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电化学传感器的测试系统设计

2010/8/29 13:07:16  来源:中国计量测控网 
字号: 13号字 16号字

  摘要:本测试系统WS-24H现用于我公司电化学传感器产品的研发与测试上。它采用超低噪声的运算放大器和精心电路设计,把传感器产生的微弱的电流信号进行精确的放大处理,经数据采集上传给计算机。软件可清晰实时的显示出每个传感器的特性便于对比研究。

  关键词:电化学传感器;信号处理;数据采集;测试系统

  Abstract:The test systems are used in the production of electrochemical sensors the company's product development and testing on. It uses ultra-low noise operational amplifiers and careful circuit design, the sensor current signal generated by the weak amplification of accurate processing, uploading to a computer through data acquisition. Software can be clearly shows the characteristics of each sensor to facilitate comparative study.

  Keywords: Electrochemical sensor;Signal Processing;Data Acquisition;Test System

  1引言

  电化学气体传感器由膜电极和电解液 灌封而成。气体浓度信号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:分辨率高、准确、稳定性好、能够定量检测、体积小、耗电小、线性和重复性较好。

  电化学传感器非常适合低浓度有毒有害气体的检测。目前国际上绝大部分毒气检测采用该类型传感器。由于电化学传感器的优势非常明显,这就使得电化学传感器的市场前景非常广阔。而在研究电化学传感器时由于其本身输出信号非常微弱,所以在检测时需要很高、很精确的检测工具和很专业的检测人员。基于以上考虑我公司研发了这款电化学传感器测试系统WS-24H。它具有下端信号处理准确、中端数据采集迅速、上端数据显示清晰,操作简单等优点。

  2电化学气体传感器测试系统的设计

  2.1系统结构

  本系统分四部分:(1)系统电源、(2)信号处理放大、(3)数据采集、(4)软件处理及输出显示。

  2.2 系统电源

  系统电源分两部分供电计算机部分采用220AC供电,电路板和采集卡部分采用直流电源5V供电。

  2.3信号处理放大

  电化学气体传感器本身就是一个电流信号发生器。I-V转换电路是设计的重点,由于其本身产生的电流非常微弱,这样采用传统的电阻采样法、积分法、电流反馈法,都存在各种各样的缺点,像电阻采样法中采样电阻对传感器响应时间有影响,所以采样电阻不能很大这就造成对微弱信号采样不准的现象,而后两种方法容易引入噪声造成放大后的信号不准确,所以电路设计时I-V转换电路的设计是一个难点。电路中一款适合的运放有时可以解决很多问题,以前的应用电路中运放本身就有很高的偏置电流,这根本无法满足传感器分辨率的要求。最后所以经过大量的实验我们终于设计出一款采样准确、响应迅速、低噪声输入、最大量程可调的电路。

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