氣體檢測(cè)傳感器概述及提供相應(yīng)的信號(hào)調(diào)理器件

3 催化燃燒式：

催化燃燒式傳感器如圖5所示。包括探測(cè)器端和補(bǔ)償端。通過(guò)配置外圍的R1/R2/VR，使電橋平衡。采用惠斯通電橋原理，感應(yīng)電阻與環(huán)境中的可燃?xì)怏w發(fā)生無(wú)焰燃燒，使溫度使感應(yīng)電阻的阻值發(fā)生變化，打破電橋平衡，使之輸出穩(wěn)定的電信號(hào)，再經(jīng)過(guò)信號(hào)放大電路、穩(wěn)定和處理最終得到測(cè)量數(shù)。在此種應(yīng)用中，需要放大器有較高的共模抑制比，低失調(diào)電壓，可選用儀表放大器實(shí)現(xiàn)。

AD8420是低功耗90μA，寬電壓供電范圍2.7V～36V，高共模抑制（>100dB）的軌到軌輸出的儀表放大器。

4 紅外式：

熱勢(shì)電是紅外傳感器中重要的一種，其傳感器及其典型接口電路如圖7和圖8所示，框中部分是傳感器，內(nèi)部集成有JFET和CMOS運(yùn)放兩種形式。對(duì)外部均需要精密運(yùn)算放大器對(duì)輸出的信號(hào)進(jìn)行調(diào)理。溫度的變化對(duì)于此類傳感器影響較大，一般有溫度校正的環(huán)節(jié)。

5 PID光離子化式：

PID光電離式傳感器的電路部分不僅包括信號(hào)的檢測(cè)電路，還包括紫外光的電源驅(qū)動(dòng)，風(fēng)扇控制電路等控制。嚴(yán)格的說(shuō)，它是一個(gè)氣體探測(cè)器，而非傳感器。以下僅討論起信號(hào)的檢測(cè)部分。光離化后，產(chǎn)生的離子流通常在0.1nA的等級(jí)，需要微弱信號(hào)檢測(cè)技術(shù)。需超低偏流的TIA放大器，處理噪聲極為重要，如圖9所示。信號(hào)放大之后需要高精度，低噪聲的模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC。當(dāng)然，也有一些傳感器將這些都處理好，提供給用戶的直接是mV級(jí)靈敏度的電壓信號(hào)。再此基礎(chǔ)上，用戶就可以通過(guò)簡(jiǎn)單的放大電路進(jìn)行處理。

圖9：微弱電流檢測(cè)TIA

AD549L：針對(duì)微弱電流信號(hào)的檢測(cè)，它是提供了目前業(yè)界出色的超低偏流放大器，Ib僅60fA max。

AD7190是分辨率24bit，超高精度S/D型ADC，在4.7Hz吞吐率，增益128時(shí)，噪聲水平僅為8.5nV/sqrt Hz.廣泛的用于超高精度數(shù)據(jù)采樣系統(tǒng)。

對(duì)于氣體傳感器后端的信號(hào)處理，ADI提供了非常有競(jìng)爭(zhēng)力的信號(hào)調(diào)理產(chǎn)品，如上所述的運(yùn)算放大器、儀表放大器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器等。表1給出了針對(duì)不同類型的氣體傳感器對(duì)信號(hào)調(diào)理器件的主要參數(shù)需求，及其推薦器件。

表1： 信號(hào)調(diào)理要求VS氣體傳感器類型

三、綜述

有毒有害等氣體的檢測(cè)，已成為環(huán)境監(jiān)測(cè)與化學(xué)分析應(yīng)用的一個(gè)重要分支，其傳感器的發(fā)展隨著應(yīng)用的需求也在發(fā)生著變化。同時(shí)，對(duì)后端的信號(hào)處理，也提出了挑戰(zhàn)。ADI公司一直致力于精密信號(hào)處理，其領(lǐng)先的技術(shù)及信號(hào)調(diào)理產(chǎn)品（放大器，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器等）在氣體測(cè)量的可靠性，精準(zhǔn)性方面，帶來(lái)了出色的性能，很好的滿足這一應(yīng)用的需求。