[實用新型]自調節熱導式氣體傳感器和氣體檢測裝置

有效

• 申請號: 201721907109.9
• 申請日: 2017-12-30
• 公開（公告）號: CN207675682U
• 公開（公告）日: 2018-07-31
• 發明（設計）人: 趙彤宇;徐朝輝;王爽;王鹍;周慧鋒
• 申請（專利權）人: 光力科技股份有限公司
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20;G01N25/18
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 崔旭東

本實用新型涉及一種熱導式氣體傳感器和氣體檢測裝置，具體涉及一種自調節熱導式氣體傳感器和氣體檢測裝置，包括外殼、信號處理模塊、測量傳感器、進氣管路和出氣管路，該進氣管路通過該測量傳感器連接該出氣管路，該測量傳感器包括熱敏電阻，具體為正反饋系統穩定增益為1的兩級運放電路，該熱敏電阻接于兩運放之間，使得運放平衡時溫度傳感模塊的阻值為設定值，這樣當被測氣體導致溫度傳感器的溫度發生變化時，運放電路會自動將熱敏電阻的阻值調節至設定值，避免因其工作阻值不定而帶來的溫度漂移誤差。本實用新型的方案結構簡單，成本低廉，同時實現了對熱敏電阻的工作溫度和阻值的自調節功能。

技術領域

本實用新型涉及一種熱導式氣體傳感器和氣體檢測裝置，具體涉及一種自調節熱導式氣體傳感器和氣體檢測裝置。

背景技術

近年隨著半導體技術的發展，基于熱導式的氣體傳感器應用越來越廣泛。熱導式的氣體傳感器是基于不同氣體熱導率的不同，測量氣體濃度的一種器件。它能將與氣體種類和濃度有關的信息轉換成電信號，具有如下優點：檢測范圍大，工作穩定性好，使用壽命長，不存在觸媒老化的問題，具有較高的穩定性和可靠性，可以檢測幾乎所有的氣體，而且在被測環境中有氧或無氧的情況下都可以實現氣體濃度的檢測。這些優良特性是許多其他氣體傳感器所不具備的。但是熱導氣體傳感器在氣體檢測應用中也存在檢測精度差，溫度漂移大等缺陷，限制了熱導氣體傳感器的廣泛應用。

在文獻《采用熱導傳感器檢測氣體濃度的新方法研究》(《傳感技術學報》2006.黃為勇等)中提出了一種在檢測過程中保持傳感器工作溫度不變的檢測方法，來解決熱導氣體傳感器因半導體結構的傳感器本身溫度漂移而導致的精度不高的缺陷。該方案使用三個橋臂電阻和熱導傳感器共同組成一個電橋，使用調節器、伺服電路、可變電流源與電橋共同組成一個閉環控制電路，當氣體濃度為零時，調節橋臂電阻，使電橋處于平衡狀態；當待檢測氣體通過傳感器時，導致傳感器溫度發生變化，進而使傳感器阻值發生變化，使電橋失去平衡，輸出的不平衡電壓經放大后送到控制伺服電路，進而控制電流源改變輸出電流值將傳感器的阻值重新恢復為初始狀態，從而將電橋恢復至平衡狀態，通過檢測橋臂電壓就可以檢測出被測氣體濃度值。這樣就克服了傳統檢測方法中傳感器溫度隨被測氣體濃度變化所導致的缺陷。但該方案需要實時采集不平衡電壓，并使用可變電流源，同時還需要專門設置控制電路控制電流源輸出的電流大小，這個結構相對較為復雜，其最終的效果嚴重依賴于采集裝置和控制裝置的精度，成本較高。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種自調節熱導式氣體傳感器以解決目前熱導式氣體傳感器結構復雜的問題。同時還提供一種應用該傳感器的氣體檢測裝置。

本實用新型為解決上述技術問題，提供方案一：本實用新型的一種自調節熱導式氣體傳感器，該傳感器包括熱敏電阻、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第一運算放大器和第二運算放大器，該第一運算放大器和第二運算放大器的同相輸入端接地，該第一運算放大器的反相輸入端通過第三電阻連接其輸出端，該第二運算放大器的反相輸入端通過第一電阻連接其輸出端，該第一運算放大器的反相輸入端通過第二電阻連接該第二運算放大器的輸出端，該第一運算放大器的輸出端通過該熱敏電阻連接該第二運算放大器的反相輸出端。

本方案通過將傳感器的熱敏電阻置于兩級運放電路中，當運放電路穩定時，使熱敏電阻能夠保持設定的工作溫度和工作電阻，當通入被測氣體時，被測氣體將改變熱敏電阻的工作溫度，從而改變溫度傳感模塊的阻值，但該溫度傳感模塊都能夠通過運放電路自調節功能而達到固定的阻值大小，當整個電路重新恢復穩定時，熱敏電阻的溫度和阻值重新恢復到設定值，此時根據運放電路輸出的電壓值，可以反映出通入氣體的熱導率，進而得到通入氣體的濃度值。由于熱敏電阻在檢測前后保持相同的阻值，避免了其本身的溫度漂移，提高了測量的精度。本方案不包含電流電壓采集裝置，不需要設置控制電路，因此結構簡單，成本低廉，同時還實現了對熱敏電阻阻值大小的自動調節功能。

方案二：在方案一的基礎上，該熱敏電阻為鉑電阻或熱電偶。