CN215768390U - 一种超声波氢气浓度传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种超声波氢气浓度传感器，包括气室和微处理器，气室的两端连通有管道连接座和连接管道，连接管道的外侧连接有电极连接头，两端管道连接座的侧边均连通有气道连接管；微处理器上电性连接有NTC温度采样控制电路，NTC温度采样控制电路上分别电性连接有两组NTC温度传感器，微处理器电性连接有模拟开关和接收脉冲处理模块，模拟开关上电性连接有两组超声波收发器。本实用新型采用微处理器控制NTC温度传感器的偏置电压，减少NTC温度传感器自身功耗的影响，并且通过超声波收发器将电信号转换成超声波信号，以及通过接收脉冲信号处理模块实现对超声波在测量气体中的传输时间的测量,经微处理器处理后,计算出被测气体中氢气浓度。
Description
技术领域
本实用新型涉及超声波-气体浓度检测技术领域，具体为一种超声波氢气浓度传感器。
背景技术
超声波氢气检测用的传感器原理是通过测量超声波在混合气中的传输时间，计算出声速，再根据测量出的混合气体的温度，通过查表计算测出混合气体中氢气的含量(浓度值)。
影响超声波气体传感器测量精度的2个关键因素，被测气体中超声波传输时间(也称为渡越时间)的测量精度；被测气体的温度测量的精度；因此提高被测气体中传输时间和温度的测量精度,对超声波氢气浓度传感器的测量精度具有重要意义.
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种超声波氢气浓度传感器，能够通过NTC温度传感器实现对气室内部的温度进行精准的检测，并且减少NTC温度传感器自身功耗度温度的影响等优点，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种超声波氢气浓度传感器，包括气室和超声波信号处理电路，所述气室的两端固定连通有管道连接座，所述管道连接座的外侧固定连通有连接管道，所述连接管道的外侧密封卡合连接有收发一体超声波收发器，所述管道连接座的底边固定有NTC温度传感器，两端所述管道连接座的侧边均固定连通有气道连接管；
所述超声波信号处理电路上电性连接有NTC温度采样控制电路，所述NTC 温度采样控制电路上分别电性连接有两组NTC温度传感器，两组所述NTC温度传感器上电性连接有ADC输出接线端，两组所述NTC温度传感器上电性连接MOS 管Q1，所述MOS管Q1上电性连接有输入端，所述ADC输出接线端和所述MOS管 Q1的一端均与微处理器电性连接,所述微处理器上电性连接有模拟开关，所述模拟开关上电性连接有用于接收脉冲信号的接收脉冲处理模块，所述接收脉冲处理模块与所述超声波信号处理电路电性连接,所述模拟开关上电性连接有两组收发一体超声波收发器，所述接收脉冲处理模块中包括有绝对值检波电路、二阶低通滤波器和微分波形成形电路。
优选的，所述气道连接管上均固定连通有连接管卡接头，所述连接管卡接头设置成圆锥体卡接头，所述连接管卡接头固定连接外置的输气管。
优选的，所述管道连接座上开设有安装螺孔，所述安装螺孔通过长杆螺栓将所述气室固定安装。
优选的，两组所述收发一体超声波收发器的电路中包括有两组模拟开关芯片，两组所述模拟开关芯片上的一引脚上均电性连接有电阻，所述电阻上电性连接有收发一体超声波收发器。
优选的，所述微处理器上还电性连接有电源电路，所述电源电路中包括有低差压LDO芯片，所述低差压LDO的一侧电性连接有电感L1。
优选的，所述超声波信号处理电路上还电性连接有用于显示参数的显示模块。
优选的，两组所述NTC温度传感器分别固定安装在所述连接管道的内部，两组所述NTC温度传感器分别与微处理器电性连接。
优选的，两组所述收发一体超声波收发器固定安装在所述气室的内部。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
采用双NTC温度传感器分别安装在气室的两端，能够更准确的测量气室内混合气体的温度；采用微处理器控制NTC温度传感器的偏置电压，只在采样窗口温度的时间内施加偏置电压，减少NTC温度传感器自身功耗对温度测量的影响，并且能够通过绝对值检波电路、二阶低通滤波器和微分波形成形电路实现对信号进行处理，对超声波在被测气体中的传输时间进行测量,提高信号的精准度。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图之一；
图2为本实用新型的结构示意图之二；
图3为本实用新型的系统结构示意图；
图4为本实用新型的温度检测电路图；
图5为本实用新型的超声波收发器的控制电路；
图6为本实用新型的电源电路示意图；
图7为本实用新型的微处理器的芯片电路图；
图8为本实用新型的绝对值检波电路、二阶低通滤波器和微分波形成形电路的电路图。
图中：1、气室；2、管道连接座；3、连接管道；4、收发一体超声波收发器；6、气道连接管；7、连接管卡接头；8、安装螺孔。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1-8，本实用新型提供一种技术方案：
一种超声波氢气浓度传感器，包括气室1和超声波信号处理电路，所述气室1的两端固定连通有管道连接座2，所述管道连接座2的外侧固定连通有连接管道3，所述连接管道3的外侧密封卡合连接有收发一体超声波收发器4，两端所述管道连接座2的侧边均固定连通有气道连接管6,所述管道连接座2底侧有温度传感器安装孔；
所述微处理器上电性连接有NTC温度采样控制电路，所述NTC温度采样控制电路上分别电性连接有两组NTC温度传感器，两组所述NTC温度传感器上电性连接有ADC输出接线端，两组所述NTC温度传感器上电性连接有MOS管Q1，所述MOS管Q1上电性连接有输入端，所述ADC输出接线端和所述MOS管Q1的一端均与所述微处理器电性连接，所述微处理器上电性连接有模拟开关，所述模拟开关上电性连接有用于接收脉冲信号的接收脉冲处理模块，所述接收脉冲处理模块与所述微处理器电性连接,所述模拟开关上电性连接有两组收发一体超声波收发器4，所述接收脉冲处理模块中包括有绝对值检波电路、二阶低通滤波器和微分波形成形电路。
为了实现对外置的输气管进行稳定的连接，实现对氢气的输送，并且为了使得外置的输气管能够连接的更加紧密，连接管卡接头7上还可以设置成阶梯状的圆锥卡接头，便于对外置的输气管进行稳定的密封连接，本实施例中，优选的，所述气道连接管6上均固定连通有连接管卡接头7，所述连接管卡接头7 设置成圆锥体卡接头，所述连接管卡接头7固定连接外置的输气管。
为了使得气室1能够进行稳定的固定安装，通过管道连接座2上的安装螺孔8可以实现通过长杆螺栓进行稳定的固定安装，并且使得气室1保持水平，本实施例中，优选的，所述管道连接座2上开设有安装螺孔8，所述安装螺孔8 通过长杆螺栓将所述气室1固定安装。
为了实现对气体浓度进行检测，并且有效的实现对数据的处理，本实施例中，优选的，两组所述超声波收发器的电路中包括有两组模拟开关芯片，两组所述模拟开关芯片上的一引脚上均电性连接有电阻，所述电阻上电性连接有超声波发生头。
为了实现对系统进行稳定的供电运行，使得系统能够稳定的运行检测，本实施例中，优选的，所述微处理器上还电性连接有电源电路，所述电源电路中包括有低差压LDO芯片，所述低差压LDO芯片的一侧电性连接有电感L1。
为了实现对系统的各类参数和检测的参数进行有效的显示，便于进行观察和记录，本实施例中，优选的，所述微处理器上还电性连接有用于显示参数的显示模块。
为了实现对气室1内部的温度进行检测，本实施例中，优选的，两组所述 NTC温度传感器分别固定安装在所述连接管道3的内部，两组所述NTC温度传感器分别与两端的所述电极棒5电性连接。
为了实现对气体浓度进行检测，本实施例中，优选的，两组所述超声波收发器固定安装在所述气室1的内部。
工作原理：在使用的时候，将两组超声波收发器固定安装在气室1的内部，然后将两组NTC温度传感器固定安装在连接管道3的内部，并且将NTC温度传感器与微处理器电性连接，然后再将超声波收发器密封的卡合连接在连接管道3 的端部，然后通过长杆螺栓和管道连接座2上的安装螺孔8实现将气室1进行稳定的水平固定安装，再将外置的输气管与连接管卡接头7进行卡和连接，使得氢气通过连接管卡接头7和气道连接管6输送到气室1的内部，实现循环输送流动，然后通过微处理器向模拟开关输送模拟开关控制信号和超声波脉冲输出信号，使得模拟开关能够实现对超声波收发器进行控制启动，并且模拟开关将超声波收发器接收到的脉冲信号通过接收脉冲处理模块输送给微处理器，接收脉冲处理模块中包括有绝对值检波电路、二阶低通滤波器和微分波形成形电路，微处理器根据脉冲处理模块输出的时钟信号,能够准确测量被测气体中超声波信号传输时间，在测量完被测气体中传输时长后,微处理器通过NTC温度采样控制电路实现对两组NTC温度传感器施加偏置电压，使得两组NTC温度传感器能够实现控制启动，进而实现对气室1内部的温度进行检测，在检测的时候， NTC温度采样控制电路将采集到的温度数据信息通过ADC输出线端传输给微处理器，在测量完超声波信号传输时间和被测气体的温度后,微处理器进行相应处理, 计算出被测其中中氢气浓度值,然后微处理器将各类的数据参数发送至显示模块上进行显示，便于进行观察和记录。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种超声波氢气浓度传感器，包括气室(1)和超声波信号处理电路，其特征在于：所述气室(1)的两端固定连通有管道连接座(2)，所述管道连接座(2)的外侧固定连通有连接管道(3)，所述连接管道(3)的外侧密封卡合连接有收发一体超声波收发器(4)，所述管道连接座(2)的底边固定有NTC温度传感器，两端所述管道连接座(2)的侧边均固定连通有气道连接管(6)；
所述超声波信号处理电路上电性连接有NTC温度采样控制电路，所述NTC温度采样控制电路上分别电性连接有两组NTC温度传感器，两组所述NTC温度传感器上电性连接有ADC输出接线端，两组所述NTC温度传感器上电性连接MOS管Q1，所述MOS管Q1上电性连接有输入端，所述ADC输出接线端和所述MOS管Q1的一端均与微处理器电性连接,所述微处理器上电性连接有模拟开关，所述模拟开关上电性连接有用于接收脉冲信号的接收脉冲处理模块，所述接收脉冲处理模块与所述超声波信号处理电路电性连接,所述模拟开关上电性连接有两组收发一体超声波收发器(4)，所述接收脉冲处理模块中包括有绝对值检波电路、二阶低通滤波器和微分波形成形电路。
2.根据权利要求1所述的一种超声波氢气浓度传感器，其特征在于：所述气道连接管(6)上均固定连通有连接管卡接头(7)，所述连接管卡接头(7)设置成圆锥体卡接头，所述连接管卡接头(7)固定连接外置的输气管。
3.根据权利要求1所述的一种超声波氢气浓度传感器，其特征在于：所述管道连接座(2)上开设有安装螺孔(8)，所述安装螺孔(8)通过长杆螺栓将所述气室(1)固定安装。
4.根据权利要求1所述的一种超声波氢气浓度传感器，其特征在于：两组所述收发一体超声波收发器(4)的电路中包括有两组模拟开关芯片，两组所述模拟开关芯片上的一引脚上均电性连接有电阻，所述电阻上电性连接有收发一体超声波收发器(4)。
5.根据权利要求1所述的一种超声波氢气浓度传感器，其特征在于：所述微处理器上还电性连接有电源电路，所述电源电路中包括有低差压LDO芯片，所述低差压LDO的一侧电性连接有电感L1。
6.根据权利要求1所述的一种超声波氢气浓度传感器，其特征在于：所述超声波信号处理电路上还电性连接有用于显示参数的显示模块。
7.根据权利要求1所述的一种超声波氢气浓度传感器，其特征在于：两组所述NTC温度传感器分别固定安装在所述连接管道(3)的内部，两组所述NTC温度传感器分别与微处理器电性连接。
8.根据权利要求1所述的一种超声波氢气浓度传感器，其特征在于：两组所述收发一体超声波收发器(4)固定安装在所述气室(1)的内部。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| AT526079B1 (de) * | 2022-08-16 | 2023-11-15 | Avl List Gmbh | Wasserabscheider für ein Brennstoffzellensystem, Brennstoffzellensystem, Ultraschall-Messsystem sowie Messverfahren |
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2021
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| AT526079A4 (de) * | 2022-08-16 | 2023-11-15 | Avl List Gmbh | Wasserabscheider für ein Brennstoffzellensystem, Brennstoffzellensystem, Ultraschall-Messsystem sowie Messverfahren |
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