[发明专利]一种恒电位驱动型氢浓度传感器变送电路

说明书

本发明公开了一种恒电位驱动型氢浓度传感器变送电路，包括氢浓度电路和温度电路；其中，所述氢浓度电路连接氢浓度传感器的电化学电极和二次仪表，以实现对氢浓度传感器进行恒电位驱动并将氢浓度传感器输出的电流信号变送传输给二次仪表以进行氢浓度分析；所述温度电路连接氢浓度传感器的温度电极和二次仪表，以将氢浓度传感器的温度信号变送传输给二次仪表以进行温度分析和氢浓度温度补偿。本发明能够对三电极电化学型氢浓度传感器进行恒电位驱动，使该传感器维持其电化学测量状态。

技术领域

本发明属于氢气浓度监测技术领域，具体涉及一种恒电位驱动型氢浓度传感器变送电路。

背景技术

氢气作为理想的可再生型清洁能源，具有来源广泛、高效环保、可循环利用等优点，对推进节能减排、能源结构调整和应对全球气候变化有重要意义，现已广泛应用于冶金、石油、化工、食品、电子、航空、航天、能源、国防等众多领域。然而，氢气是一种无色无味、极易泄漏的可燃性气体，当其浓度占比4％～75％范围时，极易在温度、压力、火花、震动、冲击等条件刺激下发生剧烈燃烧或爆炸，因此，氢气浓度监测对于避免氢气燃爆、推动氢气安全应用具有极其重要的意义。基于电化学原理的氢浓度传感器采用三电极体系，包括工作电极、参比电极和对电极，该传感器需外部提供驱动信号以维持电化学测量状态，并且由于传感器检测的电流信号极其微弱，不能直接传输到二次仪表进行数据处理和结果分析，需要对其进行变送。目前，没有适用于电化学型氢浓度传感器的变送电路能够实现宽范围、高精度氢气监测并实现与传感器远距离分离。

发明内容

为了克服现有技术的不足，填补电化学型氢浓度传感器的变送电路的空白，本发明提供了一种恒电位驱动型氢浓度传感器变送电路。本发明不仅能够实现对电化学型氢浓度传感器的恒电位驱动以及微弱电流信号变送，还实现了变送电路与传感器远距离分离，使得该套设备可实现复杂工况下的氢气浓度在线监测。

本发明通过下述技术方案实现：

一种恒电位驱动型氢浓度传感器变送电路，本发明的变送电路包括氢浓度电路和温度电路；

其中，所述氢浓度电路连接氢浓度传感器的电化学电极和二次仪表，以实现对氢浓度传感器进行恒电位驱动并将氢浓度传感器输出的电流信号变送传输给二次仪表以进行氢浓度分析；

所述温度电路连接氢浓度传感器的温度电极和二次仪表，以将氢浓度传感器的温度信号变送传输给二次仪表以进行温度分析和氢浓度温度补偿。

优选的，本发明的变送电路还包括电源电路；

所述电源电路为所述氢浓度电路和所述温度电路供电。

优选的，本发明的氢浓度电路和所述温度电路通过传感器接口与氢浓度传感器连接；

所述氢浓度电路和所述温度电路通过二次仪表接口与二次仪表采集端连接；

所述传感器接口为六线制；所述二次仪表接口为八线制。

优选的，本发明的电源电路由外部+24V直流电源供电，输出±6V直流电源，为所述氢浓度电路供电，±6V直流电源参考点同时作为所述氢浓度电路信号的零电位点。

优选的，本发明的电源电路由外部+24V直流电源供电，输出+2.5V和+3.3V直流电源，+2.5V直流电源为氢浓度传感器中的温度电极提供激励，+3.3V直流电压为温度电路供电，+2.5V和+3.3V直流电压的负端同时作为温度电路信号的零电位点。

优选的，本发明的氢浓度电路接收二次仪表输入的恒电位驱动信号和氢浓度传感器输入的参比电极电位信号，并将两个信号进行比例运算，之后转换成电流信号输出至氢浓度传感器对电极，以维持参比电极与工作电极之间的电位差恒定，实现对氢浓度传感器的恒电位驱动。