟幂函数运算单元包括对数运算电路、反相比例运算电路及反对数运算电路，所述对数运算电路通过所述反相比例运算电路与所述反对数运算电路相连接。
下面对本技术方案的原理或优点进行说明。
1、半导体气敏传感器调理及温度补偿单元对将半导体气敏传感器的非目标气体浓度-电阻变送信号进行调理及温度补偿转化为电压信号，并由气体浓度-电阻变送信号调理及温度补偿输出端输出给模拟幂函数运算单元，模拟幂函数运算单元将电压信号转换成非目标气体浓度-电压的线性信号，并由气体浓度-电压线性输出端向电化学气体传感器调理单元输出，电化学气体传感器调理单元将非目标气体浓度-电压的线性信号进行调理，并对电化学气体传感器的温度系数及非目标气体浓度进行补偿。
2、电化学气体传感器的干扰补偿装置使用了半导体气敏传感器测量非目标气体(干扰气体)的浓度，从而实现了非目标气体对目标气体浓度影响的补偿。
3、电化学气体传感器的干扰补偿装置采用二极管半导体温度传感器分别对电化学气体传感器和半导体气敏传感器的温度系数进行补偿，提高了测量的准确性。
4、电化学气体传感器的干扰补偿装置采用由对数运算电路、反相比例运算电路及反对数运算电路构成的幂函数运算电路，将半导体气敏传感器的幂函数输出信号转换成线性输出信号，从而为后续测量电路提供了信号处理的便利。
5、电化学气体传感器的干扰补偿装置采用模拟电路实现干扰气体对电化学气体传感器的干扰补偿，不需使用微处理器及数字电路，成本低廉，效果好。
附图说明
图1为本实用新型实施例所述电化学气体传感器的干扰补偿装置的结构示意图；
图2为本实用新型实施例所述模拟幂函数运算单元的电路原理图；
图3为本实用新型实施例所述半导体气敏传感器调理及温度补偿单元的电路原理；
图4为本实用新型实施例所述电化学气体传感器调理单元的电路原理图；
附图标记说明：
10、半导体气敏传感器调理及温度补偿单元，110、气体浓度-电阻变送信号调理及温度补偿输出端，20、模拟幂函数运算单元，210、气体浓度-电阻变送信号调理及温度补偿输入端，220、气体浓度-电压线性输出端，30、电化学气体传感器调理单元，310、气体浓度-电压线性输入端，320、气体浓度-电压信号调理及补偿端。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型实施例进行详细的说明。
如图1所示电化学气体传感器的干扰补偿装置，包括半导体气敏传感器调理及温度补偿单元10、模拟幂函数运算单元20和电化学气体传感器调理单元30，半导体气敏传感器调理及温度补偿单元10设置气体浓度-电阻变送信号调理及温度补偿输出端110，模拟幂函数运算单元20设置气体浓度-电阻变送信号调理及温度补偿输入端210和气体浓度-电压线性输出端220，电化学气体传感器调理单元30设置气体浓度-电压线性输入端310和气体浓度-电压信号调理及补偿端320，气体浓度-电阻变送信号调理及温度补偿输出端110连接至气体浓度-电阻变送信号调理及温度补偿输入端210，气体浓度-电压线性输出端220与气体浓度-电压线性输入端320相连接。
其中，如图2所示模拟幂函数运算单元包括对数运算电路、反相比例运算电路及反对数运算电路，对数运算电路通过反相比例运算电路与反对数运算电路相连接。由运算放大器A、B、C、三极管Q1、Q2、电阻R1至R5组成，运算放大器U的输出端通过电阻R1接入运算放大器A的反相输入端，三极管Q1为运算放大器U的负反馈支路，运算放大器A的同相输入端接地。运算放大器A的输出端通过电阻R2接入运算放大器B的反相输入端，电阻R3为运算放大器B的负反馈支路，运算放大器B的同相输入端通过电阻R4接地。运算放大器B的输出端通过三极管Q2接入运算放大器C的反相输入端，电阻R5为运算放大器C的负反馈支路，运算放大器C的同相输入端接地。
如图3所示半导体气敏传感器调理及温度补偿单元由半导体气敏传感器MQ、运算放大器U、二极管半导体温度传感器D0及电阻RQ0至RQ8组成，半导体气敏传感器MQ及电阻RQ0组成分压电路通过电阻RQ6接入运算放大器U的反相输入端，由电阻RQ1、RQ2、RQ3及半导体温度传感器D0组成电阻桥路，桥路两端的中点通过电阻RQ4、RQ5分别接入运算放大器U的反相输入端和同相输入端，电阻RQ7为运算放大器U的负反馈支路，电阻RQ8为运算放大器U的同相输入端平衡电阻。二极管半导体温度传感器D0为锗二极管。
如图4所示电化学气体传感器调理单元由电化学气体传感器S、运算放大器D、电阻R6至R9组成，电化学气体传感器S的输出端通过电阻R6接入运算放大器D的同相输入端，运算放大器C的输出端通过电阻R7接入运算放大器D的反相输入端，电阻R8为运算放大器D的负反馈支路，运算放大器D的同相输入端通过电阻R9接地。
下面对本实用新型实施例的原理或优点进行说明。
1、半导体气敏传感器调理及温度补偿单元10对将半导体气敏传感器的非目标气体浓度-电阻变送信号进行调理及温度补偿转化为电压信号，并由气体浓度-电阻变送信号调理及温度补偿输出端输110出给模拟幂函数运算单元20，模拟幂函数运算单元20将电压信号转换成非目标气体浓度-电压的线性信号，并由气体浓度-电压线性输出端220向电化学气体传感器调理单元30输出，电化学气体传感器调理单元30将非目标气体浓度-电压的线性信号进行调理，并对电化学气体传感器的温度系数及非目标气体浓度进行补偿。
2、电化学气体传感器的干扰补偿装置使用了半导体气敏传感器测量非目标气体(干扰气体)的浓度，从而实现了非目标气体对目标气体浓度影响的补偿。
3、电化学气体传感器的干扰补偿装置采用二极管半导体温度传感器分别对电化学气体传感器和半导体气敏传感器的温度系数进行补偿，提高了测量的准确性。
4、电化学气体传感器的干扰补偿装置采用由对数运算电路、反相比例运算电路及反对数运算电路构成的幂函数运算电路，将半导体气敏传感器的幂函数输出信号转换成线性输出信号，从而为后续测量电路提供了信号处理的便利。
5、电化学气体传感器的干扰补偿装置采用模拟电路实现干扰气体对电化学气体传感器的干扰补偿，不需使用微处理器及数字电路，成本低廉，效果好。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。
Claims (5)
1.一种电化学气体传感器的干扰补偿装置，其特征在于，包括半导体气敏传感器调理及温度补偿单元、模拟幂函数运算单元和电化学气体传感器调理单元，所述半导体气敏传感器调理及温度补偿单元设置气体浓度-电阻变送信号调理及温度补偿输出端，所述模拟幂函数运算单元设置气体浓度-电阻变送信号调理及温度补偿输入端和气体浓度-电压线性输出端，所述电化学气体传感器调理单元设置气体浓度-电压线性输入端和气体浓度-电压信号调理及补偿端，所述气体浓度-电阻变送信号调理及温度补偿输出端连接至所述气体浓度-电阻变送信号调理及温度补偿输入端，所述气体浓度-电压线性输出端与所述气体浓度-电压线性输入端相连接。
2.根据权利要求1所述的电化学气体传感器的干扰补偿装置，其特征在于，所述半导体气敏传感器调理及温度补偿单元包括半导体气敏传感器。
3.根据权利要求1所述的电化学气体传感器的干扰补偿装置，其特征在于，所述半导体气敏传感器调理及温度补偿单元包括二极管半导体温度传感器。
4.根据权利要求3所述的电化学气体传感器的干扰补偿装置，其特征在于，所述二极管半导体温度传感器由锗制成。
5.根据权利要求1所述的电化学气体传感器的干扰补偿装置，其特征在于，所述模拟幂函数运算单元包括对数运算电路、反相比例运算电路及反对数运算电路，所述对数运算电路通过所述反相比例运算电路与所述反对数运算电路相连接。
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| CN110208686A (zh) * | 2019-07-19 | 2019-09-06 | 深圳市无眼界科技有限公司 | 一种电化学传感器模拟装置 |
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| CN110646466A (zh) * | 2019-08-30 | 2020-01-03 | 浙江大华技术股份有限公司 | 半导体式气体传感器的校准方法、***和设备 |
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2012
- 2012-11-27 CN CN 201220642489 patent/CN203133019U/zh not_active Expired - Lifetime
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