[发明专利]一种高原氧气检测用传感器及检测方法

权利要求书

1.一种高原氧气检测用传感器，其特征在于，包括：氧气检测模块、主控制器、温度控制电路、信号采样电路、工作电压调制电路、大气压力采集电路；

其中，所述氧气检测模块用于输出表征被测高原区域氧气浓度的电流信号；

所述温度控制电路根据传感器所处环境温度动态调整所述氧气检测模块的加热电压以使其在正常温度场中工作，所述工作电压调制电路根据传感器所处工作环境动态调整所述氧气检测模块输出端的工作电压；

所述信号采样电路对所述氧气检测模块输出的电流信号进行处理并将其转换成电压信号；

所述大气压力采集电路输出表征被测高原区域大气压力的电压信号；

所述主控制器根据所述信号采样电路输出的电压信号，计算得到氧气浓度和氧分压，并利用所述大气压力采集电路输出的电压信号表征的大气压力值对计算的氧气浓度和氧分压进行压力补偿。

2.根据权利要求1所述的一种高原氧气检测用传感器，其特征在于，所述工作电压调制电路利用运算放大器，产生连续可调的负电压，实现所述氧气检测模块输出端的偏置电压动态调整。

3.根据权利要求1所述的一种高原氧气检测用传感器，其特征在于，所述信号采样电路采用由电阻和运算放大器构成的采样电路对所述氧气检测模块输出的电流信号进行电流电压转换，并利用滤波电容进行滤波处理，最后通过模数转换接口将转换后的电压信号数字化，用于后续的计算处理。

4.根据权利要求1所述的一种高原氧气检测用传感器，其特征在于，所述温度控制电路利用所述主控制器输出的可调模拟电压信号动态调节输出电压。

5.根据权利要求4所述的一种高原氧气检测用传感器，其特征在于，所述温度控制电路还通过调节输出电压，使得该温度控制电路在刚开始时输出很低的电压，消除所述氧气检测模块在开机时的负载过冲，降低电源功率。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种高原氧气检测用传感器，其特征在于，所述压力补偿计算公式为：

O_{2_DIS}＝O_{2_GET}*K

式中，O_{2_GET}为补偿前的氧气浓度，O_{2_DIS}为补偿后的氧气浓度，K为补偿系数，该补偿系数与当前大气压力相关。

7.根据权利要求6所述的一种高原氧气检测用传感器，其特征在于，所述补偿系数通过对当前大气压力数据进行线性拟合得到。

8.根据权利要求6所述的一种高原氧气检测用传感器，其特征在于，所述氧气检测模块包括氧检测芯片和保护外壳，所述氧检测芯片位于所述保护外壳内部；

所述主控制器采用单片机、FPGA或DSP。

9.根据权利要求6所述的一种高原氧气检测用传感器，其特征在于，所述主控制器、信号采样电路、温度控制电路、工作电压调制电路、大气压力采集电路均集成在同一PCB电路板上。

10.基于权利要求1-9任一项所述的高原氧气检测用传感器的检测方法，其特征在于，包括：

在需要进行检测时，通过所述主控制器控制启动氧气检测模块开始检测；同时在氧气检测模块检测过程中，通过所述温度控制电路和工作电压调制电路对氧气检测模块的电压进行动态调整，保证传感器在不同工作环境以及不同换温度条件下，均能够稳定输出测量值；

氧气检测模块输出电流信号，并将其发送给信号采样电路进行放大、滤波以及电流电压信号转换，并将转换后的电压信号发送给主控制器；

主控制器基于信号采样电路上传的电压信号计算得到混合气体中的氧气浓度和氧分压；并利用所述大气压力采集电路输出的电压信号表征的大气压力值对计算的氧气浓度和氧分压进行压力补偿。