[發明專利]一種電化學氣體傳感器正反向電流適配電路及方法

有效

• 申請號: 201210174596.8
• 申請日: 2012-05-31
• 公開（公告）號: CN102706932A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 何柳
• 申請（專利權）人: 成都安可信電子股份有限公司
• 主分類號: G01N27/26
• 分類號: G01N27/26
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 徐宏;吳彥峰

技術領域

本發明涉及氣體檢測技術，尤其是一種電化學氣體傳感器輸出正反向電流的適配電路及方法。

背景技術

在氣體檢測行業中，對有毒氣體的檢測是行業中非常重要的一部份。有毒氣體檢測主要通過電化學氣體傳感器來實現，電化學氣體傳感器具有反映速度快、準確（可用于ppm級），穩定性好、能夠定量檢測、可重復性好、抗干擾能力強等優點。

電化學氣體傳感器通過與被測氣體發生反應并產生與氣體濃度成正比的電信號來工作。典型的電化學氣體傳感器由工作電極（或傳感電極）和對電極組成，工作電極與對電極之間由一個薄電解層隔開。當目標氣體進入傳感器后，與工作電極發生氧化還原反應，產生電流，通過外圍電路檢測所述電流便可測得目標氣體濃度。為了將工作電極的電位穩定在一個特定范圍內以保證電化學氣體傳感器正常工作，人們引入了第三電極，即參考電極。

電化學氣體傳感器輸出的電流信號可以有正有負。一般來說，電化學氣體傳感器輸出電流信號需要經過一個信號提取電路采集和放大，然后通過AD采樣電路送至單片機之類的控制處理單元進行進一步的分析處理，如果電化學氣體傳感器輸出為負，還需在信號提取電路后增加一用于將負信號轉換為正信號的電路，如反相跟隨器，這樣一來不僅增加了用于適配負電流傳感器的工作電路的復雜程度，增加了電路的設計成本，而且在實際運用中就需要設計不同的傳感器工作電路來適配不同輸出電流方向的電化學氣體傳感器。對于用戶來說就需要購買至少兩套傳感器工作電路，并且根據傳感器特點選用不同的傳感器工作電路，這樣不僅增加了成本，工作效率也低下。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術存在的不足提供一種能夠適配電化學氣體傳感器輸出正電流或負電流的工作電路及方法。

本發明采用的技術方案是這樣的：

一種電化學氣體傳感器正反向電流適配電路，包括傳感器供電電路、供電配置電路及傳感器輸出信號提取電路，所述傳感器供電電路用于向電化學氣體傳感器供電，傳感器輸出信號提取電路用于接收并放大電化學氣體傳感器輸出的信號；所述供電配置電路用于輸出大于或等于0的電壓信號給所述傳感器輸出信號提取電路，使得傳感器輸出信號提取電路的輸出電壓信號大于或等于0。

優選地，所述供電配置電路還用于向傳感器供電電路提供輸入電壓。

優選地，所述供電配置電路包含第一電阻與第二電阻，第一電阻的一端與第二電阻的一端連接，第一電阻的另一端接地，第二電阻的另一端接直流電壓源；第一電阻與第二電阻的公共連接段為供電配置電路的電壓輸出端；第一電阻為阻值可調的可變電阻。

優選地，所述電化學氣體傳感器還包括參考電極；所述傳感器供電電路包括第一運算放大器、第三電阻及第四電阻；供電配置電路的電壓輸出端通過第三電阻與第一運算放大器的正相輸入端連接；第四電阻的一端與第一運算放大器的反相輸入端連接，第四電阻的另一端用于連接電化學氣體傳感器的參考電極；所述第一運算放大器的輸出端連接電化學氣體傳感器的對電極。

優選地，第一運算放大器的輸出端與第四電阻中用于連接電化學氣體傳感器參考電極的一端之間接有濾波電容。

優選地，所述傳感器輸出信號提取電路包括第二運算放大器、第五電阻、第六電阻及第七電阻；所述供電配置電路的電壓輸出端通過第五電阻與第二運算放大器的正相輸入端連接；所述第六電阻的一端與第二運算放大器的反相輸入端連接,?第六電阻另一端用于連接電化學氣體傳感器的工作電極；第二運算放大器的反相輸入端通過第七電阻與第二運算放大器的輸出端連接。

所述的電化學氣體傳感器正反向電流適配電路的工作方法，包括：

步驟1：確定所述電化學氣體傳感器輸出的電流信號是正電流還是負電流，若是正電流執行步驟2，若是負電流執行步驟3；

步驟2：控制所述供電配置電路輸出電壓為V1；電壓V1滿足這樣的條件：當所述電化學氣體傳感器輸出最大值時，電壓V1使傳感器輸出信號提取電路工作在線性放大狀態；

步驟3：控制所述供電配置電路輸出電壓大于V2；電壓V2滿足這樣的條件：當所述電化學氣體傳感器輸出最小值時，電壓V2使傳感器輸出信號提取電路的輸出電壓非負，當所述電化學氣體傳感器輸出最大值時，電壓V2使傳感器輸出信號提取電路工作在線性放大狀態；

當電化學氣體傳感器工作電極上的電流信號方向為從工作電極流向外圍電路時電化學氣體傳感器輸出的電流信號為負電流；當電化學氣體傳感器工作電極上的電流信號方向為從外圍電路流向工作電極時電化學氣體傳感器輸出的電流信號為正電流。