CN215812559U - 基于片剂型传感器的多参数气体检测仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于片剂型传感器的多参数气体检测仪，包括片剂型电化学传感器阵列、信号变换放大电路、主控电路、LCD显示单元；所述片剂型电化学传感器阵列、信号变换放大电路、主控电路、LCD显示单元依次连接；所述片剂型电化学传感器阵列由多个片剂型电化学传感器通过导电树脂粘贴到阵列化分布的电路板基座上制成。本发明可以同时检测的参数更多，体积更小，重量更轻。

Description

基于片剂型传感器的多参数气体检测仪

技术领域

本实用新型属于气体检测技术领域，尤其涉及一种基于片剂型传感器的多参数气体检测仪。

背景技术

目前便携式气体检测仪器所使用的传感器类型，从原理上看，主要有电化学原理型、光学原理型、以及半导体原理型等。

在有毒有害气体检测方面，应用最为广泛的是电化学原理型传感器。电化学传感器有三个电极,分别为工作电极、参考电极和对电极。在工作电极与参考电极之间加上预先给定的极化电压，当气体样品通过透气性薄膜时，其中的待测成分作用电极表面，进行氧化还原反应，产生出正比被测气体浓度的微弱电流。

现有技术中使用的电化学传感器有4系列、7系列等系列型号，生产厂家有英国的城市技术、阿尔法、美国的霍尼韦尔等，国内也有若干厂家生产同型号传感器，但由于传感器性能的原因，目前主要以国外进口为主。各型号的传感器外形，基本上都是由ABS注塑圆柱体和金属引脚组成，不同型号之间体。

在环境应急监测中，特别是发生在化学原材料的生产加工、运输、储存中的大量泄漏，以及意外因素产生的化学原材料爆炸，由于化学原料自身种类的多样化，在发生上述泄露、爆炸时，材料本身与空气、以及相互之间往往还会发生各种化学反应，所产生的有毒有害气体种类就会更加繁多。这就要求应急监测仪器在满足便携的同时，能够尽可能多的增加检测气体的种类。实事上由于现有传感器体积仍然较大的原因，一台检测仪器所能集成的气体种类依然很有限，一般在4到6种左右。为了扩展检测种类，很多仪器生产厂家是通过现场更换仪器内部的传感器，来实现扩容的。这种方案给实际使用带来很多不便，首先是电化学传感器长期失电的情况下，重新上电后，一般都需要30分钟到1小时的极化时间，才能恢复性能，因此在环境应急监测现场更换传感器，必然会浪费很多宝贵的救援时间。其次，频繁的插拔传感器，会造成传感器引脚与接插座之间出现接触不良的现象，影响仪器检测的准确性和使用寿命。同时，如果在同一台仪器上直接增加检测气体的种类，则仪器的体积和重量必然随之增大，降低了便携性，在一些不适合人员进入的特殊环境下，无法使用无人机负载进入，降低了环境适应性。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于片剂型传感器的多参数气体检测仪，可同时对至少10个有毒有害气体参数进行检测，且保留一定的扩展性。

本实用新型提供了一种基于片剂型传感器的多参数气体检测仪，包括片剂型电化学传感器阵列、信号变换放大电路、主控电路、LCD显示单元；所述片剂型电化学传感器阵列、信号变换放大电路、主控电路、LCD显示单元依次连接；

所述片剂型电化学传感器阵列由多个片剂型电化学传感器通过导电树脂粘贴到阵列化分布的电路板基座上制成。

进一步地，所述导电树脂采用粒径为20nm,纯度为99.9％的纳米碳粉和EB0471单组份环氧树脂低粘度导电原液混合制成。

进一步地，所述信号变换放大电路采用微小电流信号变换放大电路。

进一步地，片剂型电化学传感器阵列由10个片剂型电化学传感器通过导电树脂粘贴到阵列化分布的电路板基座上制成。

借由上述方案，通过基于片剂型传感器的多参数气体检测仪，可以同时检测的参数更多，体积更小，重量更轻。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本实用新型基于片剂型传感器的多参数气体检测仪的示意图；

图2是本实用新型片剂型电化学传感器电路板基座阵列图；

图3是本实用新型微小电流信号变换放大电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

参图1、图2所示，本实施例提供了一种基于片剂型传感器的多参数气体检测仪，包括片剂型电化学传感器阵列10、信号变换放大电路20、主控电路30、LCD显示单元40；片剂型电化学传感器阵列10、信号变换放大电路20、主控电路30、LCD显示单元40依次连接；

片剂型电化学传感器阵列10由多个片剂型电化学传感器通过导电树脂粘贴到阵列化分布的电路板基座上制成。

该基于片剂型传感器的多参数气体检测仪，可以同时检测的参数更多，体积更小，重量更轻。

下面对本实用新型作进一步详细说明。

本实施例通过使用导电树脂，将片剂型传感器的三个电极，粘贴到阵列化分布的电路板基座上，经过信号处理电路和微处理器MCU数字化转换，通过一块LCD彩色显示屏，将检测到的有毒有害气体浓度显示出来。

基于片剂型传感器开发的多参数气体检测仪，主要包括片剂型电化学传感器阵列、信号变换放大电路、主控电路、LCD显示单元组成。

通常情况下，电化学传感器输出的信号为nA级，甚至还有更小的pA级电流信号，这就需要线路阻抗、接触阻抗尽可能的小，以便减小信号在进入集成运放前的损失。

由于片剂型电化学传感器的三个电极为碳膜型，而非常见的金属管脚，需要通过导电树脂粘接到电路板基座上，导电硅胶的导电性和粘接的牢固性，直接决定了信号传输的可靠性和完整性。本实施例使用了粒径为20nm,纯度为99.9％的纳米碳粉和EB0471单组份环氧树脂低粘度导电原液胶，按照1.5:1的关系边搅拌边抽真空，均匀混合而成。相比普遍采用的2000目(6.25um)和3000目(约4.17um)碳粉,在碳粉总质量不变的情况下，碳粉颗粒的数量提高了很多倍，这就一来就极大的增加了比表面积，提高了导电性能，同时按照此比例配制的导电胶体，还具储存稳定，粘结强度高，固化后无腐蚀的特点。

参图2所示，通过构建上述传感器电路板基座阵列，片剂型电化学传感器可以嵌入到电路板上，并通过配制好的导电树脂进行粘接对应的W、R、C电极。一般电路板厚度为1.6mm到2mm之间，片剂型电化学传感器自身高度仅为3mm,嵌入电路后，其突出电路板高度不到1mm；相比四系列、七系列电化学传感器的16.6mm的高度,嵌入式安装的好处是极大的降低了整体高度，结合15mm*15mm的表面积，使用片剂型电化学传感器可以在有限的空间内，集成更多的传感器，检测更多种类有毒有害气体，且检测仪器可以设计的更加紧凑，体积质量更小，更加有利于便携。

参图3所示，为了保证信号在放大过程中不失真，尽可能的减小信号衰减、漂移、噪声等影响测量精度的干扰因素，在电路设计过程中联合使用了高精度的集成运放芯片，MAX4238和AD8607,其峰峰值输入噪声典型电压分别为1.5μV_P-P从0.01 to 10Hz和2.3μV_P-P从0.1to 10Hz。通过上述电路，实现了将nA或pA级的电流信号转换为微处理可以处理的电压信号。经过微处理器内部的精密ADC模数转换器，将电压信号数字化，根据前述电化学传感器原理，计算出探测到的有毒有害气体浓度。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，并不用于限制本实用新型，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.一种基于片剂型传感器的多参数气体检测仪，其特征在于，包括片剂型电化学传感器阵列、信号变换放大电路、主控电路、LCD显示单元；所述片剂型电化学传感器阵列、信号变换放大电路、主控电路、LCD显示单元依次连接；

所述片剂型电化学传感器阵列由多个片剂型电化学传感器通过导电树脂粘贴到阵列化分布的电路板基座上制成。

2.根据权利要求1所述的基于片剂型传感器的多参数气体检测仪，其特征在于，所述信号变换放大电路采用微小电流信号变换放大电路。

3.根据权利要求1所述的基于片剂型传感器的多参数气体检测仪，其特征在于，所述片剂型电化学传感器阵列由10个片剂型电化学传感器通过导电树脂粘贴到阵列化分布的电路板基座上制成。

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