【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种氢气检测装置，更具体的说是涉及一种氢气检测电路及自动校准方法。
技术介绍
1、目前锂电池热失控中监测电池中h2的释放对电池热失控的预警具有重要意义。国内外不少文献已有报道[1,2]，在电池热失控实验中，h2最先被检测到(比烟雾早639s，比火焰早769s)，有力地证明了在电池系统中引入h2气体传感器是在早期阶段阻止热失控的有效策略。
2、现有的氢气检测电路基本都是通过氢气传感器检测电池系统中的氢气气体，而由于环境温度对于氢气传感器的检测精度会产生一定的影响，因此目前现有技术中有公开号为cn112557595a，名称为一种氢气传感器模组输出自动校准电路及其校准方法的专利技术专利公开了通过设置单片机接收氢气传感器传输过来的信号后对信号进行校准输出的方式来提升氢气传感器的输出精度，然而目前在氢气传感器在氢气浓度较低的时候所输出的信号强度较小，如此后续很容易被单片机识别为干扰信号而校准滤除，因此现有的氢气传感器模组和校准方法存在无法检测浓度较低的氢气的问题。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种能够有效地检测浓度较低的氢气的氢气检测电路及自动校准方法。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种氢气检测电路，包括单片机、氢气传感器、温湿度传感器、电源模块、数据储存模块和输出模块，所述氢气传感器、温湿度传感器、电源模块、数据储存模块和输出模块均与单片机连接，其特征在于：所述氢气传感器与单片机之间连接有信号
3、数字信号采集模块，该数字信号采集模块与温湿度传感器连接，用于接收温湿度传感器输出的温湿度数据；
4、模拟信号采集模块，与信号放大电路连接用于接收信号放大电路输出的氢气传感器输出的模拟检测数据；
5、数据处理模块，与数字信号采集模块和模拟信号采集模块连接，还与输出模块连接，用于接收数字信号采集模块输出的温湿度数据和模拟信号采集模块输出的模拟检测数据，进行自动校准后输出至输出模块；
6、数据标定模块，该数据标定模块与数据储存模块和数据处理模块连接，所述数据储存模块内存有校准数学模型，以供数据标定模块调取校准数学模型至数据处理模块，供数据处理模型执行自动校准操作。
7、作为本专利技术的进一步改进，所述输出模块包括can通讯模块、pwm输出模块和模拟信号输出模块，用于将单片机输出的校准后的氢气检测信号通过can通讯的方式、pwm信号的方式和模拟信号的方式输出。
8、作为本专利技术的进一步改进，所述信号放大电路包括：
9、运算放大器，该运算放大器具有同相输入端、反相输入端和输出端，所述同相输入端连接至氢气传感器，所述反相输入端连接有电阻r3后接地，还连接有电阻r1后连接至输出端，所述输出端连接有电阻r2后与单片机连接，电阻r2与单片机之间还连接有电容c后接地。
10、本专利技术另一方面提供了氢气浓度数据的校准方法，该方法具体包括如下步骤：步骤一，通过数字信号采集模块接收的温湿度传感器输出的温湿度数据作为环境数据，通过模拟信号采集模块接收信号放大电路放大后输出的氢气传感器输出的模拟检测数据作为氢气浓度数据；
11、步骤二，通过数据标定模块调取数据储存模块内存储的数学模型基于步骤一中接收的环境数据和氢气浓度数据，实现对氢气浓度数据的自动校准，之后通过输出模块将校准后的氢气浓度数据输出；
12、其中，数学模型包括基线漂移处理，湿度补偿处理，响应函数计算和误差修正处理。
13、作为上述校准方法的进一步改进，所述数学模型中的基线漂移处理的具体方式如下：首先根据10周测量的基线电阻变化规律，计算长时间偏差规律：
14、y＝0.3623x+2.2311
15、式中，x表示运行第几周，y表示基线电阻；
16、之后单片机运行时计数，计数值设为t；
17、
18、并每运行1小时在储存模块下运行时间计数加一。
19、作为上述校准方法的进一步改进，首先测量10％-90％湿度下氢气传感器的基线电阻，其次拟和出基线电阻随湿度变化的函数：
20、y＝(901,237)ln(x)+7,076,279
21、y＝(801,839)ln(x)+6,556,941
22、之后获取函数趋势为：
23、rz＝a ln h+b
24、最终获得通过最少点数标定得出最准确的基线随湿度h变化曲线。
25、作为上述校准方法的进一步改进，所述数学模型中的响应函数计算的具体方式为：首先计算响应值x：
26、
27、之后根据线性关系列出：
28、y＝ax+b
29、式中，y为氢气浓度，rz为基线电阻，rs当前传感器响应电阻；
30、然后提取响应曲线的a和b，列出a和b和湿度h的变化关系：
31、a＝1.3789h+21.832
32、b＝-15.15h-17.02
33、最后通过上面数据建立氢气浓度y和湿度h实时响应电阻rs的数学模型：
34、
35、rz＝a ln h+b
36、a＝1.3789h+21.832
37、b＝-15.15h-17.02。
38、根据建立的数学模型计算出氢气浓度结果。
39、作为本专利技术的进一步改进，所述数学模型总的误差修正处理的具体方式为：取部分关键氢气浓度点50％湿度下，5ppm，10ppm，20ppm三个浓度下，测量氢气浓度结果分别o1，o2，o3，为修正误差，计算修正系数a，b，c：
40、
41、将三个系数分别应用所有湿度范围中标定修正系数，具体为：取a＝1.25，在0-5ppm区间内通过0和5ppm两个氢气浓度下，(0,1),(5,1.25)两点确定在0-5ppm区间内一条修正系数直线：
42、k＝0.05x+1
43、其中x表示修正前氢气浓度，k表示修正系数，该直线表示0-5ppm范围内的修正值，修正后氢气浓度y：
44、y＝k*x5-10ppm时的修正系数b，10-20ppm时的修正系数c同样采用上述方式对氢气浓度y进行修正。
45、本专利技术的有益效果，通过在氢气传感器与单片机之间连接有信号放大电路的方式，便可利用信号放大电路将氢气传感器输出的氢气浓度信号进行放大，如此单片机便不容易将氢气浓度信号识别干扰信号，以此实现了对于浓度较低的氢气的检测，而另外采用在单片机内设置数据标定模块的方式，可以实现调用数据储存模块中的信息数据作为校准数据，进一步方便数据处理模块实现校准操作。
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1.一种氢气检测电路，包括单片机(1)、氢气传感器(2)、温湿度传感器(6)、电源模块(3)、数据储存模块(4)和输出模块(5)，所述氢气传感器(2)、温湿度传感器(6)、电源模块(3)、数据储存模块(4)和输出模块(5)均与单片机(1)连接，其特征在于：所述氢气传感器(2)与单片机(1)之间连接有信号放大电路(7)，以将氢气传感器(2)输出的信号放大后输入到单片机(1)内，所述单片机(1)包括：
2.根据权利要求1所述的氢气检测电路，其特征在于：所述输出模块(5)包括CAN通讯模块(51)、PWM输出模块(52)和模拟信号输出模块(53)，用于将单片机(1)输出的校准后的氢气检测信号通过CAN通讯的方式、PWM信号的方式和模拟信号的方式输出。
3.根据权利要求2所述的氢气检测电路，其特征在于：所述信号放大电路(7)包括：
4.一种自动校准方法，用于权利要求1至3任意一项所述检测电路输出的氢气浓度数据的自动校准，该方法内置于信号处理模块(13)内，其特征在于：具体步骤如下：
5.根据权利要求4所述的自动校准方法，其特征在于：所述数学
6.根据权利要求5所述的自动校准方法，其特征在于：所述数学模型中的湿度补偿处理的具体方式为：首先测量10％-90％湿度下氢气传感器的基线电阻，其次拟和出基线电阻随湿度变化的函数：
7.根据权利要求6所述的自动校准方法，其特征在于：所述数学模型中的响应函数计算的具体方式为：首先计算响应值X：
8.根据权利要求7所述的自动校准方法，其特征在于：所述数学模型中的误差修正处理的具体方式为：取部分关键氢气浓度点50％湿度下，5ppm，10ppm，20ppm三个浓度下，测量结果分别O1，O2，O3，为修正误差，计算修正系数a，b，c：
...【技术特征摘要】
1.一种氢气检测电路，包括单片机(1)、氢气传感器(2)、温湿度传感器(6)、电源模块(3)、数据储存模块(4)和输出模块(5)，所述氢气传感器(2)、温湿度传感器(6)、电源模块(3)、数据储存模块(4)和输出模块(5)均与单片机(1)连接，其特征在于：所述氢气传感器(2)与单片机(1)之间连接有信号放大电路(7)，以将氢气传感器(2)输出的信号放大后输入到单片机(1)内，所述单片机(1)包括：
2.根据权利要求1所述的氢气检测电路，其特征在于：所述输出模块(5)包括can通讯模块(51)、pwm输出模块(52)和模拟信号输出模块(53)，用于将单片机(1)输出的校准后的氢气检测信号通过can通讯的方式、pwm信号的方式和模拟信号的方式输出。
3.根据权利要求2所述的氢气检测电路，其特征在于：所述信号放大电路(7)包括：
4.一种自动校准方法，用于权利要求1至3任意一项所述检测电...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱丽萍，余献龙，蒋杰，吴信奉，丁玉莹，
申请(专利权)人：浙江大学温州研究院，
类型：发明
国别省市：
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