[發明專利]用于氮磷檢測器中珠開路和短路故障診斷的方法和系統

無效

• 申請號: 200610111206.7
• 申請日: 2006-08-15
• 公開（公告）號: CN101126745A
• 公開（公告）日: 2008-02-20
• 發明（設計）人: 楊黎成
• 申請（專利權）人: 安捷倫科技有限公司
• 主分類號: G01N30/00
• 分類號: G01N30/00;G01N30/60;G01R31/02
• 代理公司: 北京東方億思知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 宋鶴

技術領域

本發明一般地涉及氣相色譜檢測器，尤其涉及對氮磷檢測器中珠的開路故障和短路故障進行診斷的方法和系統。

背景技術

氮磷檢測器(NPD)是一種電離型的氣相色譜檢測器，它對于包含氮(N)和/或磷(P)的有機成分具有很高的選擇性和靈敏度。氮磷檢測器廣泛應用于環境監測、食品安全檢查、工業衛生、制藥應用和毒理學等方面。

NPD是一種復雜的機電化學系統，其核心部件是通常由包含銣或銫等的堿性金屬的玻璃制成的珠(bead)。工作時，在存在少量氫氣(H₂)和空氣的環境下，通過電加熱方法(例如通過電阻加熱器)將珠加熱到600～800℃，以在珠上形成催化活性表面。當引入含有氮(N)或磷(P)的樣品時，氮磷材料與珠的表面發生作用而產生負離子，并在電場作用下發生遷移，從而產生信號。

圖1示出了作為氣相色譜儀一部分的NPD的結構簡圖。在圖1中，僅簡要示出了對說明本發明的原理和應用來說必不可少的部分，以免喧賓奪主地淡化了本發明的主要內容。

如圖1所示，氣相色譜儀主板和固件101通過信號通道106與NPD電路板102相連。氣相色譜儀主板和固件101包括主微處理器(未示出)，其控制各個主/子系統的運行，比如用戶界面顯示，控制爐溫程序升降溫，和PC計算機通信，控制包括NPD在內的各個檢測器的運行等等。信號通道106是用于在氣相色譜儀主板和固件101和NPD電路板102之間傳輸信號的通道，其例如可以是低電壓差分信號(LVDS)通道。

NPD電路板102包括用于對珠103進行供電的珠供電電路104，并與用于將從珠103傳來的電流信號轉換成電壓信號的靜電計105相連。本領域技術人員公知的是，氣相色譜儀主板和固件101和NPD電路板102上另外還可能包含多種組件和電路，雖然在圖1中為簡明起見并未示出這些組件和電路的位置及連接關系。另外，雖然圖1中并未示出，但靜電計105可將其轉換得到的電壓信號提供給氣相色譜儀主板和固件101以進行信號處理和顯示。

在正常工作狀態下，上述電壓信號指示出氮磷成分的存在與否以及量的大小。但是，如果發生了電路故障，例如珠103自身或者珠103與珠供電電路104之間的連線出現開路時，就不會產生信號輸出。更加嚴重的情況是當珠自身或者連線短路時，如果不及時采取保護措施就很容易燒毀珠甚至電路板。因此，對NPD的珠進行開路和短路診斷是非常有必要的。

現有技術的珠開路和短路診斷方法主要有手動診斷和自動診斷兩類。手動診斷是由接受過專門培訓的技術人員使用萬用表之類的工具直接對電路進行測試，其效率、成本和方便性都不令人滿意。

自動診斷方法通常是在珠供電電路104中加入電流檢測電路，并將檢測到的信號提供給氣相色譜儀主板和固件101進行處理，從而實現實時診斷和監控。

圖2是現有技術中的一種帶有電流測量電路的珠供電電路104的結構簡圖。如圖2所示，在珠供電電路的輸出端串聯有電流傳感電阻器206，當有電流流過珠103時，在電流傳感電阻器206兩端產生電壓降V_CSR。差分放大電路207將電流傳感電阻器206兩端的電壓V_CSR放大，并將通過放大得到的信號傳送到氣相色譜儀主板和固件101進行處理。圖2中示出的其他部件將在下文中結合圖3進行描述。

圖2所示的自動診斷方法存在如下問題。首先，珠103的電阻通常很小，例如在Agilent的6890NPD中，珠電阻大約是0.6～0.9Ω。因此，與珠103串聯的電流傳感電阻器206會改變珠上的電壓和功耗分配。由于珠是一個非常復雜的部件，因此任何的電壓或功耗變化都會影響其化學反應狀態，這是一個不可忽略的問題。

而且，珠供電電路104的變壓器203的次級側是不接地的，因此必須使用差分放大電路207對電流傳感電阻器206兩端的電壓V_CSR進行放大。差分放大電路207的加入會顯著提高設計的復雜性和成本。

發明內容