[发明专利]电化学气体传感器偏压与非偏压工作电路及偏压配置电路

说明书

技术领域

本发明涉及气体检测技术，特别是一种电化学气体传感器的偏压与非偏压自适应电路。

背景技术

在气体检测行业中，对有毒气体的检测是行业中非常重要的一部份。有毒气体检测主要通过电化学气体传感器来实现，电化学气体传感器具有反映速度快、准确（可用于ppm级），稳定性好、能够定量检测、可重复性好、抗干扰能力强等优点。

电化学传感器通过与被测气体发生反应并产生与气体浓度成正比的电信号来工作。典型的电化学传感器由工作电极（或传感电极）和对电极组成，工作电极与对电极之间由一个薄电解层隔开。当目标气体进入传感器后，与工作电极发生氧化还原反应，产生电流，检测所述电流便可测得目标气体浓度。为了将工作电极的电位稳定在一个特定范围内以保证电化学气体传感器正常工作，人们引入了第三电极，即参考电极。

电化学类气体传感器的工作方式可分为偏压工作方式和非偏压工作方式。所谓偏压工作方式，是指电化学气体传感器在工作期间，要求工作电极与对电极之间要保持一定的电压差，这样才能进行目标气体浓度的有效检测；所谓非偏压工作，是指电化学气体传感器的工作电极和对电极不需要电压差（电位相等）。在实际运用中，根据不同的目标气体检测特点，需要设计不同的传感器工作电路，以保证传感器正常可靠的工作，从而有效检测目标气体浓度。

由于现有技术中，据不同的目标气体检测特点，需要设计不同的传感器工作电路，对于用户来说就需要购买至少两套传感器工作电路，并且根据检测的目标气体特点选用不同的传感器电路，这样不仅增加了成本，工作效率也低下。

发明内容

本发明的目的是针对上述存在的问题，提供一种能够自适应电化学气体偏压与非偏压工作状态的传感器电路及其偏压配置电路。

本发明中的电化学气体传感器偏压与非偏压工作电路是这样的：包括传感器供电电路、偏压配置电路与传感器输出信号提取电路；传感器供电电路用于给电化学气体传感器供电；所述传感器输出信号提取电路用于接收并放大电化学气体传感器工作电极输出的电流信号；偏压配置电路用于配置电化学气体传感器的方式供电，使其工作在偏压或非偏压工作方式。

优选地，所述偏压配置电路具有第一电压输出端与第二电压输出端；

第一电压输出端用于向传感器供电电路提供第一电压；所述传感器供电电路用于将第一电压传输给电化学气体传感器的对电极；

第二电压输出端用于向电化学气体传感器的工作电极提供第二电压；所述偏压配置电路可配置其输出的第一电压与第二电压相等或不等。

优选地，所述偏压配置电路的第二电压输出端还用于向所述传感器输出信号提取电路提供初始电压。

优选地，所述电化学气体传感器还包括参考电极；所述传感器供电电路包括第一运算放大器、第一电阻及第二电阻；偏压配置电路的第一电压输出端通过第一电阻与第一运算放大器的正相输入端连接；第二电阻的一端与第一运算放大器的反相输入端连接，第二电阻的另一端用于连接电化学气体传感器的参考电极；所述第一运算放大器的输出端用于连接电化学气体传感器的对电极。

优选地，第一运算放大器的输出端与第二电阻中用于连接电化学气体传感器参考电极的一端之间接有滤波电容。

优选地，所述传感器输出信号提取电路包括第二运算放大器、第三电阻、第四电阻及第五电阻；所述偏压配置电路的第二电压输出端通过第三电阻与第二运算放大器的正相输入端连接；所述第四电阻的一端与第二运算放大器的反相输入端连接, 第四电阻另一端用于连接电化学气体传感器的工作电极；第二运算放大器的反相输入端通过第五电阻与第二运算放大器的输出端连接。

优选地，所述偏压配置电路包括第一分压电阻、第二分压电阻与第三分压电阻；第一分压电阻、第二分压电阻与第三分压电阻顺序连接，第一分压电阻的另一端接有直流电压源；第三分压电阻的另一端接地；第一分压电阻与第二分压电阻的公共连接段为偏压配置电路的第一电压输出端；第二分压电阻与第三分压电阻的公共连接段为偏压配置电路的第二电压输出端；所述第二分压电阻的两端并联有一开关。

优选地，所述第二分压电阻为阻值可调的可变电阻。