CN203811592U - 气体定量检测仪准确度保障电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型是气体定量检测仪准确度保障电路，第一运算放大器构成传感器信号放大器，第二运算放大器构成基准电压产生电路，传感器负输出端连接于一端为电源电压的分压电路中间端，第一运算放大器的反相输入端与其输出端之间设有增益控制上电阻，反相输入端与基准电压产生电路输出端之间设有增益控制下电阻，在所述传感器为正向温度特性时下电阻并联有正温度系数热敏电阻，在所述传感器为负向温度特性时上电阻并联有正温度系数热敏电阻。本实用新型能够克服传感器零点漂移、传感器输出值在运算放大器低端输入的非线性区内、传感器温度漂移和电路温度漂移对气体定量检测仪准确度产生的影响。
Description
技术领域
本实用新型属于检测仪器，特别是涉及一种气体定量检测仪准确度保障电路。
背景技术
在气体定量检测仪中，对于气体中单一化学成分的数据采集电路通常由相应传感器、运算放大电路及其外围电路、模/数转换电路组成，传感器输出的电信号经运算放大电路放大、整形和模/数转换后送检测仪器的CPU处理。
一般情况下，由于单一化学成分在气体中的体积含量较少，因此检测仪器的浓度检测范围大多在200ppm以内。
气体定量检测仪也同其它分析检测仪器一样采用相对比较的方法进行测定，即先用一个零气体和一个标准浓度的气体对仪器进行标定，得到标准曲线储存于仪器中。测定时，仪器通过气体传感器将待测气体浓度产生的电信号同标准浓度的电信号进行比较，计算得到准确的气体浓度值，因此检测仪均设置校零电路。
但是，传感器的技术指标不是一成不变的，尤其是某些指标对使用环境温度表现敏感或单一化学成分在气体中的体积含量非常小例如0.1ppm的情况下，检测仪的检测准确度将受到影响。
例如一款H2S（硫化氢）气体定量检测仪的传感器，其量程0-200ppm，灵敏度1.0μA/ppm，负载电阻10Ω，分辨率0.1ppm，信号衰减（月）≤2%，零点漂移2-5ppm，温度漂移（-20至+50℃范围内）≤10ppm，通过计算可知，灵敏度1.0μA/ppm×负载电阻10Ω=10μV/ppm。
该气体定量检测仪采用AD8698双运算放大器，其输入失调电压为20μV。
如果待检测气体中硫化氢含量仅为0.1ppm，则传感器输出仅为1μV，恰在运算放大器低端输入的非线性区范围内。
根据以上实例可知，单一化学成分的气体定量检测仪准确度主要受以下因素影响：1.传感器零点漂移；2.传感器输出值在运算放大器低端输入的非线性区内；3.传感器温度漂移；4.电路的温度漂移。另外，某些种类的传感器随着使用时间的增长，信号输出逐渐衰减也是影响准确度的因素。
发明内容
本实用新型是为了克服上述因素对气体定量检测仪准确度的影响而提供一种气体定量检测仪准确度保障电路。
本实用新型为实现上述目的采取以下技术方案：准确度保障电路包括传感器、运算放大器、模/数转换电路和数据处理CPU，特征是，第一运算放大器构成传感器信号放大器，第二运算放大器构成基准电压产生电路，第一运算放大器同相输入端连接于传感器正输出端，传感器负输出端连接于一端为电源电压的分压电路中间端，第一运算放大器的反相输入端与其输出端之间设有增益控制上电阻，反相输入端与基准电压产生电路输出端之间设有增益控制下电阻，在所述传感器为正向温度特性时下电阻并联有正温度系数热敏电阻，在所述传感器为负向温度特性时上电阻并联有正温度系数热敏电阻，所述构成基准电压产生电路的第二运算放大器其输出端设有稳压管电压钳位电路，稳压二极管与第二运算放大器反相输入端之间设有电压负反馈电阻，第二运算放大器输出端与其同相输入端之间设有基准电压调整上电阻，同相输入端对地设有基准电压调整下电阻。
本实用新型还可以采取以下技术措施：
所述数据处理CPU一控制输入端与单刀双掷拨动开关的动触头相连接，该拨动开关的一静触头连接于高电平，另一静触头连接于低电平。
本实用新型的有益效果和优点在于：本检测仪准确度保障电路以基准电压产生电路作为传感器信号放大器零点的参考电位，并且在传感器信号放大器分别设置针对传感器为正向温度特性或负向温度特性的温度补偿电阻，因此能够有效的克服对气体定量检测仪准确度产生影响的以下主要因素：（1）传感器零点漂移因素，由于采用明显高于传感器零点漂移值的基准电压作为运算放大器电路零点的参考电位，并且在传感器置于待测气体含量为0条件下通过调整其负输出端的分压电路使其正输出端加于传感器信号放大器即第一运算放大器同相输入端的电压等于基准电压，则第一运算放大器输出为0，抵消掉传感器零点漂移。（2）运算放大器低端输入的非线性区因素，一般作为传感器信号放大器的运算放大器其输入失调电压约为10μV左右，由于采用明显高于该失调电压的基准电压运算放大器电路零点的参考电位，当待检测气体中单一化学成分含量为0.1ppm、传感器输出为1μV时，由于已作用在运算放大器线性放大区内，运算放大器可以得到真实的输出电压。（3）传感器和运算放大器温度漂移因素，由于在作为传感器信号放大器的运算放大器设置正温度系数的热敏电阻RT1或RT2，当传感器呈现正向温度特性时，电路中RT1电阻增大，增益控制下电阻总阻值增大，运算放大器放大倍数减小，达到温度补偿目的。反之，当传感器呈现负向温度特性时，电路中RT2电阻增大，增益控制的上电阻总阻值增大，运算放大器放大倍数增大，也达到温度补偿目的。调整RT1与增益控制下电阻的阻值或RT2与增益控制上电阻的阻值，使其既满足放大倍数的要求，又使总电阻的温度特性与传感器的温度特性吻合，即可实现精确的温度补偿。因电路产生的温度漂移远小于传感器的温度漂移，本保障电路的温度补偿措施可以将传感器和电路产生的温度漂移一并解决。另外，本保障电路在CPU一控制输入端设置的拨动开关对于传感器信号输出逐渐衰减因素具有以下作用，在电路零位修正和温度补偿调整完成后，将拨动开关输出高电平、传感器置于固定含量的标准气体中，A/D转换通道将转换后的数据送CPU。CPU依据拨动开关电平状态将该标准气体转换后的数据与已有的＜数据处理中间步骤变量＞比较生成一个修正系数。再将拨动开关输出低电平、传感器置于待测气体中，A/D转换电路将转换后的数据送CPU，CPU依据待测气体转换后的数据乘以修正系数，其准确结果由CPU显示。本实用新型具有电路结构新颖、简单，可以保障气体检测仪检测结果真实准确的突出优点。，本保障电路也适用于液体单一化学成分定量检测仪。
附图说明
附图1是保障电路实施例1电原理图。
附图2是保障电路实施例2电原理图。
附图3是保障电路实施例3电原理图。
具体实施方式
下面结合实施例及其附图进一步说明本实用新型。
如图1所示实施例1，第一运算放大器IC1构成传感器信号放大器，第二运算放大器IC2构成基准电压产生电路，第一运算放大器IC1同相输入端连接于传感器CGQ正输出端，传感器负输出端连接于一端为电源电压V+的电阻R6、R7分压电路中间端，第一运算放大器IC1的反相输入端与其输出端之间设有增益控制上电阻R10，反相输入端与基准电压产生电路即第二运算放大器IC2输出端之间设有增益控制下电阻R8，本实施例1的传感器CGQ为正向温度特性，下电阻R8并联有正温度系数热敏电阻RT1。所述构成基准电压产生电路的第二运算放大器IC2其输出端设有由电阻R4、R5和稳压管DW构成的电压钳位电路，稳压二极管DW与第二运算放大器IC2反相输入端之间设有电压负反馈电阻R1，第二运算放大器IC2输出端与其同相输入端之间设有基准电压调整上电阻R3，同相输入端对地设有基准电压调整下电阻R2。电压基准输出端的VOUT=VREF*(R2+R3)/R2，其中R1是电压负反馈电阻，其取值R1=(R2*R3)/(R2+R3)。
如图2所示实施例1，与图1所示实施例1的区别在于所述传感器CGQ为负向温度特性，增益控制上电阻R10并联有正温度系数热敏电阻RT2，其余与图1相同，不再赘述。
如图3所示实施例3，第一运算放大器IC1输出的传感器数据信号Vo经A/D转换电路转换后的数据送CPU，所述数据处理CPU一控制输入端与单刀双掷拨动开关K的动触头3相连接，该拨动开关的一静触头1连接于高电平V+，另一静触头2连接于低电平即接地。
Claims (2)
1.气体定量检测仪准确度保障电路，包括传感器、运算放大器、模/数转换电路和数据处理CPU，其特征在于：第一运算放大器构成传感器信号放大器，第二运算放大器构成基准电压产生电路，第一运算放大器同相输入端连接于传感器正输出端，传感器负输出端连接于一端为电源电压的分压电路中间端，第一运算放大器的反相输入端与其输出端之间设有增益控制上电阻，反相输入端与基准电压产生电路输出端之间设有增益控制下电阻，在所述传感器为正向温度特性时下电阻并联有正温度系数热敏电阻，在所述传感器为负向温度特性时上电阻并联有正温度系数热敏电阻，所述构成基准电压产生电路的第二运算放大器其输出端设有稳压管电压钳位电路，稳压二极管与第二运算放大器反相输入端之间设有电压负反馈电阻，第二运算放大器输出端与其同相输入端之间设有基准电压调整上电阻，同相输入端对地设有基准电压调整下电阻。
2.根据权利要求1所述的气体定量检测仪准确度保障电路，其特征在于：所述数据处理CPU一控制输入端与单刀双掷拨动开关的动触头相连接，该拨动开关的一静触头连接于高电平，另一静触头连接于低电平。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN104897736A (zh) * | 2015-06-24 | 2015-09-09 | 扬州天扬粮油机械制造有限公司 | 一种电阻式水分仪 |
| CN109991265A (zh) * | 2017-12-30 | 2019-07-09 | 光力科技股份有限公司 | 一种自调节热导式气体传感器和气体检测装置 |
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