[實用新型]提高分辨率的氣體濃度測量模塊及氣體監測儀

有效

• 申請號: 201520373209.2
• 申請日: 2015-06-02
• 公開（公告）號: CN204705614U
• 公開（公告）日: 2015-10-14
• 發明（設計）人: 丁超;王日東;李強;宋維民;徐輝
• 申請（專利權）人: 大連市環境監測中心
• 主分類號: G01N27/26
• 分類號: G01N27/26
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 范爍;李洪福

技術領域

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

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0.1ppm，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

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。

本實用新型的技術方案是：

一種提高分辨率的氣體濃度測量模塊，所述測量模塊包括：

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；

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；

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；

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；

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；

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；

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；

進一步地，

所述恒電位儀包括：電阻R3、運算放大器U1、電容C1、電阻R1、電容C2、電阻R2、MOS管Q1和電阻R7；所述運算放大器U1采用LMP7721芯片；所述運算放大器U1的同相輸入端通過電阻R3接地；所述運算放大器U1的反相輸入端經由電容C1連接所述運算放大器U1的輸出端；所述電容C1兩端并聯接有RC串聯支路，該RC串聯支路由電阻R1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U1的輸出端連接電化學傳感器的計數電極CE；所述MOS管Q1的柵極通過電阻R7連接5V電源正極；所述MOS管Q1的漏極連接電化學傳感器的參考電極RE；所述MOS管Q1的源極連接電化學傳感器的工作電極WE；

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；

進一步地，

所述濾波電路包括由電容C8、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；

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AIN1連接所述濾波電路；所述模數轉換器U3的引腳REFIN1+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REFIN1-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；