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气体检测仪的设计与研制

来源: 发布时间:2021-12-23 383 次浏览

  气体检测仪如何快速、精准探测气体(特别是对人体有害的 气体)在空气中的含量显得尤为重要。传统的探测仪 器对气体的探测比较单一且灵敏度不高、精度低,而 且气体低浓度下测量误差大、设备校准复杂。因此, 高精度、高灵敏度、低浓度气体测量、易校准的多种 气体检测仪在工业、环境保护和应急事故预测等领域 显得格外重要。市场上的气体检测仪多采用三电极的 电化学传感器。三电极或四电极电化学传感器中都包含对电极(C)与参考电极(R),由于电化学传感器需要稳 定的参考电压,通过控制感应电极(S)与参考电极 (R)之间的电位保持一致,故感应电极(S)与对电极(C)之间的电位保持一致。为恒电位电路, 其中,Uref与Ubasi之间的电位差由传感器工作电压 决定。


气体检测仪无偏压的电化学传感器电化学传感器工作时,感应电极及辅助电极上会 产生微弱的电流信号,通过运放将电流信号转换成电 压信号值。 系统控制设计主要以STM32F103为主控芯片,实现 与上位机(服务器)交换、传感器参数校准及浓度计 算、相关数据的分析及存储、设备运行状态检测等功 能。每一个电化学传感器的参数各不相同,为此系统 中设有系统初始值,传感器参数校准后,校准参数会 更新到FLASH中,所以系统更换传感器探头或定期维 护时,只需发送校准指令无须更新程序。本系统可设 置上传数据的时间间隔并将数据根据采集时间先后存 放到外部FLASH中防止设备与服务器(上位机)失联 时数据的丢失。系统基本流程。 1)与上位机(服务器)交换 系统将采集到的相关数据传送到上位机(服务 器)实现设备的远程监控。为保证与服务器通信的稳 定与数据的可靠性,每次发送数据前都要检测当前设 备电源是否能够保证设备正常工作。

  气体检测仪数据发送完成 后,检测是否与(上位机)服务器建立通信,若通信 出现问题,则将数据进行重传或模块的重启。 2)传感器参数校准及浓度计算 电化学传感器在同一温度下,符合y = K×(x+B) 的趋势,所以需要确定公式中的K与B。K是气体浓度 实际值/实测值,B是气体在纯净气体中的偏移。由于每一个电化学传感器的特性各不同,所以需要对每一个电化学传感器进行校准。

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