[发明专利]一种高原氧气检测用传感器及检测方法

说明书

本发明公开了一种高原氧气检测用传感器及检测方法，传感器包括氧气检测模块、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；氧气检测模块用于输出表征被测高原区域气体的电流信号；信号采样电路对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；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；主控制器根据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，并利用大气压力采集电路输出的电压信号对计算的氧气浓度和氧分压进行压力补偿。本发明利用智能控制和处理技术，能够将氧气检测芯片输出的信号转换为氧气浓度直接输出，并提高了测量的准确性和可靠性。

技术领域

本发明属于氧气检测技术领域，具体涉及一种高原氧气检测用传感器及检测方法。

背景技术

高原是一个特殊的环境，大气物理、地球化学、生态结构均与平原、丘陵等不同，居住在高原地区所面临的最大问题就是缺氧。随着海拔的增加，空气中的氧分压下降，低海拔地区的人进入高原后会表现出极大的不适应并引发高原反应，对人们的正常生产和生活造成极大的影响，针对高原地区的氧气检测设备的研发刻不容缓。虽然可以通过室内环境富氧，减少高原低氧环境对身体的损害，提高体力劳动和脑力劳动的效率，室内富氧虽然可以提高氧分压，但氧气体积分数的增加可能带来火灾的风险，所以高原安全供氧，就必须使用氧气浓度/分压检测氧传感器来完成。

随着智能技术的发展，系统集成已经应用于自动控制的各个领域，传感器犹如系统的神经末梢，感知环境中的物理或化学量的变化。市场上现有氧气浓度传感器，由于传感器本身的缺陷或电路以及软件设计的不足，目前只能在正常低海拔地区应用。由于在高海拔地区大气的压力和空气密度发生了明显的变化，导致基于目前技术的氧浓度传感器在高原地区无法适用。

目前市场上可以适用于高原地区的氧气浓度检测设备，主要有电化学类传感器和荧光传感器。电化学传感器受温度和压力的影响较大，且在氧气检测过程中的消耗比较大，部分电化学传感器甚至在高浓度被测气体中还会出现中毒现象，暂时或永久失效；荧光传感器是利用光学氧原理进行氧浓度检测，测试过程中不消耗待测氧气，但是此类传感器由于价格过高、使用起来也不够便利。

而且现有的适用于高原地区的氧气浓度检测设备其输出不是直接氧浓度数据，还需用户自己额外搭建电路转换，没法大批量的在各个领域广泛应用。

发明内容

现有基于智能技术的氧浓度传感器无法适用于高原地区这种高海拔应用场景，且现有高原地区氧气浓度检测设备存在局限，例如电化学类传感器受温度和压力影响大，且在氧气检测过程中消耗比较大，甚至引起安全问题；或者价格过高；且还需额外搭建转换电路等问题，基于此，本发明提供了一种高原氧气检测用传感器及检测方法。本发明通过设置一种用于高原氧气检测的专用传感器结构，其结构简单、测量精度高、使用安全且通用性强。

本发明通过下述技术方案实现：

一种高原氧气检测用传感器，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。