[實用新型]基于差分式采集的氣體濃度測量裝置

有效

• 申請號: 201720084220.6
• 申請日: 2017-01-20
• 公開（公告）號: CN206649008U
• 公開（公告）日: 2017-11-17
• 發明（設計）人: 張奇;聶飛;陳練;羅承剛;寧菲;喬剛;季錫林
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院總體工程研究所
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司11340
• 代理人: 楊春

1.基于差分式采集的氣體濃度測量裝置，包括用于監測氣體濃度和環境溫度的探頭、用于將氣體傳感器的信號進行調理和放大，并且同時完成一路溫度補償信號調理的變換器單元、將氣體濃度測量數據進行實時處理和顯示的計算機單元，其特征在于：還包括利用差分A/D轉換器實現差分式數據采集并傳輸的數據采集及USB通信單元，探頭、變換器單元、數據采集及USB通信單元和計算機單元的數據信號依次傳輸連接；氣體傳感器的信號進行調理和放大后輸入差分式A/D轉換器的(+)輸入端，溫度補償信號調理后輸入差分式A/D轉換器的(-)輸入端，形成差分輸入。

2.根據權利要求1的基于差分式采集的氣體濃度測量裝置，其特征在于：數據采集及USB通信單元還包括FPGA主控芯片、用于將獲取到的氣體傳感器信號轉換為標準的USB格式數據并進行數據傳輸的USB通信芯片、通過USB電纜實現與計算機單元連接的標準的B型USB插座，FPGA主控芯片的I/O口分別與A/D轉換器的控制及數據輸出端口和USB通信芯片的控制及數據輸入端口連接，USB通信芯片的數據輸出端口與標準B型USB插座的數據端口連接，USB電纜實現標準的B型USB插座與計算機的連接。

3.根據權利要求1的基于差分式采集的氣體濃度測量裝置，其特征在于：探頭包括用于監測氣體濃度的氣體傳感器和用于環境溫度監測的溫敏電阻；變換器單元包括傳感器調理電路和溫敏電阻調理電路；氣體傳感器的信號輸出端與傳感器調理電路的信號輸入端連接，溫敏電阻的信號輸出端與溫敏電阻調理電路的信號輸入端連接，傳感器調理電路的信號輸出端與差分式A/D轉換器的(+)輸入端連接，溫敏電阻調理電路的信號輸出端與差分式A/D轉換器的(-)輸入端連接。

4.根據權利要求1的基于差分式采集的氣體濃度測量裝置，其特征在于：差分式A/D轉換器型號是ADS1118。

5.根據權利要求2的基于差分式采集的氣體濃度測量裝置，其特征在于：USB通信芯片型號是FT245。

6.根據權利要求3的基于差分式采集的氣體濃度測量裝置，其特征在于：傳感器調理電路包括由運算放大器U1A、第一電容、第一電阻和第二電阻組成的同相放大器、由第三電阻和第二電容組成的一階低通濾波器和由運算放大器U1B構成的射級跟隨器，氣體傳感器的輸出信號Ui接入運算放大器U1A的正相輸入端，運算放大器U1A的反相輸入端分別與第一電阻的第一端、第二電阻的第一端和第一電容的第一端連接，第一電阻的第二端接地，第一電容的第二端分別與第二電阻的第二端、第三電阻的第一端和運算放大器U1A的輸出端連接，第三電阻的第二端分別與第二電容的第一端和運算放大器U1B的同相輸入端連接，第二電容的第二端接地，運算放大器U1B的反相輸入端和運算放大器U1B的輸出端連接后輸出傳感器信號Um。

7.根據權利要求6的基于差分式采集的氣體濃度測量裝置，其特征在于：運算放大器U1A和運算放大器U1B的型號均為ADA4077-2。

8.根據權利要求3的基于差分式采集的氣體濃度測量裝置，其特征在于：溫敏電阻調理電路包括由運算放大器U1C、第三電容、第八電阻和第九電阻組成的同相放大器、由第十電阻和第四電容組成的一階低通濾波器、由運算放大器U1D構成的射級跟隨器、由第四電阻、第五電阻、第六電阻、第七電阻和溫敏電阻構成的恒流源電路，5V電壓接入第四電阻的第一端，第四電阻的第二端與第五電阻的第一端連接，第五電阻的第二端分別與運算放大器U1C的正相輸入端和第六電阻的第一端連接，第六電阻的第二端與溫敏電阻的第一端連接，溫敏電阻的第二端與第七電阻的第一端連接，第七電阻的第二端接地，運算放大器U1C的反相輸入端分別與第八電阻的第一端、第九電阻的第一端和第三電容的第一端連接，第八電阻的第二端接地，第三電容的第二端分別與第九電阻的第二端、第十電阻的第一端和運算放大器U1C的輸出端連接，第十電阻的第二端分別與第四電容的第一端和運算放大器U1D的同相輸入端連接，第四電容的第二端接地，運算放大器U1D的反相輸入端和運算放大器U1D的輸出端連接后輸出溫度信號Ut。

9.根據權利要求8的基于差分式采集的氣體濃度測量裝置，其特征在于：運算放大器U1C和運算放大器U1D的型號均為ADA4077-2。