[發明專利]一種硫化氫的檢測裝置及方法

有效

• 申請號: 201711312385.5
• 申請日: 2017-12-08
• 公開（公告）號: CN108267487B
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發明（設計）人: 王柯;王海;張敏;毛敏泉;馬彭康;秦紅波
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01N27/12
• 分類號: G01N27/12
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 韋全生;王品華

1.一種硫化氫的檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)場效應管型傳感器漏極端輸出模擬電壓初值信號U₀：

待測環境之外的場效應管型傳感器的源極端接地，在柵極端施加可變電壓V_GS，同時在漏極端通過與其連接的電阻R_ref施加恒定正電壓V_DS，則漏極端與電阻R_ref的連接端得到模擬電壓初值信號U₀并輸出；

(2)信號調理單元對模擬電壓初值信號U₀進行處理，得到數字電壓初值信號U_d0并輸出：

(21)低通濾波電路對模擬電壓初值信號U₀進行濾波，得到不含高頻噪聲的模擬電壓初值信號U_L0；

(22)放大電路對模擬電壓初值信號U_L0進行A倍放大，得到放大后的模擬電壓初值信號U_A0；

(23)采樣電路在控制器的作用下對模擬電壓初值信號U_A0進行數字化采樣，得到數字電壓初值信號U_d0并輸出；

(3)控制器對數字電壓初值信號U_d0進行存儲；

(4)場效應管型傳感器漏極端輸出模擬電壓信號U₁：

待測環境中的場效應管型傳感器的源極端接地，在柵極端施加可變電壓V_GS，同時在漏極端通過與其連接的電阻R_ref施加恒定正電壓V_DS，則漏極端與電阻R_ref的連接端得到模擬電壓信號U₁并輸出；

(5)信號調理單元對模擬電壓信號U₁進行處理，得到數字電壓信號U_d1并輸出：

(51)低通濾波電路對模擬電壓信號U₁進行濾波，得到不含高頻噪聲的模擬電壓信號U_L1；

(52)放大電路對模擬電壓信號U_L1進行A倍放大，得到放大后的模擬電壓信號U_A1；

(53)采樣電路在控制器的作用下對模擬電壓信號U_A1進行數字化采樣，得到數字電壓信號U_d1并輸出；

(6)控制器利用數字電壓信號U_d1和步驟(3)存儲的數字電壓初值信號U_d0，計算硫化氫分子在氣敏半導體板表面的占據率θ，實現步驟為：

(61)控制器根據歐姆定律，計算氣敏半導體與漏極端和源極端的初始接觸電阻R₀：

(62)控制器根據歐姆定律，計算氣敏半導體與漏極端和源極端的接觸電阻R₁：

(63)控制器根據步驟(61)和步驟(62)的計算結果，計算硫化氫分子在氣敏半導體板表面的占據率θ：

(7)控制器根據占據率θ、待測環境的溫度T和壓強P_air，計算硫化氫氣體濃度C_g，計算公式為：

其中，B為通過擬合得到的常數，T和P_air分別為待測環境的溫度和壓強，D_e為場效應管型傳感器氣敏半導體板表面吸附硫化氫氣體的勢阱深度；

(8)控制器判斷C_g是否小于預先設置的硫化氫氣體的參考濃度C_ref，若是，控制器控制顯示器顯示當前硫化氫濃度值，否則，控制器控制顯示器顯示當前硫化氫濃度值，并控制報警器報警。