自动调节气敏半导体传感器预热时间的方法技术

本发明专利技术涉及一种自动调节气敏半导体传感器预热时间的方法，包括如下步骤：步骤一）生成电压信号，在气敏半导体传感器的输出端，使用电位器将电压上拉到模数转换器ADC的基准电压，将传感器输出电阻变化转化为电压变化；步骤二）实时采集处理电压信号，计算电压的变化率；步骤三）当电压变化率连续低于某一阈值时，气敏半导体传感器预热完成，进入工作状态。该方法大大减少了用户每次使用前的预热时间，使仪器快速进入工作状态；同时，在特殊环境下，能够自动增加预热时间来确保传感器在使用时的性能。

A method to automatically adjust the preheating time of a gas sensitive semiconductor sensor

The invention relates to a method for automatically adjusting the gas preheating time sensitive semiconductor sensor, comprising the following steps: a) generated voltage signal at the output end of the semiconductor gas sensors, using a potentiometer to pull to the voltage reference voltage ADC analog to digital converter, the sensor output resistance change into voltage change; step two) real time acquisition and processing the voltage signal change rate of voltage calculation; step three) when the voltage change rate continuously below a certain threshold, the semiconductor gas sensors to complete the preheating, enter the working state. This method greatly reduces the preheating time before users use each other, and enables the instrument to enter the working state rapidly. Meanwhile, under special circumstances, it can automatically increase the preheating time to ensure the performance of sensors when used.

【技术实现步骤摘要】
自动调节气敏半导体传感器预热时间的方法
本专利技术涉及一种自动调节需要预热的传感器的预热时间的方法，尤其涉及一种自动调节气敏半导体传感器预热时间的方法。
技术介绍
气敏半导体传感器可应用于有毒有害气体、挥发性气体、易燃易爆气体、制冷剂气体等众多气体的泄露检测，因其灵敏度高、稳定性号、寿命长、成本低等众多优势，在气体检测领域应用的范围越来越广。气敏半导体传感器因为其工作原理的原因，在工作前及工作过程中需要对其加热，工作之前的加热称之为预热，只有充分预热才能保证传感器的具有更高的灵敏性。因此，所有使用气敏半导体传感器的泄露检测仪或浓度检测仪等仪器在开机之后都会有一个预热过程。预热时间根据传感器制造厂商、检测气体的类型、以及应用环境不同都会不同。预热时间越长传感器性能就越高，但考虑用户的感受，一般将用在便携式仪器上的半导体传感器的预热时间控制在1~2分钟。对于目前市场上所使用该类型传感器的产品，其预热时间是固定的。而实际上，在某些特殊环境下，比如在寒冷的地方使用，或者传感器受到了污染，或者长时间未预热时所需的预热时间就较长，有时甚至5分钟以上；如果在一定时间内（比如一到两天）已经预热过，则所需的时间就大大减小，有时甚至可以开机即用。针对气敏半导体传感器的该种特性，需要一种能够自动调节预热时间的方法。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：提供一种自动调节气敏半导体传感器预热时间的方法，克服目前存在的预热时间固定，等待时间过长以及预热时间不够的问题。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种自动调节气敏半导体传感器预热时间的方法，包括如下步骤：步骤一）生成电压信号，在气敏半导体传感器的输出端，使用电位器将电压上拉到模数转换器ADC的基准电压，将传感器输出电阻变化转化为电压变化；步骤二）实时采集处理电压信号，计算电压的变化率；步骤三）当电压变化率连续低于某一阈值时，气敏半导体传感器预热完成，进入工作状态。采集电压信号时，使用内部包含模数转换器ADC的单片微型计算机MCU对气敏半导体传感器输出的电压进行采集及模数转换，或者采用独立的模数转换器ADC模块以及单片微型计算机MCU进行采集控制。在步骤二）中，实时采集处理电压信号，每间隔一段时间进行一次，并将每次的采集值同上次的采集值相比较，计算差值，获取电压变化率，连续三次的变化率均小于某一阈值时，气敏半导体传感器预热完成。采集电压信号的间隔时间由1秒到10秒逐渐加长。根据试验的方法确定阈值，在传感器规格书要求的环境温度及要求的预热时间的两倍的情况下对气敏半导体传感器进行预热，一般情况下环境温度为室温25℃；规格书没给出预热时间的情况下预热10分钟；用万用表测量传感器输出电压；在预热时间结束后，测量传感器输出电压，间隔1分钟后再次测量传感器输出电压，得到传感器每分钟的电压变化率V/min，再转化为每秒的电压变化率V/s，以该变化率作为阈值。本专利技术的有益效果是：一种自动调节气敏半导体传感器预热时间的方法，克服目前存在的预热时间固定，等待时间过长以及预热时间不够的问题。该方法大大减少了用户每次使用前的预热时间，使仪器快速进入工作状态；同时，在特殊环境下，能够自动增加预热时间来确保传感器在使用时的性能。附图说明附图1为本专利技术的流程图。具体实施方式本专利技术方法的实施步骤具体如下：步骤1）使用电位器将气敏半导体传感器的输出端连接到一个电平，一般为ADC的基准电压，电位器的作用是在批量生产的时候，使得所有传感器的输出电压基本一致，便于MCU的控制。2）使用ADC和MCU，或者包含ADC模块的MCU对气敏半导体传感器输出的电压进行采集，每间隔一定时间采集一次，采集频率可设为1秒，也可以设置为2秒、3秒、4秒……10秒，并将当前值记为Vcurrent，上次采集值记为Vlast，将当前值同上次采集值作比较，获取电压变化率。气敏半导体传感器的特性是：预热开始后，气敏半导体传感器的输出电阻会逐渐增加，随着时间的推移，输出电阻增加的幅度逐渐减小，直到最后稳定在某一个值。如果要求达到完全稳定，需要很长的时间，但在实际使用中，基本稳定即可使用。为此，需要确定一个变化率的阈值来表示基本温度，比如对于FIS公司的SB-42A卤素气体传感器，电压变化率小于0.01V/s即可认为已经稳定，即预热完成，该0.01V/s即为阈值。3）若连续三次Vcurrent-Vlast<CR，则可确定气敏半导体传感器预热完成，否则继续预热。实施例1.设计信号采集电路，2.确定半导体传感器输出变化率阈值3.信号采集及处理。信号采集电路可以使用常规的采集电路，也可以采用专利技术专利《提高半导体电阻式气敏元件动态检测灵敏度的方法及系统》（申请号201310576183.7）中所提到的信号采集电路。使用TI公司的MSP430F2132来实现传感器输出电压的采集及处理。在25℃室温下，让传感器预热10分钟，实现充分预热；预热完成后，测量传感器输出电压，间隔1分钟后再次测量输出电压，即可得到每分钟的变化率V/min，在转化为每秒的变化率V/s，即阈值。如图1所示，对气敏半导体传感器预热，使用包含ADC模块的MCU对气敏半导体传感器输出的电压进行采集，先进行一次电压采集V1，间隔1秒后进行二次电压采集V2，用V2-V1，如果所得差值大于阈值，则重新采集；如果差值小于阈值，则接着进行下次采集；三次电压采集V3与二次电压采集V2比较，如果所得差值大于阈值，则重新采集；如果差值小于阈值，则接着进行下次采集；四次电压采集V4与三次电压采集V3比较，如果所得差值大于阈值，则重新采集；如果差值小于阈值，则接着进行下次采集；以此类推，连续三次差值均小于阈值，预热完成，否则继续预热。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自动调节气敏半导体传感器预热时间的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一）生成电压信号，在气敏半导体传感器的输出端，使用电位器将电压上拉到模数转换器ADC的基准电压，将传感器输出电阻变化转化为电压变化；步骤二）实时采集处理电压信号，计算电压的变化率；步骤三）当电压变化率连续低于某一阈值时，气敏半导体传感器预热完成，进入工作状态。

【技术特征摘要】
1.一种自动调节气敏半导体传感器预热时间的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一）生成电压信号，在气敏半导体传感器的输出端，使用电位器将电压上拉到模数转换器ADC的基准电压，将传感器输出电阻变化转化为电压变化；步骤二）实时采集处理电压信号，计算电压的变化率；步骤三）当电压变化率连续低于某一阈值时，气敏半导体传感器预热完成，进入工作状态。2.根据权利要求1所述的自动调节气敏半导体传感器预热时间的方法，其特征在于：采集电压信号时，使用内部包含模数转换器ADC的单片微型计算机MCU对气敏半导体传感器输出的电压进行采集及模数转换，或者采用独立的模数转换器ADC模块以及单片微型计算机MCU进行采集。3.根据权利要求1所述的自动调节气敏半导体传感器预热时间的方法，其特征在于：在步骤二）中，实时采集处理电压信号，每间隔一段时间进行一次，并将每次的采集值同上次的采集值相比较，计算差值，连续三次的差值均小于某一阈值时，气敏半导体传感器...

【专利技术属性】
技术研发人员：李汉青，王在峰，
申请(专利权)人：徐州科亚机电有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32