[發(fā)明專利]一種電化學(xué)傳感器故障檢測系統(tǒng)和檢測方法

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• 申請日: 2020-06-19
• 公開（公告）號: CN111624513A
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 霍劍飛
• 申請（專利權(quán)）人: 上海線友電子有限公司
• 主分類號: G01R31/52
• 分類號: G01R31/52;G01R31/54
• 代理公司: 南京正聯(lián)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32243
• 代理人: 盧霞

1.一種電化學(xué)傳感器故障檢測系統(tǒng)，該檢測系統(tǒng)包括偏執(zhí)電壓調(diào)整電路、信號處理電路以及數(shù)據(jù)解析電路，其特征在于，所述偏執(zhí)電壓調(diào)整電路分別與所述電化學(xué)傳感器、信號處理電路及數(shù)據(jù)解析電路對應(yīng)連接，用于提供電化學(xué)傳感器工作所需偏執(zhí)電壓和擾動電壓的加置，也用于信號處理電路傳感器信號的輸入，同時為數(shù)據(jù)解析電路提供板載溫度數(shù)據(jù)；所述信號處理電路與偏執(zhí)電壓調(diào)整電路輸出、參考電壓以及數(shù)據(jù)解析電路對應(yīng)連接，用于傳感器輸出信號的處理，并將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；所述數(shù)據(jù)解析電路分別與偏執(zhí)電壓調(diào)整電路及信號處理電路對應(yīng)連接，用于偏執(zhí)電壓調(diào)整電路和信號處理電路關(guān)鍵器件參數(shù)的設(shè)置，也用于傳感器輸出數(shù)據(jù)的采集、分析和判定。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)傳感器故障檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述偏執(zhí)電壓調(diào)整電路包括：電化學(xué)傳感器、集成芯片D1、電阻R0和電阻C0；所述電化學(xué)傳感器分別與集成芯片D1對應(yīng)端相連，所述電阻R0、電容C0分別連接集成芯片D1的B1和B2端。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電化學(xué)傳感器故障檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述偏執(zhí)電壓調(diào)整電路通過IIC接口與微控制器相連，用于控制集成芯片D1產(chǎn)生偏執(zhí)和擾動電壓加置在電化學(xué)傳感器上。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電化學(xué)傳感器故障檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述偏執(zhí)電壓調(diào)整電路中集成芯片D1內(nèi)部集成半導(dǎo)體溫度傳感器，其輸出溫度信號供微控制器采集，可用于電化學(xué)傳感器輸出信號溫度補償處理。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)傳感器故障檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述信號處理電路包括：集成芯片D2、參考電壓VRDF、電阻R1、R2和電容C1；所述電阻R1一端與集成芯片D1的B2端相連，另一端與電容C1相連，同時連接到集成芯片D2的VIN+；電阻R2一端與參考電壓相連，另一端與電容C1相連，同時連接到集成芯片D2的VIN-。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電化學(xué)傳感器故障檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述集成芯片D2的IIC輸出端連接到微控制器，并將電化學(xué)傳感器輸出電壓與參考電壓進行差分處理，且將輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號供微控制器采集。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)傳感器故障檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)解析電路包括：微控制器MCU、電阻R3、R4、R5和R6；所述電阻R3和R4一端分別與集成芯片D1的SCL及SDA相連，另外一端分別與微控制器對應(yīng)SCL1及SDA1相連；電阻R5和R6一端分別與集成芯片D2的SCL及SDA相連，另外一端分別與微控制器對應(yīng)SCL2及SDA2相連。

8.一種電化學(xué)傳感器故障檢測方法，其特征在于，利用權(quán)利要求1-7任一項所述的檢測系統(tǒng)進行測試，包括如下步驟：

1）擾動電壓提供：由微控制器與集成芯片D1配合提供擾動電壓；

2）信號的轉(zhuǎn)換：由信號處理電路完成模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換；

3）傳感器狀態(tài)分析：微控制器采集電化學(xué)傳感器的輸出信號，并根據(jù)數(shù)據(jù)分析、判斷出電化學(xué)傳感器的工作狀態(tài)。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電化學(xué)傳感器故障檢測方法，其特征在于，偏執(zhí)電壓由微控制器通過IIC接口設(shè)置集成芯片D1基準控制寄存器數(shù)值，完成偏執(zhí)電壓和擾動電壓的產(chǎn)生，并適時將偏執(zhí)和擾動電壓加置到傳感器上。

10.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電化學(xué)傳感器故障檢測方法，其特征在于，所述供電偏執(zhí)電壓值為1100mV-1800mV；擾動電壓為：1 mV -16 mV；擾動電壓時長5-15mS。