提高分辨率的氣體濃度測量模塊及氣體監測儀的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種提高分辨率的氣體濃度測量模塊及氣體監測儀。
【背景技術】
[0002]經濟快速發展，發展與環境之間的矛盾也日益突出，尤其近年來各種環境事件的頻繁出現，造成重大的環境影響和財產損失，引起了社會各界對環境安全的擔憂。快速準確的環境應急監測數據能夠幫助管理部門科學應對突發環境事件，但是由于技術水平和研發思路的限制，大部分氣體監測儀不能很好滿足應急監測快速準確的要求。化學傳感器是對各種化學物質敏感并將其濃度轉換為電信號進行檢測的儀器，因種類多、成本低、體積小、耐候性好和抗震性佳的優點，除在安防、農業和消防等領域被廣泛應用外，近年來更是廣泛用于環境應急監測領域，目前市售化學傳感器及配套的儀器儀表所能提供的分辨率普遍僅能達到0.lppm，在精度和準確度上很難滿足我國環境標準的要求。
【發明內容】
[0003]本實用新型針對以上問題的提出，而研制一種提高分辨率的氣體濃度測量模塊及氣體監測儀。
[0004]本實用新型的技術方案是:
[0005]一種提高分辨率的氣體濃度測量模塊，所述測量模塊包括:
[0006]至少一個電化學傳感器；所述電化學傳感器具有計數電極CE、工作電極WE和參考電極RE ；
[0007]連接所述電化學傳感器，用于在所述工作電極WE和所述參考電極RE間施加恒定電位的恒電位儀；
[0008]連接所述電化學傳感器，用于將所述工作電極WE產生的對應氣體濃度的電流信號轉換為與所述電流信號成正比的電壓信號的放大電路；
[0009]連接所述放大電路，用于對放大電路輸出的電壓信號進行濾波的濾波電路；
[0010]連接所述濾波電路，用于對濾波后的模擬電壓信號進行模數轉換得到相應的數字信號的模數轉換電路；
[0011]連接所述模數轉換電路的數字隔離電路；所述數字隔離電路實現輸入輸出數字信號電氣隔離；
[0012]另外，所述測量模塊還包括用于給恒電位儀、放大電路、模數轉換電路和數字隔離電路供電的電源；所述電源包括5V電源、2.5V電源和3.3V電源；
[0013]進一步地，
[0014]所述恒電位儀包括:電阻R3、運算放大器U1、電容Cl、電阻R1、電容C2、電阻R2、MOS管Ql和電阻R7 ;所述運算放大器Ul采用LMP7721芯片；所述運算放大器Ul的同相輸入端通過電阻R3接地；所述運算放大器Ul的反相輸入端經由電容Cl連接所述運算放大器Ul的輸出端；所述電容Cl兩端并聯接有RC串聯支路，該RC串聯支路由電阻Rl和電容C2構成；所述RC串聯支路的串接點通過電阻R2連接電化學傳感器的參考電極RE ;所述運算放大器Ul的輸出端連接電化學傳感器的計數電極CE ;所述MOS管Ql的柵極通過電阻R7連接5V電源正極；所述MOS管Ql的漏極連接電化學傳感器的參考電極RE ;所述MOS管Ql的源極連接電化學傳感器的工作電極WE ；
[0015]所述放大電路包括:電阻R6、電阻R4、電容C3、電阻R5和運算放大器U2 ;所述電化學傳感器的工作電極WE通過電阻R6連接所述運算放大器U2的反相輸入端；所述運算放大器U2的同相輸入端通過電阻R5接地；所述運算放大器U2的反相輸入端經過相互并聯的電阻R4和電容C3連接所述運算放大器U2的輸出端；所述運算放大器U2的輸出端輸出與所述工作電極WE產生的對應氣體濃度的電流信號成正比的電壓信號；
[0016]進一步地，
[0017]所述濾波電路包括由電容CS、電容C9和電阻R13構成的π型濾波器；所述π型濾波器一端連接放大電路，另一端連接模數轉換電路；
[0018]所述模數轉換電路包括:模數轉換器U3、基準源U4、電容C4、電容C5、電容C6和電容C7 ;所述模數轉換器U3采用AD7190芯片；所述基準源U4采用ADR421芯片；所述模數轉換器U3的引腳AINl連接所述濾波電路；所述模數轉換器U3的引腳REFINl+連接所述基準源U4的輸出端；所述電容C4和電容C5相互并聯接在所述基準源U4的輸入端和地之間；所述電容C6和電容C7相互并聯接在所述基準源U4的輸出端和地之間；所述基準源U4的輸入端還連接5V電源正極；所述模數轉換器U3的引腳REFINl-接地；所述模數轉換器U3的引腳SCLK、引腳DIN和引腳DOUT連接數字隔離電路；
[0019]所述數字隔離電路包括數字隔離器U5、電阻R8、電阻R9、電阻R10、電阻Rll和電阻R12 ;所述數字隔離器U5采用ADUM1402芯片；所述數字隔離器U5的引腳OA經由電阻R8連接所述模數轉換器U3的引腳SCLK ;所述數字隔離器U5的引腳OB經由電阻R9連接所述模數轉換器U3的引腳DIN ;所述數字隔離器U5的引腳IC經由電阻RlO連接所述模數轉換器U3的引腳DOUT ;所述數字隔離器U5的引腳Ε2通過電阻Rll連接2.5V電源正極；所述數字隔離器U5的引腳El通過電阻R12連接3.3V電源正極。
[0020]一種氣體監測儀，包括:
[0021]以上任一項所述的提高分辨率的氣體濃度測量模塊；
[0022]進一步地，所述氣體監測儀還包括:
[0023]殼體；所述殼體上具有進氣口；
[0024]設置于所述殼體內，且與所述進氣口相連通，用于對由所述進氣口進入的待測氣體中的顆粒物進行過濾的過濾器；
[0025]設置在所述殼體內，容置所述氣體濃度測量模塊包括的至少一個電化學傳感器的傳感器倉；
[0026]與所述傳感器倉相連通的氣管；
[0027]設置于所述殼體內，且與所述過濾器和所述氣管相連接，用于將經過過濾的待測氣體引導至所述氣管中的氣泵；待測氣體經由氣管進入所述傳感器倉；
[0028]進一步地，所述殼體分成前后兩個部分；所述過濾器、氣泵和氣管均設置在所述殼體的后部分；所述傳感器倉和氣體濃度測量模塊設置于所述殼體的前部分；所述殼體的后部分開設有連通所述氣管和所述傳感器倉的導氣孔。
[0029]由于采用了上述技術方案，本實用新型提供的提高分辨率的氣體濃度測量模塊及氣體監測儀，從滿足環境標準要求出發，通過對電化學傳感器信號測量部分的電路改造，實現對電化學傳感器的輸出電信號進行數字化處理，開發出具有更高分辨率的電化學傳感器檢測技術，能夠大幅度提高電化學傳感器的分辨率，在精度上滿足了環境標準的要求，并提高了氣體檢測的準確度，大大拓展了電化學傳感器的應用范圍。
【附圖說明】
[0030]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0031]圖1是本實用新型所述氣體濃度測量模塊的結構框圖；
[0032]圖2是本實用新型所述恒電位儀和放大電路的電路原理圖；
[0033]圖3是本實用新型所述濾波電路、模數轉換電路和數字隔離電路的電路原理圖；
[0034]圖4是本實用新型所述電源的電路原理圖；
[0035]圖5是本實用新型所述氣體監測儀的結構框圖；
[0036]圖6是本實用新型所述氣體監測儀的結構示意圖；
[0037]圖7是本實用新型所述殼體的后部分的結構