1引言

　　電化學(xué)氣體傳感器由膜電極和電解液 灌封而成。氣體濃度信號(hào)將電解液分解成陰陽(yáng)帶電離子，通過(guò)電極將信號(hào)傳出。它的優(yōu)點(diǎn)是：分辨率高、準(zhǔn)確、穩(wěn)定性好、能夠定量檢測(cè)、體積小、耗電小、線性和重復(fù)性較好。

　　電化學(xué)傳感器非常適合低濃度有毒有害氣體的檢測(cè)。目前國(guó)際上絕大部分毒氣檢測(cè)采用該類(lèi)型傳感器。由于電化學(xué)傳感器的優(yōu)勢(shì)非常明顯，這就使得電化學(xué)傳感器的市場(chǎng)前景非常廣闊。而在研究電化學(xué)傳感器時(shí)由于其本身輸出信號(hào)非常微弱，所以在檢測(cè)時(shí)需要很高、很**的檢測(cè)工具和很專(zhuān)業(yè)的檢測(cè)人員?；谝陨峡紤]我公司研發(fā)了這款電化學(xué)傳感器測(cè)試系統(tǒng)WS-24H。它具有下端信號(hào)處理準(zhǔn)確、中端數(shù)據(jù)采集迅速、上端數(shù)據(jù)顯示清晰，操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。

　　2電化學(xué)氣體傳感器測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

　　2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　本系統(tǒng)分四部分：(1)系統(tǒng)電源、(2)信號(hào)處理放大、(3)數(shù)據(jù)采集、(4)軟件處理及輸出顯示。

　　2.2 系統(tǒng)電源

　　系統(tǒng)電源分兩部分供電計(jì)算機(jī)部分采用220AC供電，電路板和采集卡部分采用直流電源5V供電。

　　2.3信號(hào)處理放大

　　電化學(xué)氣體傳感器本身就是一個(gè)電流信號(hào)發(fā)生器。I-V轉(zhuǎn)換電路是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，由于其本身產(chǎn)生的電流非常微弱，這樣采用傳統(tǒng)的電阻采樣法、積分法、電流反饋法，都存在各種各樣的缺點(diǎn)，像電阻采樣法中采樣電阻對(duì)傳感器響應(yīng)時(shí)間有影響，所以采樣電阻不能很大這就造成對(duì)微弱信號(hào)采樣不準(zhǔn)的現(xiàn)象，而后兩種方法容易引入噪聲造成放大后的信號(hào)不準(zhǔn)確，所以電路設(shè)計(jì)時(shí)I-V轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)是一個(gè)難點(diǎn)。電路中一款適合的運(yùn)放有時(shí)可以解決很多問(wèn)題,以前的應(yīng)用電路中運(yùn)放本身就有很高的偏置電流，這根本無(wú)法滿足傳感器分辨率的要求。*后所以經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)我們終于設(shè)計(jì)出一款采樣準(zhǔn)確、響應(yīng)迅速、低噪聲輸入、*大量程可調(diào)的電路。

　　2.4數(shù)據(jù)采集

　　數(shù)據(jù)采集部分采用國(guó)外進(jìn)口的采集卡。數(shù)據(jù)采集設(shè)備在單個(gè)設(shè)備中集成了模擬輸入、模擬輸出、計(jì)數(shù)器/定時(shí)器和數(shù)字I/O。通過(guò)在自校準(zhǔn)中補(bǔ)償非線性誤差，確保了對(duì)所有信號(hào)范圍內(nèi)模擬測(cè)量的**性?？勺远x儀用放大器提高了ADC的穩(wěn)定時(shí)間，在高采樣率下同樣保證高精度。系統(tǒng)定時(shí)控制器配合鎖相環(huán)(PLL)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)多設(shè)備間**同步。設(shè)備使用新型的高速數(shù)字隔離器，消除接地回路以及抑止高共模電壓，提供更好的**性和**性。

　　此外，數(shù)據(jù)采集卡支持USB、PCI和PCI Express總線，采樣率*高達(dá)1.25 MS/s，分辨率*高達(dá)18位，通用性強(qiáng)，不需特定的通信協(xié)議。

　　2.5軟件處理及輸出顯示

　　在研究過(guò)程由于需要大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支持，需要長(zhǎng)期、細(xì)心的觀察數(shù)據(jù)。這就導(dǎo)致人員重復(fù)的工作過(guò)程中，產(chǎn)生效率低，易出錯(cuò)等現(xiàn)象。因此如果能用計(jì)算機(jī)取代員工大量的重復(fù)勞動(dòng)，不僅可以提高研究效率，而且能夠大大的減少研究人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，為研究工作帶來(lái)很大方便?；谘芯啃屎捅憬菘紤]，我們?cè)谲浖蠈?shí)現(xiàn)了一下功能：

　　可實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)且可顯示實(shí)時(shí)波形曲線，使傳感器的特性形象化便于觀察;

　　(1) 可設(shè)置并保存檔位，免于下次操作的再設(shè)置;

　　(2) 可自動(dòng)處理、保持?jǐn)?shù)據(jù)，便于后來(lái)的數(shù)據(jù)分析與研究;

　　(3) 曲線的縱橫坐標(biāo)可設(shè)置，可進(jìn)行習(xí)慣性設(shè)置;

　　(4) 可同時(shí)采集24只(或者64只)傳感器信號(hào)全部顯示且可調(diào)出一條或多條記錄的曲線進(jìn)行疊加比對(duì)，便于傳感器之間的對(duì)比研究;

　　(5) 采集數(shù)據(jù)可保存并可導(dǎo)出;

　　3結(jié)論

　　電化學(xué)傳感器由于其突出的性能優(yōu)勢(shì)，在市場(chǎng)上的占有率越來(lái)越高?，F(xiàn)在在低濃度有毒有害氣體檢測(cè)上已經(jīng)展現(xiàn)出了其獨(dú)有的特點(diǎn)，所以就對(duì)對(duì)電化學(xué)傳感器的大范圍使用帶來(lái)了機(jī)遇。而電化學(xué)傳感器本身輸出信號(hào)微弱給電化學(xué)傳感器的研發(fā)帶來(lái)了困難。而我公司開(kāi)發(fā)的這款WS-24H測(cè)試系統(tǒng)解決了以上問(wèn)題。本測(cè)試系統(tǒng)經(jīng)過(guò)測(cè)試以后具有精度高，響應(yīng)快，數(shù)據(jù)準(zhǔn)等優(yōu)點(diǎn)。并且引入了計(jì)算機(jī)進(jìn)行自動(dòng)保存、處理、分析數(shù)據(jù)，更可聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)距離操作，不接觸氣體就能獲得大量的可靠數(shù)據(jù)，使研究過(guò)程更便捷、研究環(huán)境更**。