CN205374363U - 一种智能有毒气体传感器模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能有毒气体传感器模块，用于目前有毒气体探测器不能自动检测有毒气体传感器是否失效、以及有毒气体传感器信号处理电路和主控板集成在一起而使得有毒气体传感器更换不便的技术问题，本方案传感器模块包括：壳体，设置在壳体中的电化学有毒气体传感器、第一电路板和第二电路板，及设置在壳体外的接口单元；电化学有毒气体传感器与第一电路板相连，第一电路板上设置有传感器信号处理及失效检测电路；第二电路板通过可插拔的接插件与第一电路板相连，第二电路板上设置有主控制电路；接口单元与第二电路板连接并接至气体探测器主机。本方案传感器模块能够独立检测有毒气体传感器是否失效，且有毒气体传感器更换灵活方便。

Description

一种智能有毒气体传感器模块

技术领域

本实用新型涉及有毒气体检测技术领域，尤其涉及一种带有有毒气体传感器失效检测和集有毒气体、温湿度测量的有标准总线输出的智能型有毒气体传感器模块。

背景技术

有毒气体探测器是石化、化工生产装置区必不可少的仪器设施，有毒气体探测器主要包括：探测器主控电路、气敏器件(大部分都是电化学有毒气体传感器)、与探测器主控电路和气敏器件连接的气体传感器信号处理电路。有毒气体探测器通过主控电路控制气敏器件对周围大气中的进行检测，并通过气体传感器信号处理电路对检测数据进行处理，以获得有毒气体浓度，从而对该区域的人员起到安全警示作用。

目前常规的有毒气体探测器采用的气敏器件大部分都是电化学有毒气体传感器，其工作原理是利用气敏电极或者气体扩散电极等构成一系列电池测量各种气体含量，被测气体将电解液分解成阴阳带电离子，通过电极将信号传出。它的优点是：反映速度快、准确(可用于ppm级)、稳定性好、能够定量检测。但电化学气体传感器大都是以水溶液作为电解质，电解质的蒸发或污染，常会导致传感器的信号下降，使用寿命缩短；由于在空气中有被测气体物质存在，因此传感器一旦被启封，就视为参加了使用，传感器中的有效成分持续被消耗，即使没用于测量，它的生命也在缩短；电化学型气体传感器的寿命期望值为2年，使用不当它的寿命可能更短，因此如何检测传感器是否失效成为使用电化学传感器的关键，但大部分现有有毒气体探测器只有通过通入目标检测气体检测是否有信号输出才能判断传感器是否失效，而不能自动判断预知传感器是否失效。

另外，大部分有毒气体探测器的气体传感器信号处理电路和探测器的主控板是集成在一起，而气体传感器则是插接在气体传感器信号处理电路上，由于气体传感器的易耗损性，以及待测环境中有毒气体的不同种类，需要适时地更换气体传感器，当更换气体传感器时，需要将探测器主控电路一起重新标定仪表校验和设置被测气体种类、浓度参考值等参数，造成更换气体传感器的诸多不便。

实用新型内容

本实用新型通过提供一种智能有毒气体传感器模块，解决了现有技术中有毒气体探测器不能自动判断预知有毒气体传感器是否失效、以及有毒气体传感器信号处理电路和主控板集成在一起而使得有毒气体传感器更换不便的技术问题，该传感器模块能够独立检测有毒气体传感器是否失效，且有毒气体传感器更换灵活方便。

本实用新型提供了一种智能有毒气体传感器模块，包括壳体，所述传感器模块还包括：设置在所述壳体中的电化学有毒气体传感器、第一电路板和第二电路板，以及设置在所述壳体外的接口单元；

所述电化学有毒气体传感器与所述第一电路板相连，所述第一电路板上设置有传感器信号处理及失效检测电路，用于对所述电化学有毒气体传感器的电极信号进行初步处理，以获得初步处理信号；

所述第二电路板通过可插拔的接插件与所述第一电路板相连，所述第二电路板上设置有主控制电路，用于对所述传感器模块进行信号控制处理；其中，所述信号控制处理包括：对所述初步处理信号进行处理以获取有毒气体浓度和/或所述电化学有毒气体传感器的失效状态；

所述接口单元与所述第二电路板连接，用于连接气体探测器主机。

可选的，所述传感器模块还包括：

设置在所述第二电路板上的温湿度数字传感器，用于对环境的温湿度进行测量。

可选的，所述传感器信号处理及失效检测电路包括：恒电位子电路，以及分别与所述恒电位子电路连接的传感器失效检测激励子电路和信号放大子电路；

所述恒电位子电路用于控制所述电化学有毒气体传感器的敏感电极的工作电位，以使所述敏感电极的工作电位满足预设条件；所述恒电位子电路还用于在所述敏感电极的工作电位满足所述预设条件时，将所述电化学有毒气体传感器的工作电极输出的电流信号转换为电压信号；

所述传感器失效检测激励子电路用于向所述恒电位子电路输出一激励信号，以在所述恒电位子电路的输出端获得脉冲信号；

所述信号放大子电路用于对所述电压信号和/或所述脉冲信号进行放大处理。

可选的，所述传感器信号处理及失效检测电路还包括：与所述恒电位子电路连接的参比电位生成子电路；

所述参比电位生成子电路用于生成一参比电位，并传输至所述恒电位子电路，以使所述恒电位子电路基于所述参比电位控制调整所述电化学有毒气体传感器的敏感电极的工作电位，使得所述敏感电极的工作电位与所述参比电位之间的电位差保持在预设范围内。

可选的，所述传感器信号处理及失效检测电路还包括：传感器温度曲线补偿子电路，用于对所述电化学有毒气体传感器的温度曲线进行补偿。

可选的，所述主控制电路包括：微处理器，以及与所述微处理器连接的模数转换采样子电路；

所述第一电路板依次连接所述模数转换采样子电路和所述微处理器；

所述初步处理信号为模拟信号，所述模数转换采样子电路用于将所述初步处理信号转换为数字信号并传输至所述微处理器；

所述微处理器用于对所述数字信号进行处理以获取有毒气体浓度和/或所述电化学有毒气体传感器的失效状态。

可选的，所述主控制电路还包括：与所述微处理器连接的非易失性数据存储器，用于记录所述传感器模块的设置参数信息；其中，所述设置参数信息包括所述传感器模块的标定状态和工作状态。

可选的，所述主控制电路还包括：与所述微处理器连接的非线性补偿子电路，用于对所述初步处理信号进行非线性补偿。

可选的，所述主控制电路配置有一路TTL串行通讯接口，用于输出所述电化学有毒气体传感器测得的有毒气体浓度值和所述温湿度数字传感器测得的温湿度数值；所述TTL串行通讯接口还用于对所述传感器模块进行参数设置和标定。

可选的，所述接口单元具体为通用的接口插针，包括：导向插针和数据传输插针；所述数据传输插针与所述主控制电路的信号输出端相连。

本实用新型中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

由于在本实用新型中，有毒气体传感器模块，包括：壳体，设置在所述壳体中的电化学有毒气体传感器、第一电路板和第二电路板，以及设置在所述壳体外的接口单元；所述电化学有毒气体传感器与所述第一电路板相连，所述第一电路板上设置有传感器信号处理及失效检测电路，用于对所述电化学有毒气体传感器的电极信号进行初步处理，以获得初步处理信号；所述第二电路板通过可插拔的接插件与所述第一电路板相连，所述第二电路板上设置有主控制电路，用于对所述传感器模块进行信号控制处理；其中，所述信号控制处理包括：对所述初步处理信号进行处理以获取有毒气体浓度和/或所述电化学有毒气体传感器的失效状态；所述接口单元与所述第二电路板连接，用于连接气体探测器主机。也就是说，通过在毒气体传感器模块增设气体传感器失效检测功能，使得其能够独立检测有毒气体传感器是否失效；以及通过将设置电化学有毒气体传感器的电路板与设置主控制电路的电路板分开且可插拔连接设置，在更换有毒气体传感器时不会对主控制电路造成影响，使得有毒气体传感器更换更加灵活方便；有效地解决了现有技术中有毒气体探测器不能自动判断预知有毒气体传感器是否失效、以及有毒气体传感器信号处理电路和主控板集成在一起而使得有毒气体传感器更换不便的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种智能有毒气体传感器模块的分解结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种智能有毒气体传感器模块的电路结构框图；

图3为本申请实施例提供的一种智能有毒气体传感器模块的传感器信号处理及失效检测电路的电路原理图；

图4为本申请实施例提供的一种智能有毒气体传感器模块的第二电路板的电路原理图。

具体实施方式

本申请实施例通过提供一种智能有毒气体传感器模块，解决了现有技术中有毒气体探测器不能自动判断预知有毒气体传感器是否失效、以及有毒气体传感器信号处理电路和主控板集成在一起而使得有毒气体传感器更换不便的技术问题，该传感器模块能够独立检测有毒气体传感器是否失效，且有毒气体传感器更换灵活方便。

本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

本申请实施例提供了一种智能有毒气体传感器模块，包括：壳体，设置在所述壳体中的电化学有毒气体传感器、第一电路板和第二电路板，以及设置在所述壳体外的接口单元；所述电化学有毒气体传感器与所述第一电路板相连，所述第一电路板上设置有传感器信号处理及失效检测电路，用于对所述电化学有毒气体传感器的电极信号进行初步处理，以获得初步处理信号；所述第二电路板通过可插拔的接插件与所述第一电路板相连，所述第二电路板上设置有主控制电路，用于对所述传感器模块进行信号控制处理；其中，所述信号控制处理包括：对所述初步处理信号进行处理以获取有毒气体浓度和/或所述电化学有毒气体传感器的失效状态；所述接口单元与所述第二电路板连接，用于连接气体探测器主机。

可见，在本申请实施例中，通过在毒气体传感器模块增设气体传感器失效检测功能，使得其能够独立检测有毒气体传感器是否失效；以及通过将设置电化学有毒气体传感器的电路板与设置主控制电路的电路板分开且可插拔连接设置，在更换有毒气体传感器时不会对主控制电路造成影响，使得有毒气体传感器更换更加灵活方便；有效地解决了现有技术中有毒气体探测器不能自动判断预知有毒气体传感器是否失效、以及有毒气体传感器信号处理电路和主控板集成在一起而使得有毒气体传感器更换不便的技术问题。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明，应当理解本申请实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

请参考图1和图2，本申请实施例提供一种智能有毒气体传感器模块，可做为一种智能配件应用在有毒气体探测器装置上，所述智能有毒气体传感器模块包括：壳体1，设置在壳体1中的电化学有毒气体传感器2、第一电路板3和第二电路板4，以及设置在壳体1外的接口单元5；

电化学有毒气体传感器2与第一电路板3相连，第一电路板3上设置有传感器信号处理及失效检测电路31，用于对电化学有毒气体传感器2的电极信号进行初步处理，以获得初步处理信号。其中，电化学有毒气体传感器2包括三个电极，即敏感电极、对电极和工作电极，这三个电极都被置于电解液中被包在一个气体扩散膜下；电化学有毒气体传感器2的工作原理：空气和被测气体通过扩散膜扩散到敏感电极上，传感器信号处理及失效检测电路31在敏感电极和对电极之间维持一个足以开始电化学反应的电压，在被测气体的作用下产生的电化反应在敏感电极和对电极之间形成电流，并通过工作电极输出；这一电流的强度与被测气体的浓度成比例。

第二电路板4通过可插拔的接插件与第一电路板3相连，第二电路板4上设置有主控制电路41，用于对所述传感器模块进行信号控制处理；其中，所述信号控制处理包括：对所述初步处理信号进行处理以获取有毒气体浓度和/或电化学有毒气体传感器2的失效状态；

接口单元5与第二电路板4连接，用于连接气体探测器主机。

具体的，请参考图2，传感器信号处理及失效检测电路31包括：恒电位子电路311，以及分别与恒电位子电路311连接的传感器失效检测激励子电路312和信号放大子电路313；

恒电位子电路311用于控制电化学有毒气体传感器2的敏感电极的工作电位，以使所述敏感电极的工作电位满足预设条件；恒电位子电路311还用于在所述敏感电极的工作电位满足所述预设条件时，将电化学有毒气体传感器2的工作电极输出的电流信号转换为电压信号；

传感器失效检测激励子电路312用于向恒电位子电路311输出一激励信号，以在恒电位子电路311的输出端获得脉冲信号；

信号放大子电路313用于对所述电压信号和/或所述脉冲信号进行放大处理，以使主控制电路41对放大后的所述电压信号进行处理后获得有毒气体浓度，以及对放大后的所述脉冲信号进行处理后获得电化学有毒气体传感器2的失效状态。

进一步，仍请参考图2，传感器信号处理及失效检测电路31还包括：与恒电位子电路311连接的参比电位生成子电路314；

参比电位生成子电路314用于生成一参比电位，并传输至恒电位子电路311，以使恒电位子电路311基于所述参比电位控制调整电化学有毒气体传感器2的敏感电极的工作电位，使得所述敏感电极的工作电位与所述参比电位之间的电位差保持在预设范围(即能够使对应的电化学有毒气体传感器2工作的电压范围)内。

进一步，仍请参考图2，传感器信号处理及失效检测电路31还包括：传感器温度曲线补偿子电路315，用于对电化学有毒气体传感器2的温度曲线进行补偿，以使恒电位子电路311输出到主控制电路41的电压信号更能准确反映出所测气体浓度。

在具体实施过程中，请参考图2，主控制电路41包括：微处理器411，以及与微处理器411连接的模数转换采样子电路412；

第一电路板3依次连接模数转换采样子电路412和微处理器411；

所述初步处理信号(具体可为上述体积的电压信号或脉冲信号)为模拟信号，模数转换采样子电路412用于将所述初步处理信号转换为数字信号并传输至微处理器411；

微处理器411用于对所述数字信号进行处理以获取有毒气体浓度和/或电化学有毒气体传感器2的失效状态。具体的，当所述数字信号对应恒电位子电路311输出的电压信号时，微处理器411基于该数字电压与被测气体的浓度的比例关系，获得被测气体浓度；当所述数字信号对应恒电位子电路311输出的脉冲信号时，微处理器411判断该数字脉冲是否有效(即是否为传感器失效检测激励子电路312激发恒电位子电路311输出的脉冲信号)，并在该数字脉冲为有效脉冲时，获取该有效脉冲的宽度及幅度，并根据该宽度和幅度判断电化学有毒气体传感器2是否失效和电极是否出现短路和接触不良等故障。

进一步，仍请参考图2，主控制电路41还包括：与微处理器411连接的非线性补偿子电路413，用于对所述初步处理信号进行非线性补偿，以使微处理器411的计算结果更加准确。

在具体实施过程中，根据测量对象有毒气体的不同种类，需要更换气体探测器主机上的传感器模块，以与测量对象有毒气体种类对应，为了在更换传感器模块之后，气体探测器主机能够识别该有毒气体传感器模块的种类，并基于该种类确定其标定参考浓度、单位、校验等参数信息，主控制电路41还包括：与微处理器411连接的非易失性数据存储器414，用于记录所述传感器模块的设置参数信息；其中，所述设置参数信息包括所述传感器模块的标定状态和工作状态。

具体的，非易失性数据存储器414为电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)。本实用新型的一种智能有毒气体传感器模块数字通讯可采用ModbusRTU通讯规约，EEPROM记录存储有毒气体传感器模块的标定状态、工作状态和其它设置参数信息，即使掉电也不会丢失。该有毒气体传感器模块可与PC机连接或与匹配协议的控制器连接，方便实现读取储存在传感器中的信息；同时与智能有毒气体传感器模块配套使用的气体探测器主机也可以进行读取模块的生产信息、电化学气体传感器信息、所测气体类型、量程、单位、当前气体浓度值、当前温湿度数值等，也可由探测器主机对该智能有毒气体传感器模块进行参数设置、零点设定、标定点设定、温度补偿参数和恢复出厂设置等操作。

在具体实施过程中，仍请参考图1和图2，为了在实现有毒气体测量的同时对测量环境的温湿度进行测量，所述传感器模块还包括：设置在第二电路板4上的温湿度数字传感器6，用于对环境的温湿度进行测量。在图1中，为了保证有毒气体传感器模块实物产品结构的合理布局和紧凑性，温湿度数字传感器6穿过第一电路板3与第二电路板4连接，但与第一电路板3没有通信连接关系。

晶体管-晶体管逻辑电平(TTL，TransistorTransistorLogic)采用二进制规定表示数据，是计算机处理器控制的设备内部各部分之间通信的标准技术。为了方便本实用新型有毒气体传感器模块与PC机、探测器主机或其它控制器之间连接通讯，在具体实施过程中，主控制电路41配置有一路TTL串行通讯接口，用于输出电化学有毒气体传感器2测得的有毒气体浓度值和温湿度数字传感器6测得的温湿度数值；所述TTL串行通讯接口还用于对所述传感器模块进行参数设置和标定。

在具体实施过程中，请参考图1，接口单元5具体可为通用的接口插针(也可称为“接口管脚”)，包括：导向插针51和数据传输插针52；数据传输插针52与主控制电路41的信号输出端相连，可用于串行数字通信。具体的，导向插针51为1根，用于在有毒气体传感器模块接插到其它设备上时进行导向；数据传输插针52为6根，用于传输电化学气体传感器信息、所测气体类型、量程、单位、当前气体浓度值、当前温湿度数值等。该智能有毒气体传感器模块采用模块化设计，模块产品采用相同的结构、相同的管脚分布和相同的管脚定义，同系列电化学有毒气体传感器可以互换使用，即可根据应用需要在同一个有毒气体传感器模块上更换同系列电化学有毒气体传感器使用，不会出现不兼容的情况。另外，有毒气体传感器模块通过该接口插针可与相应结构和引脚定义的气体探测器主机对应插拔方式安装，在使用现场支持热插拔，使得使用本智能有毒气体传感器模块的气体探测器的维护和修理非常方便。

下面介绍一下本实施例中一种有毒气体传感器模块的总体结构和工作原理：

本实用新型的一种智能有毒气体传感器模块的结构如图1所示，主要由壳体1、电化学有毒气体传感器2、第一电路板3、第二电路板4、接口单元5、温湿度数字传感器6、防虫网7和传感器模块O型密封圈8组成。其中，壳体1、电化学有毒气体传感器2、第一电路板3、第二电路板4、接口单元5和温湿度数字传感器6的连接关系上述已经介绍，这里不再一一赘述；防虫网7固定连接于壳体1上靠近电化学有毒气体传感器2的一端，传感器模块O型密封圈8套设在第一电路板3与壳体1的连接处，以对第一电路板3上方的探测器进行密封。第一电路板3与第二电路板4通过可插拔的接插件连接。接着，请参考图2，第一电路板3主要设置有传感器信号处理及失效检测电路31包括：恒电位子电路311，分别与恒电位子电路311连接的传感器失效检测激励子电路312和信号放大子电路313，参比电位生成子电路314，以及传感器温度曲线补偿子电路315；第二电路板4主要设置有主控制电路41包括：微处理器411，以及分别与微处理器411连接的模数转换采样子电路412、非线性补偿子电路413和非易失性数据存储器414。第一电路板3上的电路模块将电化学有毒气体传感器2检测的气体浓度信号进行处理放大后由接插件传输给第二电路板4；第二电路板4对放大后的气体浓度信号进行模数转换、非线性补偿等，获得有毒气体浓度值，第二电路板4上电路的功能还包括提供温湿度数字传感器数字接口及模块信息储存等。第二电路板4输出6根镀金探针(即数据传输插针52)作为传感器的管脚。电化学有毒气体传感器2、第一电路板3、温湿度数字传感器6和第二电路板4对应连接好后，密灌封在金属壳体1中，露出6根镀金探针和1根导向插针51作为该一种智能有毒气体传感器模块的输出接口。

本实用新型的一种智能有毒气体传感器模块的传感器信号处理及失效检测电路31的电路原理图如图3所示，其中：

S1对应图1和图2中的电化学有毒气体传感器2，U2、U3为运算放大器，U2、U3及周围器件组成传感器S1的恒电位子电路311(见图2)，恒电位子电路311控制着传感器S1的敏感电极R的工作电位，使得敏感电极R的工作电位与一参比电位相等，此参比电位由电阻R1、R2和可变电阻VR1及比较器U1(对应图2中的参比电位生成子电路314)提供，并由参考电极REF输出，运算放大器U2用来比较敏感电极R和参考电极REF之间的电位，当两者之间有差异时输送一个信号于传感器S1的对电极C，使传感器的敏感电极R与对电极C之间有电流流过，并使敏感电极R与参考电极REF之间的电位保持在设定数值(如0)。运算放大器U3还可作为电流电压转换器，用来直接测量传感器S1的工作电极W的输出电流信号，并将其转换为电压信号，从输出端OUT输出至信号放大子电路313(见图2，图3未示出)，信号放大子电路313对该电压信号放大后传输至主控制电路41(见图2，图3未示出)。另外，TH为一个可选定参数的热敏电阻(对应图2中传感器温度曲线补偿子电路315)，可对传感器S1的温度曲线做一定补偿。

接着，仍请参考图3，三极管TR1和可调电阻器VR2及运算放大器U2同时构成传感器失效检测激励子电路312，结合图2，通过微处理器411向三极管TR1的基极输入一50ms的脉冲，经三极管TR1施加在传感器S1的恒电位子电路311的运算放大器U2上，即给精密运算放大器U2(要求有较低的失调电压)一偏移量，然后在运算放大器U3的输出端可检测是否有脉冲输出和输出脉冲的宽度及幅度，根据输出电压的幅度和脉冲宽度进而可判断电化学有毒气体传感器S1是否失效和电极是否出现短路和接触不良等故障。

本实用新型的一种智能有毒气体传感器模块的第二电路板4中的微处理器411采用系统可编程(ISP)典型应用控制线路，具体的电路连接方式如图4所示，其中：

微处理器1U1(对应图2中的微处理器411)中集成有模数转换采样子电路412(结合图2)，微处理器1U1的6号管脚AD0为A/D(模数转换)接口，输入上述信号放大子电路313放大后的电压信号，当与有毒气体浓度成比例的电压信号传送到此管脚后，经微处理器1U1进行A/D转换后，可计算出所测气体的浓度数字信息；微处理器1U1的10号管脚为温湿度数字传感器1U2(对应图2中温湿度数字传感器6)的接口，当智能模块通电工作后，温湿度数字传感器1U2(型号可为DHT11)输出检测当前温度和湿度的数值的数字信号，微处理器1U1直接读出即可；微处理器1U1的14号管脚用于输出和有毒气体浓度呈比例的PWM信号。微处理器1U1的17、18号管脚为TTL串行通讯口，串口数字输出采用Modbus通讯协议，所述通讯协议是指智能有毒气体传感器模块与模块通讯设备(如PC机、气体探测器、变送器或显示设备等)之间采用的通讯协议。

总而言之，通过采用本实用新型中的智能有毒气体传感器模块至少具有以下技术效果：

1)通过在毒气体传感器模块中增设气体传感器失效检测功能，使得其能够独立检测有毒气体传感器是否失效；以及通过将设置电化学有毒气体传感器的电路板与设置主控制电路的电路板分开且可插拔连接设置，在更换有毒气体传感器时不会对主控制电路造成影响，使得有毒气体传感器更换更加灵活方便；模块整体结构简单，成本低廉，且应用范围广泛。

2)该智能有毒气体传感器模块中集成有温湿度传感器，兼具测量环境温湿度的功能；

3)该智能有毒气体传感器模块同时具有数字信号和与气体浓度成比例的模拟电压信号的输出功能；

4)智能有毒气体传感器模块的接口单元采用通用接口插针，测量不同气体的智能有毒气体传感器模块均可以通过通用的接口插针连接同一探测器主机，方便不同有毒气体传感器模块之间互相更换，同时，智能有毒气体传感器模块还提供标准的数字信号通讯接口，可以对智能有毒气体传感器模块进行单独标定和参数设置，提高传感器维护的便捷性，并且探测器还可以读出智能有毒气体传感器模块的相关气体浓度、温湿度等测量数据和信息。

尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种智能有毒气体传感器模块，包括壳体，其特征在于，所述传感器模块还包括：设置在所述壳体中的电化学有毒气体传感器、第一电路板和第二电路板，以及设置在所述壳体外的接口单元；

所述电化学有毒气体传感器与所述第一电路板相连，所述第一电路板上设置有传感器信号处理及失效检测电路，用于对所述电化学有毒气体传感器的电极信号进行初步处理，以获得初步处理信号；

所述第二电路板通过可插拔的接插件与所述第一电路板相连，所述第二电路板上设置有主控制电路，用于对所述传感器模块进行信号控制处理；其中，所述信号控制处理包括：对所述初步处理信号进行处理以获取有毒气体浓度和/或所述电化学有毒气体传感器的失效状态；

所述接口单元与所述第二电路板连接，用于连接气体探测器主机。

2.如权利要求1所述的智能有毒气体传感器模块，其特征在于，所述传感器模块还包括：

设置在所述第二电路板上的温湿度数字传感器，用于对环境的温湿度进行测量。

3.如权利要求1所述的智能有毒气体传感器模块，其特征在于，所述传感器信号处理及失效检测电路包括：恒电位子电路，以及分别与所述恒电位子电路连接的传感器失效检测激励子电路和信号放大子电路；

所述恒电位子电路用于控制所述电化学有毒气体传感器的敏感电极的工作电位，以使所述敏感电极的工作电位满足预设条件；所述恒电位子电路还用于在所述敏感电极的工作电位满足所述预设条件时，将所述电化学有毒气体传感器的工作电极输出的电流信号转换为电压信号；

所述传感器失效检测激励子电路用于向所述恒电位子电路输出一激励信号，以在所述恒电位子电路的输出端获得脉冲信号；

所述信号放大子电路用于对所述电压信号和/或所述脉冲信号进行放大处理。

4.如权利要求3所述的智能有毒气体传感器模块，其特征在于，所述传感器信号处理及失效检测电路还包括：与所述恒电位子电路连接的参比电位生成子电路；

所述参比电位生成子电路用于生成一参比电位，并传输至所述恒电位子电路，以使所述恒电位子电路基于所述参比电位控制调整所述电化学有毒气体传感器的敏感电极的工作电位，使得所述敏感电极的工作电位与所述参比电位之间的电位差保持在预设范围内。

5.如权利要求3所述的智能有毒气体传感器模块，其特征在于，所述传感器信号处理及失效检测电路还包括：传感器温度曲线补偿子电路，用于对所述电化学有毒气体传感器的温度曲线进行补偿。

6.如权利要求1所述的智能有毒气体传感器模块，其特征在于，所述主控制电路包括：微处理器，以及与所述微处理器连接的模数转换采样子电路；

所述第一电路板依次连接所述模数转换采样子电路和所述微处理器；

所述初步处理信号为模拟信号，所述模数转换采样子电路用于将所述初步处理信号转换为数字信号并传输至所述微处理器；

所述微处理器用于对所述数字信号进行处理以获取有毒气体浓度和/或所述电化学有毒气体传感器的失效状态。

7.如权利要求6所述的智能有毒气体传感器模块，其特征在于，所述主控制电路还包括：与所述微处理器连接的非易失性数据存储器，用于记录所述传感器模块的设置参数信息；其中，所述设置参数信息包括所述传感器模块的标定状态和工作状态。

8.如权利要求6所述的智能有毒气体传感器模块，其特征在于，所述主控制电路还包括：与所述微处理器连接的非线性补偿子电路，用于对所述初步处理信号进行非线性补偿。

9.如权利要求2所述的智能有毒气体传感器模块，其特征在于，所述主控制电路配置有一路TTL串行通讯接口，用于输出所述电化学有毒气体传感器测得的有毒气体浓度值和所述温湿度数字传感器测得的温湿度数值；所述TTL串行通讯接口还用于对所述传感器模块进行参数设置和标定。

10.如权利要求1所述的智能有毒气体传感器模块，其特征在于，所述接口单元具体为通用的接口插针，包括：导向插针和数据传输插针；所述数据传输插针与所述主控制电路的信号输出端相连。