CN103278542A - 集成可调自适应前置放大器的传感器及差异性校正方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种集成可调自适应前置放大器的传感器及差异性校正方法，所述传感器包括若干气体传感器、可编程增益放大器、存储器和控制器，所述控制器与存储器相连，从存储器中读取各个气体传感器的信息，每个气体传感器均连接一个可编程增益放大器，所述可编程增益放大器均与控制器相连，在控制器的控制下接收并放大与其相连的气体传感器输出的信号。本发明可以兼容电化学，半导体等气体传感器，大大简化产品设计和生产，节省了成本。

Description

集成可调自适应前置放大器的传感器及差异性校正方法

技术领域

本发明属于半导体集成电路和嵌入式计算机技术，特别是一种集成可调自适应前置放大器的传感器及差异性校正方法。

背景技术

在气体检测行业中，对有毒气体的检测是行业中非常重要的一部份。有毒气体检测主要通过电化学气体传感器来实现，电化学气体传感器具有反映速度快、准确（可用于ppm级）、稳定性好、能够定量检测、可重复性好、抗干扰能力强等优点。

在有毒有害气体的报警监测的应用领域，半导体传感器也是使用的非常广泛。半导体气体传感器具有反映速度快、稳定性好、价格低、抗干扰能力强等优点。

电化学气体传感器通过与被测气体发生反应并产生与气体浓度成正比的电信号来工作。典型的电化学气体传感器由工作电极（或传感电极）和对电极组成，工作电极与对电极之间由一个薄电解层隔开。当目标气体进入传感器后，与工作电极发生氧化还原反应，产生电流，通过外围电路检测所述电流便可测得目标气体浓度。为了将工作电极的电位稳定在一个特定范围内以保证电化学气体传感器正常工作，人们引入了第三电极，即参考电极。

电化学气体传感器输出的电流信号与实际的被测气体浓度有一单调的函数关系。对每个传感器，这一函数关系存在不同程度的差异。一般来说，电化学气体传感器输出电流信号需要经过一个信号提取电路采集和放大，然后通过AD采样电路送至单片机之类的控制处理单元进行进一步的分析处理，因为每个传感器的差异，都需要标定，而且都是假设这函数关系是线性的，标定两点就行。但这样在实际应用中带来了很大的误差。因为每个电化学，半导体气体传感器在同一浓度的被测气体中，输出的电信号都是有差异的。被测浓度和电信号强度的函数关系也不是单一的线性增长关系，随着传感器在检测环境中的累积使用，这函数关系还会发生变化。在实际运用中就很难做到准确的测量。需要对传感定时的在现场校正标定。这样不仅增加了成本，工作效率也低下。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种集成可调自适应前置放大器的传感器及差异性校正方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种具有可调自适应前置放大器的传感器，包括若干气体传感器、可编程增益放大器、存储器和控制器，所述控制器与存储器相连，从存储器中读取各个气体传感器的信息，每个气体传感器均连接一个可编程增益放大器，所述可编程增益放大器均与控制器相连，在控制器的控制下接收并放大与其相连的气体传感器输出的信号。

一种基于上述传感器的差异性校正方法，包括以下步骤：

步骤1、确定气体传感器参数，并对其标定，将气体传感器信息存入存储器中的差异性校正表中，所述气体传感器信息包括传感器唯一ID、生产厂家、生产日期、所测气体、干扰物、工作环境、传感器特性曲线fv、温度差异性曲线ft、寿命、持续工作时间、累积工作时间、累计工作浓度值、零点漂移自校正参数；

步骤2、对气体进行检测，气体传感器将检测到的信号传输给放大器，放大器在控制器的控制下对信号进行放大，并最终输出给后端系统；

步骤3、后端系统检测放大器的输出电气属性，并通过差异性校正表确定所测气体浓度。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：1）本发明可以兼容电化学，半导体等气体传感器，大大简化产品设计和生产，节省了成本；2）本发明可以形成闭环系统，通过非易失性存储器存储传感器的差异性的校正表在线自适应传感器放大倍数，调整可变增益放大器可以将气体传感器输出的信号适当“放大”、“缩小”，将电化学气体传感器电路输出保持在最佳范围内增加并弥补电路的精度；3）本发明可以实时提醒传感器的寿命，形成真正的实时维修，保证每个传感器处于健康良好的检测状态，并能使维护成本和标定成本降低。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1为本发明的具有可调自适应前置放大器的传感器原理示意图。

图2为本发明的具有可调自适应前置放大器的传感器工作流程图。

图3为本发明的具有可调自适应前置放大器的传感器的实现实际例子。

具体实施方式

结合图1，本发明的一种具有可调自适应前置放大器的传感器，包括若干气体传感器、可编程增益放大器、存储器和控制器，所述控制器与存储器相连，从存储器中读取各个气体传感器的信息，每个气体传感器均连接一个可编程增益放大器，所述可编程增益放大器均与控制器相连，在控制器的控制下接收并放大与其相连的气体传感器输出的信号。

所述气体传感器包括电化学传感器、半导体传感器、催化燃烧式传感器、热导式气体传感器、红外线气体传感器。

所述存储器为半导体永久存储器，存储器中存储的气体传感器较正表包括传感器唯一ID、生产厂家、生产日期、所测气体、干扰物、工作环境、传感器特性曲线fv、温度差异性曲线ft、寿命、持续工作时间、累积工作时间、累计工作浓度值、零点漂移自校正参数。

所述存储器为EEPROM存储器或FLASH存储器等半导体存储器。

一种基于上述传感器的差异性校正方法，包括以下步骤：

步骤1、确定气体传感器参数，并对其标定，将气体传感器信息存入存储器中的差异性校正表中，所述气体传感器信息包括传感器唯一ID、生产厂家、生产日期、所测气体、干扰物、工作环境、传感器特性曲线fv、温度差异性曲线ft、寿命、持续工作时间、累积工作时间、累计工作浓度值、零点漂移自校正参数；

所述传感器特性曲线fv和温度差异性曲线ft均为线性曲线，或者均为非线性曲线；或者一个为线性曲线，另一个为非线性曲线。

步骤2、对气体进行检测，气体传感器将检测到的信号传输给放大器，放大器在控制器的控制下对信号进行放大，并最终输出给后端系统；

步骤3、后端系统检测放大器的输出电气属性，并通过差异性校正表确定所测气体浓度。

通过传感器差异性校正表来确定气体浓度的步骤为：

步骤3-1、根据传感器的检测类型和方式构建一个恒温恒气的被检测环境，并将传感器检测范围Ymin-Ymax对应输出电气属性Xmin-Xmax分为N个区间，在这个区间内，采集每个区间的最低点和最高点的电气属性可得N+1个点，即(X₀,X₁,X₂…X_n)和(Y₀,Y₁,Y₂…Y_n)；

步骤3-2、基于气体传感器的各种校正曲线可以将N+1个点近似为N条连在一起的折线，每条折线近似成直线并确定所得N个区间的斜率，可得直线数学模型

y1=k1_（n-1）*(x-X_(n-1))+Y_（n-1），上式中，y1为在此恒温下传感器所测的气体浓度,Y_（n-1）为在第N个检测区间内低点浓度，k1_n为各区间的斜率，k1_n取值(k1-kn)，x为在所测气体浓度下恒定温度下输出传感器电气属性，X_(n-1)为传感器所测区间内相对低气体浓度情况下传感器输出电气属性；

步骤3-3、将上述函数简化，将k1用fv代替，得标准函数

y1=fv_(n-1)(x)，

[n=INT((N*(x-Xmin))/(Xmax-Xmin))]，

上述INT()是取整函数，fv为传感器特性曲线；

步骤3-4、同理设在z的温度下，传感器输出电气属性偏差的比率为y2，k2_(m-1)为各区间的斜率，温度差异性曲线为y2=1+k2_(m-1)*(z-T_(m-1))

简化得标准函数：

y2=ft(z)=ft_(m-1)(z)，[m=INT((M*(z-Tmin))/(Tmax-Tmin)),]，

所述Tmin为传感器最低使用温度，Tmax为传感器最高使用温度，ft为传感器温度差异性曲线，T_(m-1)为标定相对温度，M为分段区间数量；

步骤3-5、将上述传感器特性曲线fv和温度差异性曲线ft合并，得最终输出简化曲线为

y=f(p，z)[p>=p0,p<=pmax]

其中y是输出所测气体浓度，p是当前放大电路输出参数，p0是零点漂移自校正参数，pmax是最大检测浓度气体下输出参数，z为当前温度，f()为气体浓度校准曲线。

本发明可采用soc片上集成方案(集成可编程运放及片上不易丢失存储器及高性能MCU)或者分立元件组成方案(独立可编程运放电路和独立存储芯片方案)，对于不同半导体，不同电化学小信号(不等同的信号大小)，将气体浓度校准曲线y=f(p)=kn*(p-p0)(z)采用软件的方案来实现，使在不同温度，不同气体浓度的环境下最终产生的信号强度在设计初预想范围内。

通过软件和电路结合的闭环系统(参考图2)，闭环系统的实现过程：系统经过采集通道后输入MCU的模拟电压采集端，通过内置的系统采集到的信号强度调整相对应的前置放大器的增益倍数，以便兼容各种类型的气体传感器及使传感器总能在匹配在最佳的输出范围。闭环系统具有零点自校正功能，每次校正完成后自动修复传感器差异性校正表。

当传感器电路工作时，整个系统处于闭环系统，设系统检测MAX电压为Vmax,最佳检测电压为Vmin以上，前置最大放大器倍数为Pmax，最小放大倍数为Pmin，当前放大倍数为P0，当前输出电压为V0。此时，如果(V0<Vmax&&V0>Vmin)闭环系统将维持当前状态，使丢失在数学计算和系统放大误差达到最低值；而相对应的如果(V0>Vmax)或者(V0<Vmin)闭环系统都会自动调整系统的前置放大器参数(在线方式)，最近反应到检测端时，总能看见一个良好的数字信号。

可编程前置放大器的可编程参数可在线编程，通过闭环系统与差异性校正表来调节放大器放大倍数外，还可以调节输出于后端的采集系统Vmax参数(输出电压的范围)。

设前置放大器输出电压Vo，传感器的所测浓度转换输出信号的的公式(浓度对应电压)y=f(x–x0)(x0为零点漂移，f()为全线性函数)，Vo与闭环系统自我纠正，通过自动调节自适应前置放大器的倍数调节和传感器差异性的校正表后，最终得到Vo2，这个值不超出预期的Vpp(电路的最佳线性放大曲线)，并且达到满足后端采集器的条件，后端采集器通过传感器差异性校正表得到对应检测气体浓度的值y=f(Vo2–x0)。

通过传感器差异性校正表来确定气体浓度的推导步骤为：

步骤1、在理想的范围内根据传感器的检测类型和方式构建一个恒温恒气的被检测环境，并将传感器检测范围Ymin-Ymax对应输出电气属性Xmin-Xmax分为N个区间，在这个区间内，采集每个区间的最低点和最高点的电气属性可得N+1个点，即(X₀,X₁,X₂…X_n)和(Y₀,Y₁,Y₂…Y_n)；

步骤2、基于气体传感器的各种校正曲线可以将N+1个点近似为N条连在一起的折线，每条折线近似成直线并确定所得N个区间的斜率，用折线方式能较高精度的统一表现传感器的差异性校正曲线，所述主要基于统一表达式，可得直线数学模型

y1=k1_（n-1）*(x-X_(n-1))+Y_（n-1），上式中，y1为在此恒温下传感器所测的气体浓度,Y_（n-1）为在第N个检测区间内低点浓度，k1_i-1为第i个区间的斜率，i取值为：1～n，x为在所测气体浓度下恒定温度下输出传感器电气属性，X_(n-1)为传感器所测区间内相对低气体浓度情况下传感器输出电气属性；

y1=k1_（i-1）*(x-X_(i-1))+Y_（i-1）,[i∈（1，2，3……n）]={

k1₀*(x-X₀)+Y₀   [x>=X₀,x<X₁],

k1₁*(x-X₁)+Y₁   [x>=X₁,x<X₂]

……

k1_（n-1）*(x-X_(n-1))+Y_（n-1）[x>=X_(n-1),x<=X_n]

}

所述N个区间为平均等分时

X_n=Xmin+(n-1)*((Xmax-Xmin)/N)。

将函数标准化，此时得到函数

y1=fv(x)={

fv₀(x)[x>=Xmin,x<(Xmin+((Xmax-Xmin)/N))],

fv₁(x)[x>=(Xmin+((Xmax-Xmin)/N)),x<(Xmin+2((Xmax-Xmin)/N))]

……

fv_(N-1)(x)[x>=(Xmin+(N-1)((Xmax-Xmin)/N)),x<=Xman]

}

步骤3、将上述函数简化推导，得标准函数

y1=fv_(n-1)(x)，[n=INT((N*(x-Xmin))/(Xmax-Xmin))]，

上述INT()是取整函数，fv为传感器特性曲线；

步骤4、设在z的温度下，传感器输出电气属性偏差的比率为y2，k2_(m-1)为各区间的斜率得温度差异性曲线y2=1+k2_(m-1)*(z-T_(m-1))；

同理等分区间可得：

T_m=Tmin+(m-1)*((Tmax-Tmin)/M)

得标准函数

y2=ft(z)=ft_(m-1)(z)，[m=INT((M*(z-Tmin))/(Tmax-Tmin)),]，

所述Tmin为传感器最低使用温度，Tmax为传感器最高使用温度，ft为传感器温度差异性曲线，T_(m-1)为标定相对温度，M为分段区间数量；

步骤5、设放大器在线性区间内的曲线为y3=fo(p)=k3*p，所述y3为传感器在当前所测气体浓度下输出电气属性，p为经过传感器放大电路输出的可测量电气属性，k3为当前放大电路线性放大区间内比列参数，fo()为放大器线性区间的标准函数。设当前气体浓度为y，当前温度为z，传感器电路输出可测量的电气属性为y3，则x=y3*y2=k3*p*y2。

X_(n-1)是在固定温度-T_(m-1)下标定得传感器输出电气属性

z=T_(m-1)可得：

X_(n-1)=y2*k3*p_(n-1)

=(1+k2_(m-1)*(z-T_(m-1)))*k3*p_(n-1)

=(1+k2_(m-1)*(T_(m-1)-T_(m-1)))*k3*p_(n-1)

=k3*p_(n-1)

最终输出简化曲线为：

y=fv_(n-1)(x)=k1_（n-1）*(x-X_(n-1))+Y_（n-1）

=k1_（n-1）*k3*(y2*p-p_(n-1))+Y_（n-1）

=k_n*(y2*p-p_(n-1))+Y_（n-1）

所述：

y2=1+k2_(m-1)*(z-T_(m-1))；

[n=INT((N*(x-Xmin))/(Xmax-Xmin))，m=INT((M*(z-Tmin))/(Tmax-Tmin))]；

对上述公式简化得：

y=f(p，z)[p>=p0,p<=pmax]

其中y是输出所测气体浓度，p是当前电路输出参数，p0是零点漂移自校正参数，pmax是最大检测浓度气体下输出参数，z为当前温度，T_(m-1)为相对温度，k_n是常数表经标定后可得，可通过p查差异性校正表得，f(p)为综合曲线，这里称气体浓度校准曲线。其中N为fv区间个数，其中M为ft区间个数。

在电化学气体传感器，半导体气体传感器上加上可调自适应前置放大器和传感器差异性的校正表，配合传感器供电电路、供电配置电路及双向数字信号，模拟信号线控制器接口电路，使得传感器输出信号提取电路的输出电压信号在最合适的范围。

所述供电配置电路还用于向传感器供电电路提供输入电压。所述各个类型传感器配套其对应传感器匹配电路，包括恒电位电化学电路，半导体桥式放大电路，涉及低噪声可调增益放大器可以串联与并联，以达到更好的效果，第一运算放大器的输出端与连接各类气体传感器参考电极的端之间可接有滤波电容。本发明可以采用EEPROM，FLASH等各种掉电不丢失数据属性元件。本发明可以配套传感器集成SOC片上解决方案，使成本更低，电路更精简。在串联情况下，设一级放大倍数为P1，二级放大倍数为P2，传感器接入一级放大器的模拟电压为Vin1，从二级放大器末端得到的电压则为：Vo=Vin1*P1*P2。气体检测电路组成的放大器具有同向放大、反向放大、差分放大等各种形式。

气体检测电路放大倍数和零点的调节可使增益放大器处于线性区内Vo<Vpp(放大器供电电压)，由于增益放大器是在线可调节，最终输出的Vo总是能在Vmin和Vmax之间(Vmin是最小的检测电压的最佳效果，Vmax为最大检测电压)。由于气体传感器各种环境因数，或使用不当因数，传感器容易发生零点漂移，传统方案通常无力解决如此问题，本例使用传感器差异性的校正表可以在线自我校准并写入校正表。

另外，对于传感器输出信号的放大要求将放大电路稳定在线性放大工作区域，如输入信号过大，放大电路将会工作在饱和区域而导致信号的饱和失真，严重影响信号采集的正确性，信号采集处理系统的可靠性将被大大降低。本发明中的可变增益放大器是可在线调整的，因此可通过调整可变电增益放大器的增益倍数，就能输出电压的大小，从而将传感器输出信号提取电路的输入电压适当升高，确保传感器输出信号提取电路工作在线性放大区域。

下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述：

本例包括电化学传感器检测放大电路、半导体传感器检测放大电路及其它需要用到前置放大器的传感器、传感器检测放大闭环电路以及计算显示单元，而且所述例子具有传感器差异性的校正表及测量层在有无处理单元时不同的流程。

传感器输出信号提取电路通过低噪声前置放大器自适应放大，电路电压提供传感器供电电压。

所述供电配置电路用于向传感器供电电路供电，所述传感器供电电路用于将供电配置电路输出的电压信号传输给电化学或半导体或其他传感器，提供恒定的气体传感器工作电压。

采用桥式检测原理，做到精密测量，后段输出加个滤波器。传感器供电部分所述的传感器由于供电电压需求不高，处于1Hz左右甚至以下的反应频段，自身基本不干扰污染放大器工作的工作电压，通常情况下，传感器的响应速度非常慢，1个1Hz左右的低通滤波器就可用很好的消除传感器带来的噪声，(电化学传感器的响应时间约为30s)所以采用一体化供电解决了传感器的供电问题,由于电化学传感器的特殊属性，有时需要外加一个JFET管在传感器不工作时使WE两端保持恒电位，这样可以大大改善传感器的开启建立时间。

传感器检测放大电路：电化学传感器由于3电极原理，通常在RE两端并联电容，并因为电化学传感器由恒电位组成，其输出结果往往是与电流相关，并发明采用差分放大电路并保持跨导放大器的噪声增益保持在合理水平。半导体传感器的原理是电阻遇到检测气体发生改变。

所述可编程前置放大器的传感器，具有放大倍数可调，最大输出电压可调的双重功能，在匹配好传感器检测电路后，通过调节自身的参数，以用于适应检测各种级别的待检测其他浓度，如后端检测方式最佳范围为Vmin–Vmax，在低浓度的气体环境中，往往可以调节放大器倍数变大，使输出的电压在后端检测最佳范围内；而处高浓度的气体环境中时，此时后端电压检测方式已经截止，必须调整放大器放大倍数，使之降低一定的值，得到理想的结果，从而无论在什么样的环境中总能得到理想的值。

所述可编程前置放大器的传感器必须配合闭环系统，闭环系统可包含传感器处理单元，或也以和后端系统组成闭环系统，闭环系统必须控制自适应前置放大器，自适应前置放大器反馈输出到闭环系统，以此达到平衡。

所述传感器差异性的校正表，具有存储气体传感器的各种参数的作用，我们设传感器的工作总寿命为M(M=时间*环境浓度)，气体函数计算表y=f(p，z){z代表温度，p代表电压}，气体传感器类型，气体传感器出厂时间等。

如图3，下面阐述本发明中气体传感器闭环系统的具体实现的工作方法。

首先明确气体传感器的电气属性，既被检测气体的浓度转化成电路里相对应的输出曲线f(x)。下面适配传感器以CITY一列氧气传感器为例(7OX-V)

其手册具体参数如下：

传感器属性，电化学，传感器检测范围0-25%氧浓度，最大范围为30%，空气中浓度寿命为2年，反应时间<15s,线性漂移为<5%一年，温漂为<0.2%，灵敏度为0.195-0.25mA in air，适用温度-20–50度。

对应设计的传感器差异性的校正表参数

ID(id出厂配置)，厂家(factory CITY)，生产日期(正常生产日期)，所测气体(O2)，工作环境(工业环境),传感器特性曲线(灵敏度为fv),温差曲线(温漂ft),寿命(M正常使用期限*正常使用浓度)，持续工作时间(Tl),累积工作时间(Tca),累积工作浓度值(Mt)，零点漂移自校正参数(p0)。

本发明中的适配方法包括：

步骤1：参考图3，将气体传感器对应两只引脚介入W和R，UIA为前置可调自适应放大器，由于该气体传感器输出信号比较稳定，配套7OX-V传感器检测电路，设最大检测范围UIA的供电电压设为Vmax(这个值通常由供电电源和可调自适应放大器决定)，最佳检测范围Vmin-Vmax(由后端决定，比如后端采集最大电压是3.3v，则最佳检测范围为1.65-3.3v，通常取Vmin=1/2的Vmax)，线性放大范围0–Vmp(Vmp<=Vmax)，由图3可知fo，而传感器的fv，ft从厂家给的资料可以看出，该值对应同一个类型传感器有一定的偏差，所以想要得到气体浓度校准曲线还需设气体浓度6点标定，温度2个点(温度线性度较好，认为一条直线)。

分别在氧气环境浓度为(0%，5%，10%，15%，20%，25%)和温度(20摄氏度，30摄氏度)，

做完以上标定后，y=f(p，z)和kn常数表即可存入传感器差异性的校正表中。

步骤2：当前通过闭环系统调节可编程前置放大器控制放大倍数使所述供电配置电路输出电压为Vo；电压Vo满足以下条件：当所述气体传感器输出最大值时，电压Vo使传感器输出信号提取电路工作在线性放大状态(满足两个状态Vo>Vmin,Vo<Vmax)，如若不满足，则后端检测电路会控制可编程前置放大器调节放大器的放大倍数，以保证检测范围最佳；

步骤3：以一段时间T0为基础，平均有效浓度yt0=(y1+y2+y3+…+yt)/T;传感器剩余寿命Mt=M–yt0*T，类似这些相关的传感器差异性的校正表都可以进行纠正。

步骤4：在已知氧气浓度为20.946%下，环境恒温25摄氏度下通过参考图3后采集器采集实际测量值Vo=2.143(采用12位及以上AD分辨率精度可达4096以上)，而当前环境气体真实浓度Sp，由y2校正Vo为2.122，则由Vo查kn常数表可得kn=7.90%，最后带入气体浓度校准曲线y=f(p，z),相对偏移温度5°最终气体浓度得到校正后Sp=7.90%*(2.122-1.991)+20%=21.03%;系统误差约为0.4%，这个效果非常好，后端采集到数据后，通过各种方式显示出来，比如LCDHMI显示，数据总线传输(485，CAN等)或者无线传输(2.4G，433Hz或是GPRS网络等)。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (9)

1.一种集成可调自适应前置放大器的传感器，其特征在于，包括若干气体传感器、可编程增益放大器、存储器和控制器，所述控制器与存储器相连，从存储器中读取各个气体传感器的信息，每个气体传感器均连接一个可编程增益放大器，所述可编程增益放大器均与控制器相连，在控制器的控制下接收并放大与其相连的气体传感器输出的信号。

2.根据权利要求1所述的集成可调自适应前置放大器的传感器，其特征在于，所述气体传感器包括电化学传感器、半导体传感器、催化燃烧式传感器、热导式气体传感器、红外线气体传感器。

3.根据权利要求1或2所述的集成可调自适应前置放大器的传感器，其特征在于，所述存储器为半导体永久存储器，存储器中存储的气体传感器较正表包括传感器唯一ID、生产厂家、生产日期、所测气体、干扰物、工作环境、传感器特性曲线fv、温度差异性曲线ft、寿命、持续工作时间、累积工作时间、累计工作浓度值、零点漂移自校正参数。

4.根据权利要求3所述的集成可调自适应前置放大器的传感器，其特征在于，所述存储器为EEPROM存储器或FLASH存储器。

5.一种基于权利要求1所述传感器的差异性校正方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、确定气体传感器参数，并对其标定，将气体传感器信息存入存储器中的差异性校正表中，所述气体传感器信息包括传感器唯一ID、生产厂家、生产日期、所测气体、干扰物、工作环境、传感器特性曲线fv、温度差异性曲线ft、寿命、持续工作时间、累积工作时间、累计工作浓度值、零点漂移自校正参数p0；

步骤2、对气体进行检测，气体传感器将检测到的信号传输给放大器，放大器在控制器的控制下对信号进行放大，并最终输出给后端系统；

步骤3、检测放大器的输出电气属性，并通过差异性校正表确定所测气体浓度。

6.根据权利要求5所述的差异性校正方法，其特征在于，步骤1中所述传感器特性曲线fv和温度差异性曲线ft均为线性曲线。

7.根据权利要求5所述的差异性校正方法，其特征在于，步骤1中所述传感器特性曲线fv和温度差异性曲线ft均为非线性曲线。

8.根据权利要求5所述的差异性校正方法，其特征在于，步骤1中所述传感器特性曲线fv和温度差异性曲线ft中，一个为线性曲线，另一个为非线性曲线。

9.根据权利要求6所述的差异性校正方法，其特征在于，步骤3通过传感器差异性校正表来确定气体浓度的步骤为：

步骤3-1、根据传感器的检测类型和方式构建一个恒温恒气的被检测环境，并将传感器检测范围Ymin-Ymax对应输出电气属性Xmin-Xmax分为N个区间，在这个区间内，采集每个区间的最低点和最高点的电气属性可得N+1个点，即(X₀,X₁,X₂…X_n)和(Y₀,Y₁,Y₂…Y_n)；

步骤3-2、基于气体传感器的各种校正曲线可以将N+1个点近似为N条连在一起的折线，每条折线近似成直线并确定所得N个区间的斜率，可得直线数学模型

y1=k1_（n-1）*(x-X_(n-1))+Y_（n-1），上式中，y1为在此恒温下传感器所测的气体浓度,Y_（n-1）为在第N个检测区间内低点浓度，k1_n为各区间的斜率，k1_n取值(k1-kn)，x为在所测气体浓度下恒定温度下输出传感器电气属性，X_(n-1)为传感器所测区间内相对低气体浓度情况下传感器输出电气属性；

步骤3-3、将上述函数简化，将k1用fv代替，得标准函数

y1=fv_(n-1)(x)，

[n=INT((N*(x-Xmin))/(Xmax-Xmin))]，

上述INT()是取整函数，fv为传感器特性曲线；

步骤3-4、同理设在z的温度下，传感器输出电气属性偏差的比率为y2，k2_(m-1)为各区间的斜率，温度差异性曲线为y2=1+k2_(m-1)*(z-T_(m-1))

简化得标准函数：

y2=ft(z)=ft_(m-1)(z)，[m=INT((M*(z-Tmin))/(Tmax-Tmin)),]，

所述Tmin为传感器最低使用温度，Tmax为传感器最高使用温度，ft为传感器温度差异性曲线，T_(m-1)为标定相对温度，M为分段区间数量；

步骤3-5、将上述传感器特性曲线fv和温度差异性曲线ft合并，得最终输出简化曲线为

y=f(p，z)[p>=p0,p<=pmax]

其中y是输出所测气体浓度，p是当前放大电路输出参数，p0是零点漂移自校正参数，pmax是最大检测浓度气体下输出参数，z为当前温度，f()为气体浓度校准曲线。

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