[发明专利]一种脉冲激励测电化学传感器寿命的方法

说明书

本发明涉及一种脉冲激励测电化学气体传感器寿命的方法，属于传感器寿命检测技术领域，本发明通过向电化学传感器发送脉冲激励，测量传感器输出的脉冲响应特定参数，从而预测电化学气体传感器寿命及性能。脉冲激励关键参数包括脉冲的电压幅值UI及脉冲宽度T1，脉冲响应特定参数包括采样测量N次的电压幅值D1、D2……DN，以及最大值DB1，次大值DB2，中值DB0，电化学传感器健康度α。本发明能够快速有效的对电化学传感器的寿命进行评估，同时对电化学传感器进行故障诊断，从而整体提高了包含电化学传感器的传感器系统的工作可靠性及稳定性，保障了煤矿安全生产环境有毒有害气体监测的准确性。

技术领域

本发明属于传感器寿命检测领域，涉及一种脉冲激励测电化学传感器寿命的方法。

背景技术

电化学气体传感器具有良好的线性输出和测量精度，并且本身功耗低、分辨率高，因此在工业领域及煤矿领域广泛应用，特别是一氧化碳、硫化氢等有毒有害气体的检测，其他检测原理的传感器往往无法做到小型化高分辨率的气体检测，因此电化学气体传感器对于工业及煤矿安全环境检测应用具有重要的作用。

经过20多年的发展，电化学气体传感器信号处理处理电路越来越精简、越科学，已能适用多种气体元件的信号处理。但是电化学传感器普遍存在寿命短的问题，一般使用寿命为1～2年，而环境湿度过大或者过小都会减少传感器的寿命。因此需要对传感器的寿命进行实时评估诊断，从而保证传感器工作的稳定性和可靠性，避免传感器系统因传感器超过寿命检测失效或误报警等原因影响煤矿安全生产。

现有技术只是对电化学传感器寿命诊断硬件电路进行了研究，而传感器寿命评估诊断方法尚无相关技术方案。评估诊断算法需要大量的传感器失效样本进行分析，从而得到寿命诊断的关键判断依据的特征参数，从而得到相应的软件算法。本发明针对传感器寿命关键特征参数的性能指标及获取方法进行公开，从而提高了传感器的寿命、故障自诊断技术水平，填补电化学传感器寿命诊断软件算法的空白。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于针对传感器寿命关键特征参数的性能指标及获取方法进行公开，从而提高了传感器的寿命、故障自诊断技术水平，填补了电化学传感器寿命诊断软件算法的空白，科学指导电化学传感器的日常维护和使用。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种脉冲激励测电化学传感器寿命的方法，包括以下步骤：

S1：对电化学传感器样本进行分析，设定脉冲激励关键参数的电压幅值UI及脉冲宽度T1；

S2：微处理器控制D/A转换模块及恒定电压电路向电化学传感器参比电极R和反电极C间输出恒定电压UR，电化学传感器检测电极S输出电流信号，电流信号经信号处理电路后输出电压UO，UO进入A/D转换电路，微处理器实时读取A/D转换结果D0；

S3：微处理器启动计时器，同时控制D/A转换模块及恒定电压电路向电化学传感器参比电极R和反电极C间发送激励脉冲，脉冲幅值为UI，电化学传感器检测电极S输出脉冲响应信号，信号经信号处理电路后进入A/D转换电路，微处理器每隔采样时间T2实时读取A/D转换结果；

S4：经过T1时间后，微处理器共采样获得N个A/D转换结果，分别为D1、D2……DN，停止计时器并清零；微处理器控制D/A转换模块及恒定电压电路向电化学传感器参比电极R和反电极C间输出恒定电压UR，电化学传感器检测电极S输出电流信号，信号经信号处理电路后进入A/D转换电路，微处理器在T3时间长度内每隔采样时间T2实时读取A/D转换结果；

S5：对D1、D2……DN共N个数据进行比较，最大值为DB1，次大值为DB2，中值为DB0；

引入脉冲响应置信值Δ1；若DB1-DB2＞Δ1，D1、D2……DN采样无效，微处理器控制D/A转换模块及恒定电压电路向电化学传感器参比电极R和反电极C间输出恒定电压UR，保持时间长度为T3；返回步骤S2；