一種智能有毒氣體傳感器模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及有毒氣體檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種帶有有毒氣體傳感器失效檢測和集有毒氣體、溫濕度測量的有標(biāo)準(zhǔn)總線輸出的智能型有毒氣體傳感器模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]有毒氣體探測器是石化、化工生產(chǎn)裝置區(qū)必不可少的儀器設(shè)施，有毒氣體探測器主要包括:探測器主控電路、氣敏器件(大部分都是電化學(xué)有毒氣體傳感器)、與探測器主控電路和氣敏器件連接的氣體傳感器信號處理電路。有毒氣體探測器通過主控電路控制氣敏器件對周圍大氣中的進行檢測，并通過氣體傳感器信號處理電路對檢測數(shù)據(jù)進行處理，以獲得有毒氣體濃度，從而對該區(qū)域的人員起到安全警示作用。
[0003]目前常規(guī)的有毒氣體探測器采用的氣敏器件大部分都是電化學(xué)有毒氣體傳感器，其工作原理是利用氣敏電極或者氣體擴散電極等構(gòu)成一系列電池測量各種氣體含量，被測氣體將電解液分解成陰陽帶電離子，通過電極將信號傳出。它的優(yōu)點是:反映速度快、準(zhǔn)確(可用于ppm級)、穩(wěn)定性好、能夠定量檢測。但電化學(xué)氣體傳感器大都是以水溶液作為電解質(zhì)，電解質(zhì)的蒸發(fā)或污染，常會導(dǎo)致傳感器的信號下降，使用壽命縮短；由于在空氣中有被測氣體物質(zhì)存在，因此傳感器一旦被啟封，就視為參加了使用，傳感器中的有效成分持續(xù)被消耗，即使沒用于測量，它的生命也在縮短；電化學(xué)型氣體傳感器的壽命期望值為2年，使用不當(dāng)它的壽命可能更短，因此如何檢測傳感器是否失效成為使用電化學(xué)傳感器的關(guān)鍵，但大部分現(xiàn)有有毒氣體探測器只有通過通入目標(biāo)檢測氣體檢測是否有信號輸出才能判斷傳感器是否失效，而不能自動判斷預(yù)知傳感器是否失效。
[0004]另外，大部分有毒氣體探測器的氣體傳感器信號處理電路和探測器的主控板是集成在一起，而氣體傳感器則是插接在氣體傳感器信號處理電路上，由于氣體傳感器的易耗損性，以及待測環(huán)境中有毒氣體的不同種類，需要適時地更換氣體傳感器，當(dāng)更換氣體傳感器時，需要將探測器主控電路一起重新標(biāo)定儀表校驗和設(shè)置被測氣體種類、濃度參考值等參數(shù)，造成更換氣體傳感器的諸多不便。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型通過提供一種智能有毒氣體傳感器模塊，解決了現(xiàn)有技術(shù)中有毒氣體探測器不能自動判斷預(yù)知有毒氣體傳感器是否失效、以及有毒氣體傳感器信號處理電路和主控板集成在一起而使得有毒氣體傳感器更換不便的技術(shù)問題，該傳感器模塊能夠獨立檢測有毒氣體傳感器是否失效，且有毒氣體傳感器更換靈活方便。
[0006]本實用新型提供了一種智能有毒氣體傳感器模塊，包括殼體，所述傳感器模塊還包括:設(shè)置在所述殼體中的電化學(xué)有毒氣體傳感器、第一電路板和第二電路板，以及設(shè)置在所述殼體外的接口單元；
[0007]所述電化學(xué)有毒氣體傳感器與所述第一電路板相連，所述第一電路板上設(shè)置有傳感器信號處理及失效檢測電路，用于對所述電化學(xué)有毒氣體傳感器的電極信號進行初步處理，以獲得初步處理信號；
[0008]所述第二電路板通過可插拔的接插件與所述第一電路板相連，所述第二電路板上設(shè)置有主控制電路，用于對所述傳感器模塊進行信號控制處理;其中，所述信號控制處理包括:對所述初步處理信號進行處理以獲取有毒氣體濃度和/或所述電化學(xué)有毒氣體傳感器的失效狀態(tài)；
[0009]所述接口單元與所述第二電路板連接，用于連接氣體探測器主機。
[0010]可選的，所述傳感器模塊還包括:
[0011]設(shè)置在所述第二電路板上的溫濕度數(shù)字傳感器，用于對環(huán)境的溫濕度進行測量。
[0012]可選的，所述傳感器信號處理及失效檢測電路包括:恒電位子電路，以及分別與所述恒電位子電路連接的傳感器失效檢測激勵子電路和信號放大子電路；
[0013]所述恒電位子電路用于控制所述電化學(xué)有毒氣體傳感器的敏感電極的工作電位，以使所述敏感電極的工作電位滿足預(yù)設(shè)條件;所述恒電位子電路還用于在所述敏感電極的工作電位滿足所述預(yù)設(shè)條件時，將所述電化學(xué)有毒氣體傳感器的工作電極輸出的電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號；
[0014]所述傳感器失效檢測激勵子電路用于向所述恒電位子電路輸出一激勵信號，以在所述恒電位子電路的輸出端獲得脈沖信號；
[0015]所述信號放大子電路用于對所述電壓信號和/或所述脈沖信號進行放大處理。
[0016]可選的，所述傳感器信號處理及失效檢測電路還包括:與所述恒電位子電路連接的參比電位生成子電路；
[0017]所述參比電位生成子電路用于生成一參比電位，并傳輸至所述恒電位子電路，以使所述恒電位子電路基于所述參比電位控制調(diào)整所述電化學(xué)有毒氣體傳感器的敏感電極的工作電位，使得所述敏感電極的工作電位與所述參比電位之間的電位差保持在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。
[0018]可選的，所述傳感器信號處理及失效檢測電路還包括:傳感器溫度曲線補償子電路，用于對所述電化學(xué)有毒氣體傳感器的溫度曲線進行補償。
[0019]可選的，所述主控制電路包括:微處理器，以及與所述微處理器連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換采樣子電路；
[0020]所述第一電路板依次連接所述模數(shù)轉(zhuǎn)換采樣子電路和所述微處理器；
[0021]所述初步處理信號為模擬信號，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換采樣子電路用于將所述初步處理信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并傳輸至所述微處理器；
[0022]所述微處理器用于對所述數(shù)字信號進行處理以獲取有毒氣體濃度和/或所述電化學(xué)有毒氣體傳感器的失效狀態(tài)。
[0023]可選的，所述主控制電路還包括:與所述微處理器連接的非易失性數(shù)據(jù)存儲器，用于記錄所述傳感器模塊的設(shè)置參數(shù)信息；其中，所述設(shè)置參數(shù)信息包括所述傳感器模塊的標(biāo)定狀態(tài)和工作狀態(tài)。
[0024]可選的，所述主控制電路還包括:與所述微處理器連接的非線性補償子電路，用于對所述初步處理信號進行非線性補償。
[0025]可選的，所述主控制電路配置有一路TTL串行通訊接口，用于輸出所述電化學(xué)有毒氣體傳感器測得的有毒氣體濃度值和所述溫濕度數(shù)字傳感器測得的溫濕度數(shù)值;所述TTL串行通訊接口還用于對所述傳感器模塊進行參數(shù)設(shè)置和標(biāo)定。
[0026]可選的，所述接口單元具體為通用的接口插針，包括:導(dǎo)向插針和數(shù)據(jù)傳輸插針；所述數(shù)據(jù)傳輸插針與所述主控制電路的信號輸出端相連。
[0027]本實用新型中提供的一個或多個技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點:
[0028]由于在本實用新型中，有毒氣體傳感器模塊，包括:殼體，設(shè)置在所述殼體中的電化學(xué)有毒氣體傳感器、第一電路板和第二電路板，以及設(shè)置在所述殼體外的接口單元;所述電化學(xué)有毒氣體傳感器與所述第一電路板相連，所述第一電路板上設(shè)置有傳感器信號處理及失效檢測電路，用于對所述電化學(xué)有毒氣體傳感器的電極信號進行初步處理，以獲得初步處理信號;所述第二電路板通過可插拔的接插件與所述第一電路板相連，所述第二電路板上設(shè)置有主控制電路，用于對所述傳感器模塊進行信號控制處理;其中，所述信號控制處理包括:對所述初步處理信號進行處理以獲取有毒氣體濃度和/或所述電化學(xué)有毒氣體傳感器的失效狀態(tài);所述接口單元與所述第二電路板連接，用于連接氣體探測器主機。也就是說，通過在毒氣體傳感器模塊增設(shè)氣體傳感器失效檢測功能，使得其能夠獨立檢測有毒氣體傳感器是否失效；以及通過將設(shè)置電化學(xué)有毒氣體傳感器的電路板與設(shè)置主控制電路的電路板分開且可插拔連接設(shè)置，在更換有毒氣體傳感器時不會對主控制電路造成影響，使得有毒氣體傳感器更換更加靈活方便;有效地解決了現(xiàn)有技術(shù)中有毒氣體探測器不能自動判斷預(yù)知有毒氣體傳感器是否失效、以及