[發明專利]一種電化學傳感器故障檢測系統和檢測方法

在審

• 申請號: 202010563695.X
• 申請日: 2020-06-19
• 公開（公告）號: CN111624513A
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發明（設計）人: 霍劍飛
• 申請（專利權）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: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 盧霞

本發明涉及傳感器技術領域，尤其是一種電化學傳感器故障檢測系統和檢測方法系統包括偏執電壓調整電路、信號處理電路和數據解析電路；其中偏執電壓調整電路用于電化學傳感器故障檢測時偏執電壓和擾動電壓的控制；信號處理電路用于傳感器輸出信號及參考電壓差分信號的處理；數據解析電路用于所述系統中相關器件參數的設置以及電化學傳感器故障分析和判斷。本發明能夠精確控制加置在電化學傳感器上的擾動電壓幅值和時長，應用范圍較廣；該檢測方法能為傳感器在高、低溫工作環境提供溫補，確保傳感器輸出信號的準確性；還可準確檢測出電化學傳感器斷路和短路故障，避免因電化學傳感器故障而無法及時檢測到使用環境中有毒有害氣體而引發的危險情況。

技術領域

本發明涉及傳感器技術領域，尤其是一種電化學傳感器故障檢測系統和檢測方法。

背景技術

在氣體檢測行業中，對有毒氣體的檢測是該行業的重要組成部分。通常電化學傳感器是被用來檢測有毒氣體的，因其具有穩定性好、抗干擾能力強、重復性好、準確定量檢測等特點。當有毒敏感氣體擴散進入電化學傳感器內部時，便會發生氧化還原反應，其反應過程中輸出的電荷載流子與敏感氣體濃度成正比。多數情況下，三電極電化學傳感器的檢測效率、靈敏度受擾動電壓影響明顯，而且三電極的電化學傳感器應用更為廣泛。由于現有技術中，對三電極的電化學傳感器短路或斷路故障檢測不完全，或者只是檢測電化學傳感器是否正常工作，部分低成本產品也沒對電化學傳感器斷路、短路進行檢測。

發明內容

為解決現有技術不能或完全檢測出電化學傳感器斷路或短路故障，本發明提供了一種電化學傳感器故障檢測系統和檢測方法。

本發明通過以下技術方案來實現上述功能：

一種電化學傳感器故障檢測系統，該檢測系統包括偏執電壓調整電路、信號處理電路以及數據解析電路，該檢測系統中包含相關電路關鍵器件參數的設置、信號處理和傳感器故障分析和判斷方法；其中，

所述偏執電壓調整電路分別與所述電化學傳感器、信號處理電路及數據解析電路對應連接，用于提供電化學傳感器工作所需偏執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，同時為數據解析電路提供板載溫度數據；

所述信號處理電路分別與偏執電壓調整電路輸出、參考電壓以及數據解析電路對應連接，用于傳感器輸出信號的處理，并將模擬信號轉換成數字信號；

所述數據解析電路分別與偏執電壓調整電路及信號處理電路對應連接，用于偏執電壓調整電路和信號處理電路關鍵器件參數的設置，及傳感器輸出數據的采集、分析和判定。

上述技術方案中，所述偏執電壓調整電路為電化學傳感器提供工作所需偏執電壓以及擾動電壓，也為數據解析電路進行電化學傳感器進行溫度補償處理提供溫度數據；所述信號處理電路將傳感器輸出電壓與參考電壓進行差分處理，并對信號進行放大運算后，將模擬信號轉化成數字信號；所述數據解析電路可以對偏執電壓調整電路和信號處理電路中關鍵器件參數進行設置，調整電化學傳感器工作參數，并根據采集的電化學傳感器數據，對傳感器的工作情況進行判定；且在高溫或低溫環境下，對電化學傳感器輸出電壓進行溫補，確保電化學傳感器檢測有毒氣體濃度的準確性。所述電化學傳感器的工作情況包括：正常工作、短路、斷路、脫落等，其中短路、斷路和脫落為傳感器故障情況。該方案能夠準確檢測出電化學傳感器的故障情況，避免因電化學傳感器故障而無法及時檢測到使用環境中有毒有害氣體而引發的危險情況；同時該方案為電化學傳感器在高、低溫使用環境提供溫度數據，便于電化學傳感器根據溫度進行補償處理，保證電化學傳感器在高、低溫環境中輸出數據的準確性。

本發明的進一步改進，所述偏執電壓調整電路包括：

電化學傳感器，所述電化學傳感器分別與集成芯片D1的三端對應相連；

電阻R0、電容C0，電阻R0、電容C0分別連接集成芯片D1的兩端；