[发明专利]一种电化学传感器故障检测系统和检测方法

说明书

本发明涉及传感器技术领域，尤其是一种电化学传感器故障检测系统和检测方法系统包括偏执电压调整电路、信号处理电路和数据解析电路；其中偏执电压调整电路用于电化学传感器故障检测时偏执电压和扰动电压的控制；信号处理电路用于传感器输出信号及参考电压差分信号的处理；数据解析电路用于所述系统中相关器件参数的设置以及电化学传感器故障分析和判断。本发明能够精确控制加置在电化学传感器上的扰动电压幅值和时长，应用范围较广；该检测方法能为传感器在高、低温工作环境提供温补，确保传感器输出信号的准确性；还可准确检测出电化学传感器断路和短路故障，避免因电化学传感器故障而无法及时检测到使用环境中有毒有害气体而引发的危险情况。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，尤其是一种电化学传感器故障检测系统和检测方法。

背景技术

在气体检测行业中，对有毒气体的检测是该行业的重要组成部分。通常电化学传感器是被用来检测有毒气体的，因其具有稳定性好、抗干扰能力强、重复性好、准确定量检测等特点。当有毒敏感气体扩散进入电化学传感器内部时，便会发生氧化还原反应，其反应过程中输出的电荷载流子与敏感气体浓度成正比。多数情况下，三电极电化学传感器的检测效率、灵敏度受扰动电压影响明显，而且三电极的电化学传感器应用更为广泛。由于现有技术中，对三电极的电化学传感器短路或断路故障检测不完全，或者只是检测电化学传感器是否正常工作，部分低成本产品也没对电化学传感器断路、短路进行检测。

发明内容

为解决现有技术不能或完全检测出电化学传感器断路或短路故障，本发明提供了一种电化学传感器故障检测系统和检测方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述功能：

一种电化学传感器故障检测系统，该检测系统包括偏执电压调整电路、信号处理电路以及数据解析电路，该检测系统中包含相关电路关键器件参数的设置、信号处理和传感器故障分析和判断方法；其中，

所述偏执电压调整电路分别与所述电化学传感器、信号处理电路及数据解析电路对应连接，用于提供电化学传感器工作所需偏执电压和扰动电压的加置，也用于信号处理电路传感器信号的输入，同时为数据解析电路提供板载温度数据；

所述信号处理电路分别与偏执电压调整电路输出、参考电压以及数据解析电路对应连接，用于传感器输出信号的处理，并将模拟信号转换成数字信号；

所述数据解析电路分别与偏执电压调整电路及信号处理电路对应连接，用于偏执电压调整电路和信号处理电路关键器件参数的设置，及传感器输出数据的采集、分析和判定。

上述技术方案中，所述偏执电压调整电路为电化学传感器提供工作所需偏执电压以及扰动电压，也为数据解析电路进行电化学传感器进行温度补偿处理提供温度数据；所述信号处理电路将传感器输出电压与参考电压进行差分处理，并对信号进行放大运算后，将模拟信号转化成数字信号；所述数据解析电路可以对偏执电压调整电路和信号处理电路中关键器件参数进行设置，调整电化学传感器工作参数，并根据采集的电化学传感器数据，对传感器的工作情况进行判定；且在高温或低温环境下，对电化学传感器输出电压进行温补，确保电化学传感器检测有毒气体浓度的准确性。所述电化学传感器的工作情况包括：正常工作、短路、断路、脱落等，其中短路、断路和脱落为传感器故障情况。该方案能够准确检测出电化学传感器的故障情况，避免因电化学传感器故障而无法及时检测到使用环境中有毒有害气体而引发的危险情况；同时该方案为电化学传感器在高、低温使用环境提供温度数据，便于电化学传感器根据温度进行补偿处理，保证电化学传感器在高、低温环境中输出数据的准确性。

本发明的进一步改进，所述偏执电压调整电路包括：

电化学传感器，所述电化学传感器分别与集成芯片D1的三端对应相连；

电阻R0、电容C0，电阻R0、电容C0分别连接集成芯片D1的两端；