[發明專利]基于單片機的氣體傳感器陣列輸出檢測系統及檢測方法

在審

• 申請號: 201811316969.4
• 申請日: 2018-11-07
• 公開（公告）號: CN109342660A
• 公開（公告）日: 2019-02-15
• 發明（設計）人: 榮命哲;楊旭;李渭娟;蘭天松;褚繼峰;王大偉;楊愛軍;王小華
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00;G05B19/042;G01R27/14
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 覃婧嬋

本公開揭示了一種基于單片機的氣體傳感器陣列輸出檢測系統，包括：模擬電路部分和數字電路部分；其中，所述模擬電路部分包括電源模塊、標準電阻分壓模塊、信號濾波模塊、單端轉差分模塊和模數轉換模塊；所述數字電路部分包括單片機、通信模塊和顯示模塊。本公開還揭示了一種基于單片機的氣體傳感器陣列輸出檢測方法，能夠在線檢測傳感器陣列輸出提高檢測分辨率，并實時顯示檢測結果。

技術領域

本公開屬于氣體傳感器輸出信號檢測領域，具體涉及一種基于單片機的氣體傳感器陣列輸出檢測系統及檢測方法。

背景技術

電力工業中，GIS由于其占地面積小、可靠性高而廣泛應用。由于其封閉式結構，GIS的早期故障難以發現。目前普遍采用性能優異的氣體傳感器檢測GIS設備中SF₆氣體分解產物如H₂S、SO₂等對設備進行故障診斷和狀態評估。精確測量氣體傳感器的輸出量對于正確判斷SF₆氣體分解產物組分至關重要。氣體傳感器輸出的電信號十分微弱，商用電信號測量系統成本高，體積較大，需要連接上位機實現氣體組分的判定，不適用于在線監測系統。普通的電阻測量裝置則有精度低、噪聲干擾大的缺點，傳感器的輸出會淹沒在噪聲中，測量誤差較大，嚴重影響氣體組分的判定。因此，在氣體傳感器監測GIS中SF₆分解產物的應用中，有必要研制一種高精度的氣體傳感器陣列輸出檢測系統。

發明內容

針對上述現有技術中的不足，本公開的目的在于提供一種基于單片機的氣體傳感器陣列輸出檢測系統及方法，能夠在線檢測傳感器陣列的輸出，并實時顯示檢測結果，具有檢測效率高、誤差小的優點。

本公開通過以下技術方案實現上述目的：

一種基于單片機的氣體傳感器陣列輸出檢測系統，包括：模擬電路部分和數字電路部分；其中，

所述模擬電路部分包括：

電源模塊，用于為所述檢測系統供電；

標準電阻分壓模塊，用于將傳感器陣列輸出信號轉換為易于測量的單端模擬電壓信號；

信號濾波模塊，用于濾除所述單端模擬電壓信號中的高頻干擾信號；

單端轉差分模塊，用于將所述單端模擬電壓信號轉換為差分模擬電壓信號；

模數轉換模塊，用于將所述差分模擬電壓信號轉換為數字信號；

所述數字電路部分包括：

單片機，用于根據所讀取的所述模數轉換模塊中的數字信號在線檢測傳感器陣列的輸出并輸出檢測結果；

通信模塊，用于傳輸所述單片機的檢測結果；

顯示模塊，用于實時顯示所述單片機的檢測結果；

優選的，所述電源模塊包括開關電源、穩壓芯片及若干電容。

優選的，所述標準電阻分壓模塊包括基準電壓源、氣體傳感器輸出端接口和精密電阻。

優選的，所述信號濾波模塊包括運算放大器、若干電容和若干電阻。

優選的，所述單端轉差分模塊包括共模電壓源、若干運算放大器和若干電阻。

優選的，所述模數轉換模塊包括參考電壓源和N通道模數轉換器。

本公開還提供一種基于單片機的氣體傳感器陣列輸出檢測方法，包括如下步驟：

S100：獲取傳感器陣列的輸出信號并轉換為易于測量的單端模擬電壓信號；

S200：濾除所述單端模擬電壓信號中的高頻干擾信號；

S300：將濾除高頻干擾信號后的單端模擬電壓信號轉換為差分模擬電壓信號；