催化燃烧型气体传感器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种催化燃烧型气体传感器，包括：检测元件和补偿元件；还包括：相同的两个三极管；检测元件和补偿元件的一端与第二三极管的发射极共接，补偿元件的另一端接地；第二三极管的基极与第一三极管的基极相连；第二三极管的集电极与第二三极管的基极相连，第二三极管的集电极连接第四电阻的一端，第四电阻的另一端接地；检测元件的另一端分别通过第一电阻与第一三极管的发射极相连以及通过可调电压源模块与电压负反馈电路相连；第一三极管的集电极分别与第三电阻的一端以及第二电阻的一端相连；第三电阻的另一端接地；第二电阻的另一端与电压负反馈电路模块相连；第二电阻的另一端同时和信号调理模块相连。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及ー种催化燃烧型气体传感器，尤其涉及该催化燃烧型气体传感器的电路。
技术介绍
催化燃烧传感器由检测元件和补偿元件构成。检测元件是由钼丝绕制成线圈，在线圈外涂由氧化铝-氧化硅组成的膏状涂覆层，一定温度下烧结成球状多孔体，将烧结后的小球浸溃贵金属钼、钯等的盐溶液，再高温处理，使在氧化物载体上形成贵金属催化层，最后封装成元件，而补偿元件和检测元件的区别是没有催化层。当可燃气体(如甲烷等)在检测元件表面无焰催化燃烧，燃烧热使检测元件的钼丝温度升高，电阻值相应増大。在低于10% (体积分数)情况下，空气中的可燃气体可以完全燃烧，其发热量与可燃气体的浓度成正比。空气中可燃气体的浓度越大，燃烧产生的燃烧热越多，钼丝的温度增高越大，其电阻值増加的越多。只要測定检测元件钼丝的电阻变化值，就可检测空气中可燃气体的浓度。现有技术的催化燃烧型气体传感器工作原理如图I所示检测元件和补偿元件串联，和外围电路构成惠斯通电桥。外围电路给电桥提供恒压，初始状态A、B间平衡，没有压差。当检测元件与可燃气体接触吋，燃烧热使检测元件温度上升(补偿元件上无燃烧，其钼丝阻值不变)，钼丝阻值増大，A的电位增高而B的电位不变，利用A、B间产生的电位差与可燃气体浓度成正比，测试可燃气体浓度。其中补偿元件的作用是补偿可燃气体催化燃烧以外的，由环境温度、电源电压和气体流速等因素所引起的偏差。例如，清洁空气的流速突然増大，元件高温小球(450°C左右)通过对流方式损失的热量会増加，小球温度会降低，但由于补偿元件和检测元件小球相似，热量损失也接近，两者热电阻会同等幅度的降低，A的电压不变，在惠斯通电桥上不会有信号输出，也就避免了由于清洁空气流速加大，导致误报情况的发生。该原理由于可燃气体在检测元件上催化燃烧热，其小球工作温度随可燃气体浓度的增大而升高。
技术实现思路
本技术提供了 一种催化燃烧型气体传感器，通过可调电压源和电压负反馈，控制检测元件上工作电流，g在使检测元件小球始終在恒定温度下工作。为了解决上述技术问题，本技术是通过以下技术方案实现的本技术包括检测元件和补偿元件；还包括第一三极管和第二三极管；所述的第一三极管和第二三极管相同；检测元件和补偿元件的一端与第二三极管的发射极共接，补偿元件的另一端接地；第二三极管的基极与第一三极管的基极相连；第二三极管的集电极与第二三极管的基极相连，第二三极管的集电极连接第四电阻的一端，第四电阻的另一端接地；检测元件的另一端分别通过第一电阻与第一三极管的发射极相连以及通过可调电压源模块与电压负反馈电路相连；第一三极管的集电极分别与第三电阻的一端以及第ニ电阻的一端相连；第三电阻的另一端接地；第二电阻的另一端与电压负反馈电路模块相连；第二电阻的另一端同时和信号调理模块相连，调理后的信号向外电路输出。与现有技术相比，本技术的有益效果是能明显降低检测元件灵敏度衰减和信号漂移，降低耗电量，延长传感器寿命。附图说明图I是现有技术中催化燃烧型气体传感器的电路模块图。图2是本技术的电路模块图。具体实施方式以下结合附图与具体实施方式对本技术作进ー步详细描述本技术包括检测元件和补偿元件；还包括第一三极管Tl和第二三极管T2 ;所述的第一三极管Tl和第二三极管T2相同；检测元件和补偿元件的一端与第二三极管T2的发射极共接，补偿元件的另一端接地；第二三极管T2的基极与第一三极管Tl的基极相连；第二三极管T2的集电极与第二三极管T2的基极相连，第二三极管T2的集电极连接第四电阻R4的一端，第四电阻R4的另一端接地；检测元件的另一端分别通过第一电阻Rl与第一三极管Tl的发射极相连以及通过可调电压源模块与电压负反馈电路相连；第一三极管Tl的集电极分别与第三电阻R3的一端以及第二电阻R2的一端相连；第三电阻R3的另一端接地；第二电阻R2的另一端与电压负反馈电路模块相连；第二电阻R2的另ー端同时和信号调理模块相连，调理后的信号向外电路输出。所述的第一电阻R1、第二电阻R2以及第三电阻R3和检测、补偿元件工作时的热电阻接近；第四电阻R4的阻值大于第一电阻R I 1000倍以上。本技术中的电压负反馈电路模块，是采用现有技术常用的电压串联或并联负反馈电路。信号调理模块，也是采用现有技术常用信号调理电路，_在扩大信号动态范围，与后续的A/D采用电路的输入范围匹配。可调电压源也是采用现有技术常用的模块。本技术和以前的工作原理有所不同，检测元件采用恒温工作模式，即在检测可燃气体的时候，通过恒温控制电路，自动调节检测元件的加热电流，使之处于恒温状态。输出信号取自催化传感元件工作电流的变化量。本技术应用了ー个镜像电流源设计，采用完全対称的晶体管Tl和T2，參数完全相同，其中R4的阻值大于检测和补偿元件的热电阻(两者热电阻值接近)1000倍以上，电路中其它电阻与检测和补偿元件的热电阻接近。设流过晶体管Tl基射极电压为Vbei，发射极电流Ια，基极电流Ibl ;流过晶体管Τ2基射极电压为VBE2，发射极电流Ic2，基极电流Ib2。由于两个晶体管基极电位相同，则有Il*R_*fr+VBE2 = IC1 *RI+VbeiO由于两个晶体管參数完全相同，Vbe2 = Vbei,则有11* !元件=!ci*R1 即通过Rl的电流Ici是检测元件工作电流Il的镜像，有,熟· - —3 :: ； = '............................................................' ' ^ 1Ici通过R3转换为电压采样信号，通过负反馈调节检测元件工作电流II。具体エ作过程是首先通过负反馈电路调整检测元件工作电流II，使流经检测元件的电流等于其额定工作电流，检测元件处于初始工作状态，工作温度为450°C左右。当检测可燃气体吋，可燃气体在检测元件表面发生催化燃烧反应，使检测元件催化多孔小球表面温度升高，迅速传递给内部的钼丝，使钼丝温度升高阻值增大，即増大。检测元件工作电流Il的降低通过其镜像，流过Rl的电流Ia得到体现，Ici通过R3转换为电压采样信号，通过负反馈电路，更大幅度的降低检测元件工作电流11，使Rs3Kft恢复到初始值，保证检测元件恒温工作。同时，通过电压采样信号，可以获得和检测元件工作电流减小幅值一一对应的电压信号，事先采用标准浓度可燃气体确定出两者线性关系，由此信号可以反算出实际可燃气体浓度。在传统的惠斯通电桥工作状态下，由于检测和补偿元件串联电路上加的是恒压，检测元件热电阻増大，其工作电流也会降低，对催化多孔小球表面温度的影响是负向的，即降低小球表面温度。但可燃气体催化燃烧产生的热量，对小球表面温度升高的效应远远大于前者，其叠加的效果仍是检测元件催化小球表面温度升高，钼丝阻值増大。而本技术为了保持检测元件催化小球、内部钼丝的温度恒定，为达到这点，电路中通过反馈对检测元·件工作电流的降低幅度要大的多。另外，由于R4的阻值很大，使Ic2远小12，对Il的分流作用可以忽略不计，则有Il ^ 12，及通过检测元件和补偿元件的电流基本相同。补偿元件在惠斯通电桥中的补偿作用同样得到保留。例如，当有小幅度的环境温度升高，工作元件和补偿元件的温度同时升高，由于两元件的工作小本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种催化燃烧型气体传感器，包括：检测元件和补偿元件；其特征在于还包括：第一三极管和第二三极管；所述的第一三极管和第二三极管相同；检测元件和补偿元件的一端与第二三极管的发射极共接，补偿元件的另一端接地；第二三极管的基极与第一三极管的基极相连；第二三极管的集电极与第二三极管的基极相连，第二三极管的集电极连接第四电阻的一端，第四电阻的另一端接地；检测元件的另一端分别通过第一电阻与第一三极管的发射极相连以及通过可调电压源模块与电压负反馈电路相连；第一三极管的集电极分别与第三电阻的一端以及第二电阻的一端相连；第三电阻的另一端接地；第二电阻的另一端与电压负反馈电路模块相连；第二电阻的另一端同时和信号调理模块相连，调理后的信号向外电路输出。

【技术特征摘要】
1.一种催化燃烧型气体传感器，包括检测元件和补偿元件；其特征在于还包括第一三极管和第二三极管；所述的第一三极管和第二三极管相同；检测元件和补偿元件的一端与第二三极管的发射极共接，补偿元件的另一端接地；第二三极管的基极与第一三极管的基极相连；第二三极管的集电极与第二三极管的基极相连，第二三极管的集电极连接第四电阻的一端，第四电阻的另一端接地；检测元件的另一端分别通过第一电阻与第一三极管的发射极相连以及...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑锐，
申请(专利权)人：上海恩尼克思工业仪器有限公司，
类型：实用新型
国别省市：