專利名稱：電化學氣體傳感器的干擾補償裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電化學傳感器領域，特別是涉及一種電化學氣體傳感器的干擾補
|石術C且ο
背景技術：
采用不同的電解液的成分、透氣膜的孔徑、電極的材料構成的電化學氣體傳感器，可以對特定的氣體獲得敏感的響應，制成目標氣體傳感器。但電化學氣體傳感器的選擇性一般不是很好，對非目標氣體有一定的響應，這主要由于部分非目標氣體與目標氣體具有相近的電解電位同時產生電解，這種現象稱做“交叉干擾”，對目標氣體傳感器產生交叉干擾的氣體稱做“干擾氣體”。
目前應對交叉干擾的方式包括:通過使用內置化學過濾器，將干擾氣體吸附或與之反應去除干擾氣體；選擇適宜的催化劑，使干擾氣體氣體在電解液中的反應被抑制；采用多目標電化學氣體傳感器，設置儀器干擾數學模型，通過經驗數據對干擾值予以處理等方式降低干擾程度。前述的內置化學過濾器和選擇適宜的催化劑的方式受到工藝及效率的限制，后述的多目標電化學氣體傳感器的方式，受到成本的制約。
實用新型內容基于此，有必要針對現有技術缺陷，提供一種效果好、成本低廉的電化學氣體傳感器的干擾補償裝置。其技術方案如下。一種電化學氣體傳感器的干擾補償裝置，包括半導體氣敏傳感器調理及溫度補償單元、模擬冪函數運算單元和電化學氣體傳感器調理單元，所述半導體氣敏傳感器調理及溫度補償單元設置氣體濃度-電阻變送信號調理及溫度補償輸出端，所述模擬冪函數運算單元設置氣體濃度-電阻變送信號調理及溫度補償輸入端和氣體濃度-電壓線性輸出端，所述電化學氣體傳感器調理單元設置氣體濃度-電壓線性輸入端和氣體濃度-電壓信號調理及補償端，所述氣體濃度-電阻變送信號調理及溫度補償輸出端連接至所述氣體濃度-電阻變送信號調理及溫度補償輸入端，所述氣體濃度-電壓線性輸出端與所述氣體濃度-電壓線性輸入端相連接。進一步地，所述半導體氣敏傳感器調理及溫度補償單元包括半導體氣敏傳感器。進一步地，所述半導體氣敏傳感器調理及溫度補償單元包括二極管半導體溫度傳感器。進一步地，所述二極管半導體溫度傳感器由鍺制成。進一步地，所述模擬冪函數運算單元包括對數運算電路、反相比例運算電路及反對數運算電路，所述對數運算電路通過所述反相比例運算電路與所述反對數運算電路相連接。下面對本技術方案的原理或優點進行說明。[0012]1、半導體氣敏傳感器調理及溫度補償單元對將半導體氣敏傳感器的非目標氣體濃度-電阻變送信號進行調理及溫度補償轉化為電壓信號，并由氣體濃度-電阻變送信號調理及溫度補償輸出端輸出給模擬冪函數運算單元，模擬冪函數運算單元將電壓信號轉換成非目標氣體濃度-電壓的線性信號，并由氣體濃度-電壓線性輸出端向電化學氣體傳感器調理單元輸出，電化學氣體傳感器調理單元將非目標氣體濃度-電壓的線性信號進行調理，并對電化學氣體傳感器的溫度系數及非目標氣體濃度進行補償。2、電化學氣體傳感器的干擾補償裝置使用了半導體氣敏傳感器測量非目標氣體(干擾氣體)的濃度，從而實現了非目標氣體對目標氣體濃度影響的補償。3、電化學氣體傳感器的干擾補償裝置采用二極管半導體溫度傳感器分別對電化學氣體傳感器和半導體氣敏傳感器的溫度系數進行補償，提高了測量的準確性。4、電化學氣體傳感器的干擾補償裝置采用由對數運算電路、反相比例運算電路及反對數運算電路構成的冪函數運算電路，將半導體氣敏傳感器的冪函數輸出信號轉換成線性輸出信號，從而為后續測量電路提供了信號處理的便利。5、電化學氣體傳感器的干擾補償裝置采用模擬電路實現干擾氣體對電化學氣體傳感器的干擾補償，不需使用微處理器及數字電路，成本低廉，效果好。
圖1為本實用新型實施例所述電化學氣體傳感器的干擾補償裝置的結構示意圖；圖2為本實用新型實施例所述模擬冪函數運算單元的電路原理圖；圖3為本實用 新型實施例所述半導體氣敏傳感器調理及溫度補償單元的電路原理；圖4為本實用新型實施例所述電化學氣體傳感器調理單元的電路原理圖；附圖標記說明:10、半導體氣敏傳感器調理及溫度補償單元，110、氣體濃度-電阻變送信號調理及溫度補償輸出端，20、模擬冪函數運算單元，210、氣體濃度-電阻變送信號調理及溫度補償輸入端，220、氣體濃度-電壓線性輸出端,30、電化學氣體傳感器調理單兀,310、氣體濃度-電壓線性輸入端，320、氣體濃度-電壓信號調理及補償端。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型實施例進行詳細的說明。如圖1所示電化學氣體傳感器的干擾補償裝置，包括半導體氣敏傳感器調理及溫度補償單元10、模擬冪函數運算單元20和電化學氣體傳感器調理單元30，半導體氣敏傳感器調理及溫度補償單元10設置氣體濃度-電阻變送信號調理及溫度補償輸出端110，模擬冪函數運算單元20設置氣體濃度-電阻變送信號調理及溫度補償輸入端210和氣體濃度-電壓線性輸出端220，電化學氣體傳感器調理單元30設置氣體濃度-電壓線性輸入端310和氣體濃度-電壓信號調理及補償端320，氣體濃度-電阻變送信號調理及溫度補償輸出端110連接至氣體濃度-電阻變送信號調理及溫度補償輸入端210，氣體濃度-電壓線性輸出端220與氣體濃度-電壓線性輸入端320相連接。其中，如圖2所示模擬冪函數運算單元包括對數運算電路、反相比例運算電路及反對數運算電路，對數運算電路通過反相比例運算電路與反對數運算電路相連接。由運算放大器A、B、C、三極管Ql、Q2、電阻Rl至R5組成，運算放大器U的輸出端通過電阻Rl接入運算放大器A的反相輸入端，三極管Ql為運算放大器U的負反饋支路，運算放大器A的同相輸入端接地。運算放大器A的輸出端通過電阻R2接入運算放大器B的反相輸入端，電阻R3為運算放大器B的負反饋支路，運算放大器B的同相輸入端通過電阻R4接地。運算放大器B的輸出端通過三極管Q2接入運算放大器C的反相輸入端，電阻R5為運算放大器C的負反饋支路，運算放大器C的同相輸入端接地。如圖3所示半導體氣敏傳感器調理及溫度補償單元由半導體氣敏傳感器MQ、運算放大器U、二極管半導體溫度傳感器DO及電阻RQO至RQ8組成，半導體氣敏傳感器MQ及電阻RQO組成分壓電路通過電阻RQ6接入運算放大器U的反相輸入端，由電阻RQ1、RQ2、RQ3及半導體溫度傳感器DO組成電阻橋路，橋路兩端的中點通過電阻RQ4、RQ5分別接入運算放大器U的反相輸入端和同相輸入端，電阻RQ7為運算放大器U的負反饋支路，電阻RQ8為運算放大器U的同相輸入端平衡電阻。二極管半導體溫度傳感器DO為鍺二極管。如圖4所示電化學氣體傳感器調理單元由電化學氣體傳感器S、運算放大器D、電阻R6至R9組成，電化學氣體傳感器S的輸出端通過電阻R6接入運算放大器D的同相輸入端，運算放大器C的輸出端通過電阻R7接入運算放大器D的反相輸入端，電阻R8為運算放大器D的負反饋支路，運算放大器D的同相輸入端通過電阻R9接地。下面對本實用新型實施例的原理或優點進行說明。
1、半導體氣敏傳感器調理及溫度補償單元10對將半導體氣敏傳感器的非目標氣體濃度-電阻變送信號進行調理及溫度補償轉化為電壓信號，并由氣體濃度-電阻變送信號調理及溫度補償輸出端輸Iio出給模擬冪函數運算單元20，模擬冪函數運算單元20將電壓信號轉換成非目標氣體濃度-電壓的線性信號，并由氣體濃度-電壓線性輸出端220向電化學氣體傳感器調理單兀30輸出，電化學氣體傳感器調理單兀30將非目標氣體濃度-電壓的線性信號進行調理，并對電化學氣體傳感器的溫度系數及非目標氣體濃度進行補償。2、電化學氣體傳感器的干擾補償裝置使用了半導體氣敏傳感器測量非目標氣體(干擾氣體)的濃度，從而實現了非目標氣體對目標氣體濃度影響的補償。3、電化學氣體傳感器的干擾補償裝置采用二極管半導體溫度傳感器分別對電化學氣體傳感器和半導體氣敏傳感器的溫度系數進行補償，提高了測量的準確性。4、電化學氣體傳感器的干擾補償裝置采用由對數運算電路、反相比例運算電路及反對數運算電路構成的冪函數運算電路，將半導體氣敏傳感器的冪函數輸出信號轉換成線性輸出信號，從而為后續測量電路提供了信號處理的便利。5、電化學氣體傳感器的干擾補償裝置采用模擬電路實現干擾氣體對電化學氣體傳感器的干擾補償，不需使用微處理器及數字電路，成本低廉，效果好。以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本實用新型專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。
權利要求1.一種電化學氣體傳感器的干擾補償裝置，其特征在于，包括半導體氣敏傳感器調理及溫度補償單元、模擬冪函數運算單元和電化學氣體傳感器調理單元，所述半導體氣敏傳感器調理及溫度補償單元設置氣體濃度-電阻變送信號調理及溫度補償輸出端，所述模擬冪函數運算單元設置氣體濃度-電阻變送信號調理及溫度補償輸入端和氣體濃度-電壓線性輸出端，所述電化學氣體傳感器調理單元設置氣體濃度-電壓線性輸入端和氣體濃度-電壓信號調理及補償端，所述氣體濃度-電阻變送信號調理及溫度補償輸出端連接至所述氣體濃度-電阻變送信號調理及溫度補償輸入端，所述氣體濃度-電壓線性輸出端與所述氣體濃度-電壓線性輸入端相連接。
2.根據權利要求1所述的電化學氣體傳感器的干擾補償裝置，其特征在于，所述半導體氣敏傳感器調理及溫度補償單元包括半導體氣敏傳感器。
3.根據權利要求1所述的電化學氣體傳感器的干擾補償裝置，其特征在于，所述半導體氣敏傳感器調理及溫度補償單元包括二極管半導體溫度傳感器。
4.根據權利要求3所述的電化學氣體傳感器的干擾補償裝置，其特征在于，所述二極管半導體溫度傳感器由鍺制成。
5.根據權利要求1所述的電化學氣體傳感器的干擾補償裝置，其特征在于，所述模擬冪函數運算單元包括對數運算電路、反相比例運算電路及反對數運算電路，所述對數運算電路通過所述反相比例運·算電路與所述反對數運算電路相連接。
專利摘要本實用新型公開了一種電化學氣體傳感器的干擾補償裝置，包括半導體氣敏傳感器調理及溫度補償單元、模擬冪函數運算單元和電化學氣體傳感器調理單元，半導體氣敏傳感器調理及溫度補償單元設置氣體濃度-電阻變送信號調理及溫度補償輸出端，模擬冪函數運算單元設置氣體濃度-電阻變送信號調理及溫度補償輸入端和氣體濃度-電壓線性輸出端，電化學氣體傳感器調理單元設置氣體濃度-電壓線性輸入端和氣體濃度-電壓信號調理及補償端。本實用新型電化學氣體傳感器的干擾補償裝置效果好，成本低廉。
文檔編號G01N27/26GK203133019SQ201220642489
公開日2013年8月14日 申請日期2012年11月27日 優先權日2012年11月27日
發明者黃鋒 申請人:廣州計量檢測技術研究院