一种飞艇使用的氦气纯度传感器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种飞艇使用的氦气纯度传感器，该传感器包括钝化膜片敏感器件、可编程门阵列器件、模数转换芯片、差分驱动电路，稳压电源电路、模数转换电压基准芯片、数码管和时钟电路；通过可编程门阵列器件对钝化膜片敏感器件所测得氦气纯度数据进行解析数据，解析数据由数码管显示或由差分驱动电路以RS485总线方式远距离传输数据。本实用新型专利技术同时具有氦气纯度在线精确测量与多点测试能力，多个传感器设备节点与监控中心可以构成规模可裁剪的区域氦气氛围纯度检测系统。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及氦气纯度检测
，具体为一种氦气纯度传感器。
技术介绍
传统的氦气纯度检测设备存在体积过大，单点测试等诸多缺点；特别在浮空器领域，希望检测设备重量越小越好，而且能够实时检测多个位置的氦气纯度，这就要有针对性的设计一款重量轻、体积小、可以实时检测氦气纯度的传感设备。早期的氦气纯度传感器采用的是普通的载气，通过惠斯顿电桥比较得出的数值经非线性校正、滤波等措施，因外围调理电路设计复杂，无法满足精度和可靠性要求。最后，传统的氦气传感器存在设计复杂、体积过大，难以实现在线实时测量的缺点；并且往往只侧重于单点测量，网络化水平不高。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种体积小、同时具有在线实时氦气纯度测量与网络化多点测试能力的氦气传感器。具体所采用的技术方案如下—种飞艇使用的氦气纯度传感器，包括钝化膜片敏感器件1、可编程门阵列器件 2、模数转换芯片3、差分驱动电路4，稳压电源电路5、模数转换电压基准芯片6、数码管7和时钟电路8 ；钝化膜片敏感器件1的模拟量输出到模数转换芯片3，模拟转化芯片3以模数转换电压基准芯片6作为参考电压，模拟转换芯片3输出信号输入到可编程门阵列器件2的I/O 口，可编程门阵列器件2的串口信号连接到差分驱动电路4，以RS485总线方式传输数据，可编程门阵列器件2的信号输出连接到数码管7显示，稳压电源电路5连接可编程门阵列器件2并向其提供电源，时钟电路8给可编程门阵列器件提供必要的时钟信号；所述钝化膜片敏感器件1采用HE007^集成化器件，所述可编程门阵列器件2采用EP1C3T100I7N器件，所述模数转换芯片3采用AD7490BRU器件，所述差分驱动电路4采用SN65LBC174A16DW和SN65LBC175AD器件，所述稳压电源电路5采用MIC37501器件，所述模数转换电压基准芯片6采用AD780器件，所述数码管7采用2BS341器件。本技术的有益技术效果是本技术同时具有氦气纯度在线精确测量与多点测试能力，多个传感器设备节点与监控中心可以构成规模可裁剪的区域氦气氛围纯度检测系统，能够更好地应用于大型氦气气室纯度监测，既可用于军事领域，也可用于民用场合，主要用于浮空器内部氦气纯度检测。多点网络化测试能够减小由于外界原因引入氦气纯度不均带来的误差。附图说明图1是本技术的原理方框图。具体实施方式以下结合附图，通过实施例对本技术作进一步地说明。实施例如图1所示，一种飞艇使用的氦气纯度传感器包括钝化膜片敏感器件1、可编程门阵列器件2、模数转换芯片3、差分驱动电路4，稳压电源电路5、模数转换电压基准芯片6、 数码管7和时钟电路8。所述钝化膜片敏感器件采用HE007^集成化器件，所述可编程门阵列器件采用EP1C3T100I7N器件，所述模数转换芯片采用AD7490BRU器件，所述差分驱动电路采用SN65LBC174A16DW和SN65LBC175AD器件，所述稳压电源电路采用MIC37501器件，所述模数转换电压基准芯片采用AD780器件，所述数码管采用2BS341器件。氦气纯度传感器的钝化膜片敏感器件1采用集成一体化敏感器件。传感膜片将进样器、色谱柱和惠斯顿电桥组合成一个一体化器件，被测氦气流入进样器，经色谱柱分离， 由于这时的气体是载气和氦气混合物，从而使得惠斯顿电桥平衡被打破，有信号输出。钝化膜片敏感器件1输出的模拟量送到模数转化芯片3转换成数字量，考虑到模数转化芯片3 的参考电压务必要稳定可靠，因此，模数转换电压基准芯片6为模数转换芯片3提供参考电压基准，保证数据转换的确定性和可靠性。经过A/D变换后的信号送到可编程门阵列器件2 的I/O 口，一方面，通过可编程门阵列器件2解析数值读取并在数码管7显示；另一方面通过可编程门阵列器件2连接到差分驱动电路4，将TTL电平的串口信号转换成差分电平的串口通讯信号输出，实现远距离和网络化传输。差分驱动电路4具有很好的电磁兼容性能，可以适用环境恶劣的电磁环境中，它的作用一是增强信号驱动能力，使信号传输距离更远； 二是RS485总线传输方式可以完成多点测试方式。模数转换电压基准芯片6 (AD780)主要作用提供AD转换参考电压，保证数值的可靠性。时钟电路8由晶体、电容构成，它的作用是给可编程门阵列器件提供必要的时钟信号，使可编程门阵列器件能够正常工作。利用多个氦气纯度传感器实施多点测试方式可以构成区域化氦气氛围纯度检测系统，这种检测系统可以是本地指示，也可以是远距离区域化监控。分布在检测系统各个检测点将检测到的氦气纯度信息通过RS485总线长距离传输到监控中心，监控中心对这些纯度信息分析之后，进行显示报警和系统控制。本技术采用ALTERA公司生产的可编程门阵列器件EP1C3T100I7N，将可编程门阵列器件与差分驱动电路集成在一起，以实现氦气纯度传感器节点网络化设计。可编程4门阵列(FPGA)内部集成锁相环，可以把外部时钟倍频，核心频率可以达到几百兆，能够满足系统需求；此外，可编程门阵列(FPGA)内部程序是并行运行，相对串行运行来说，效率更高，而且调试起来更为方便。本技术的性能参数如下1、网络化氦气纯度传感器工作温度范围-20°C +85°C，运行湿度0_95%RH ；2、纯度测量范围0 100% (V/V)；3、氦气纯度测量精度士 1 % ；4、可重复性0.2%;5、90%的响应时间<60秒；6、网路化具备RS485总线通信功能；可构成远距离区域化氦气纯度监测网络；本技术在军事、民用领域，可以用于飞艇、系留气球等浮空器产品。在纯民用方面，可用于精密印刷技术、色谱研究等氦气纯度检测。权利要求1. 一种飞艇使用的氦气纯度传感器，其特征在于包括钝化膜片敏感器件(1)、可编程门阵列器件(2)、模数转换芯片(3)、差分驱动电路0)，稳压电源电路(5)、模数转换电压基准芯片(6)、数码管(7)和时钟电路(8)；钝化膜片敏感器件(1)的模拟量输出到模数转换芯片(3)，模拟转化芯片(3 )以模数转换电压基准芯片(6 )作为参考电压，模拟转换芯片(3)输出信号输入到可编程门阵列器件(2)的I/O 口，可编程门阵列器件(2)的串口信号连接到差分驱动电路(4)，以RS485总线方式传输数据，可编程门阵列器件(2)的信号输出连接到数码管(7)显示， 稳压电源电路(5)连接可编程门阵列器件(2)并向其提供电源， 时钟电路(8)给可编程门阵列器件提供必要的时钟信号； 所述钝化膜片敏感器件(1)采用HE007^集成化器件， 所述可编程门阵列器件(2)采用EP1C3T100I7N器件， 所述模数转换芯片(3)采用AD7490BRU器件，所述差分驱动电路(4)采用SN65LBC174A16DW和SN65LBC175AD器件， 所述稳压电源电路(5)采用MIC37501器件， 所述模数转换电压基准芯片(6)采用AD780器件， 所述数码管(7)采用2BS341器件。专利摘要本技术涉及一种飞艇使用的氦气纯度传感器，该传感器包括钝化膜片敏感器件、可编程门阵列器件、模数转换芯片、差分驱动电路，稳压电源电路、模数转换电压基准芯片、数码管和时钟电路；通过可编程门阵列器件对钝化膜片敏感器件所测得氦气纯度数据进行解析数本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种飞艇使用的氦气纯度传感器，其特征在于：包括钝化膜片敏感器件（１）、可编程门阵列器件（２）、模数转换芯片（３）、差分驱动电路（４），稳压电源电路（５）、模数转换电压基准芯片（６）、数码管（７）和时钟电路（８）；钝化膜片敏感器件（１）的模拟量输出到模数转换芯片（３），模拟转化芯片（３）以模数转换电压基准芯片（６）作为参考电压，模拟转换芯片（３）输出信号输入到可编程门阵列器件（２）的Ｉ／Ｏ口，可编程门阵列器件（２）的串口信号连接到差分驱动电路（４），以ＲＳ４８５总线方式传输数据，可编程门阵列器件（２）的信号输出连接到数码管（７）显示，稳压电源电路（５）连接可编程门阵列器件（２）并向其提供电源，时钟电路（８）给可编程门阵列器件提供必要的时钟信号；所述钝化膜片敏感器件（１）采用ＨＥ００７２９集成化器件，所述可编程门阵列器件（２）采用ＥＰ１Ｃ３Ｔ１００Ｉ７Ｎ器件，所述模数转换芯片（３）采用ＡＤ７４９０ＢＲＵ器件，所述差分驱动电路（４）采用ＳＮ６５ＬＢＣ１７４Ａ１６ＤＷ和ＳＮ６５ＬＢＣ１７５ＡＤ器件，所述稳压电源电路（５）采用ＭＩＣ３７５０１器件，所述模数转换电压基准芯片（６）采用ＡＤ７８０器件，所述数码管（７）采用２ＢＳ３４１器件。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭立俊，谭剑波，杨志谦，朱弘，尤路，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第三十八研究所，
类型：实用新型
国别省市：34