The invention relates to a temperature compensation device for gas sensors, including monitoring of gas concentration, gas temperature change, feel the environment temperature value of the probe module; a temperature compensation for temperature sensor, signal conditioning, signal of gas concentration and environmental temperature data collection processing and data acquisition module for computer module two temperature; compensation; a temperature compensation method of gas sensors, including a temperature compensation and signal processing, two temperature compensation: the invention by a temperature compensation, realize the rough temperature compensation of gas sensor; two temperature compensation by computer, to achieve accurate temperature compensation using temperature sensitive gas sensor; the resistance near the gas sensor, realize gas sensor temperature drift variation signal acquisition; the method improves The temperature compensation effect avoids the tedious and time-consuming debugging, meanwhile, the algorithm is simple, convergent and easy to realize, thus avoiding the cost increase caused by the high complexity.
【技术实现步骤摘要】
气体传感器温度补偿装置及方法
本专利技术属于气体浓度测量
,具体涉及一种气体传感器温度补偿装置及方法。
技术介绍
气体传感器在气体浓度在线监测过程中,由于环境温度的波动,其测量值与实际值会产生一定的误差,在高精度、低浓度的气体监测过程中,环境温度的影响尤为显著。目前,气体传感器的温度补偿方法主要有基于硬件电路的温度补偿和基于神经网络的软件温度补偿这两种方式。基于硬件电路的温度补偿方法主要是通过传感器附近的温敏电阻,进行信号调理,得到与传感器温漂特性近似一致的温补电路,传感器输出与温补电路输出做差,即实现基于硬件的温度补偿。基于神经网络的软件温度补偿方法主要是通过测量气体传感器不同温度下的输出值,利用线性网络函数拟合、多次迭代,得到最小误差下的权值。结合气体传感器附件的温度传感器的测试值和迭代的权值,可以实现基于神经网络的软件温度补偿。上述传统技术中,对于基于硬件温度补偿方法,由于温补电路调试、需要调节电阻值,实现起来过程繁琐、耗时,一般只能进行粗略的温度补偿,较难实现精准地温度补偿。对于基于神经网络的软件温度补偿方法,由于神经网络算法需要建立较多的网络结构,受到软件算法的复杂度、实时性约束等因素,存在不收敛的可能性。在实现上,增加了系统软件的复杂度和耗时成本,软件结构较为复杂,对于气体浓度在线监测的实用性较差。另外对于采用两个传感器进行温度补偿,即选择一个传感器作为温度传感器,对另外一个传感器进行温度补偿,可以实现气体传感器的动态环境下的温度补偿,由于受到传感器加工工艺的限制,很难实现两个气体传感器的灵敏度特性和温度特性完全一致的情况,采用该补偿方法 ...
【技术保护点】
气体传感器温度补偿装置,其特征在于:包括用于监测气体浓度、感受气体温度高低变化、监测环境温度值的探头模块;用于一次温度补偿、温度传感器信号调理、实现气体浓度与环境温度数据采集的信号调理与数据采集模块;用于二次温度补偿的计算机模块;探头模块的信号输出端与信号调理与数据采集模块的信号输入端连接,信号调理与数据采集模块的信号输出端与计算机模块的信号输入端连接。
【技术特征摘要】
1.气体传感器温度补偿装置,其特征在于:包括用于监测气体浓度、感受气体温度高低变化、监测环境温度值的探头模块;用于一次温度补偿、温度传感器信号调理、实现气体浓度与环境温度数据采集的信号调理与数据采集模块;用于二次温度补偿的计算机模块;探头模块的信号输出端与信号调理与数据采集模块的信号输入端连接,信号调理与数据采集模块的信号输出端与计算机模块的信号输入端连接。2.根据权利要求1的气体传感器温度补偿装置,其特征在于:探头模块包括气体传感器、温敏电阻和用于直接监测环境温度值的数字式温度传感器,信号调理与数据采集模块包括硬件温度补偿电路、温度传感器的测量电路、减法电路、A/D转换器、主控单元FPGA和USB转换电路,硬件温度补偿电路的信号输入端分别与温敏电阻的信号输出端和气体传感器的信号输出端连接,温度传感器的信号输出端与温度传感器的信号调理电路的信号输入端连接,硬件温度补偿电路的气体传感器输出信号端与减法电路的(+)端连接,硬件温度补偿电路的温度补偿输出信号端与减法电路的(-)端连接,减法电路的信号输出端与A/D转换器的信号输入端连接,A/D转换器的信号输出端与主控单元FPGA的信号输入端连接,主控单元FPGA的信号输出端与USB转换电路的信号输入端连接,USB转换电路的信号输出端与计算机模块的信号输入端连接,数字式温度传感器的信号输出端与温度传感器的测量电路的信号输入端连接,温度传感器的测量电路以I2C接口与主控单元FPGA连接。3.一种如权利要求1的气体传感器温度补偿方法,其特征在于:包括以下步骤:一、一次温度补偿:①通过温敏电阻感受被测气体温度高低变化,将产生的信号传输至硬件温度补偿电路进行放大、滤波,得到与气体传感器温漂变化大体一致的输出信号;通过气体传感器对被测...
【专利技术属性】
技术研发人员:张奇,聂飞,陈练,杜寿兵,王祎玮,宁菲,胡东平,
申请(专利权)人:中国工程物理研究院总体工程研究所,
类型:发明
国别省市:四川,51
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