[发明专利]催化燃烧型气体传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化燃烧型气体传感器，尤其涉及该催化燃烧型气体传感器的电路。

背景技术

催化燃烧传感器由检测元件和补偿元件构成。检测元件是由铂丝绕制成线圈，在线圈外涂由氧化铝-氧化硅组成的膏状涂覆层，一定温度下烧结成球状多孔体，将烧结后的小球浸渍贵金属铂、钯等的盐溶液，再高温处理，使在氧化物载体上形成贵金属催化层，最后封装成元件，而补偿元件和检测元件的区别是没有催化层。

当可燃气体(如甲烷等)在检测元件表面无焰催化燃烧，燃烧热使检测元件的铂丝温度升高，电阻值相应增大。在低于10％(体积分数)情况下，空气中的可燃气体可以完全燃烧，其发热量与可燃气体的浓度成正比。空气中可燃气体的浓度越大，燃烧产生的燃烧热越多，铂丝的温度增高越大，其电阻值增加的越多。只要测定检测元件铂丝的电阻变化值，就可检测空气中可燃气体的浓度。

现有技术的催化燃烧型气体传感器工作原理如图1所示：检测元件和补偿元件串联，和外围电路构成惠斯通电桥。

外围电路给电桥提供恒压，初始状态A、B间平衡，没有压差。当检测元件与可燃气体接触时，燃烧热使检测元件温度上升(补偿元件上无燃烧，其铂丝阻值不变)，铂丝阻值增大，A的电位增高而B的电位不变，利用A、B间产生的电位差与可燃气体浓度成正比，测试可燃气体浓度。其中补偿元件的作用是补偿可燃气体催化燃烧以外的，由环境温度、电源电压和气体流速等因素所引起的偏差。例如，清洁空气的流速突然增大，元件高温小球(450℃左右)通过对流方式损失的热量会增加，小球温度会降低，但由于补偿元件和检测元件小球相似，热量损失也接近，两者热电阻会同等幅度的降低，A的电压不变，在惠斯通电桥上不会有信号输出，也就避免了由于清洁空气流速加大，导致误报情况的发生。该原理由于可燃气体在检测元件上催化燃烧热，其小球工作温度随可燃气体浓度的增大而升高。

发明内容

本发明提供了一种催化燃烧型气体传感器，通过可调电压源和电压负反馈，控制检测元件上工作电流，旨在使检测元件小球始终在恒定温度下工作。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明包括：检测元件和补偿元件；还包括：第一三极管和第二三极管；所述的第一三极管和第二三极管相同；检测元件和补偿元件的一端与第二三极管的发射极共接，补偿元件的另一端接地；第二三极管的基极与第一三极管的基极相连；第二三极管的集电极与第二三极管的基极相连，第二三极管的集电极连接第四电阻的一端，第四电阻的另一端接地；检测元件的另一端分别通过第一电阻与第一三极管的发射极相连以及通过可调电压源模块与电压负反馈电路相连；第一三极管的集电极分别与第三电阻的一端以及第二电阻的一端相连；第三电阻的另一端接地；第二电阻的另一端与电压负反馈电路模块相连；第二电阻的另一端同时和信号调理模块相连，调理后的信号向外电路输出。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：能明显降低检测元件灵敏度衰减和信号漂移，降低耗电量，延长传感器寿命。

附图说明

图1是现有技术中催化燃烧型气体传感器的电路模块图。

图2是本发明的电路模块图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

本发明包括：检测元件和补偿元件；还包括：第一三极管T1和第二三极管T2；所述的第一三极管T1和第二三极管T2相同；检测元件和补偿元件的一端与第二三极管T 2的发射极共接，补偿元件的另一端接地；第二三极管T2的基极与第一三极管T1的基极相连；第二三极管T2的集电极与第二三极管T2的基极相连，第二三极管T2的集电极连接第四电阻R4的一端，第四电阻R4的另一端接地；检测元件的另一端分别通过第一电阻R1与第一三极管T1的发射极相连以及通过可调电压源模块与电压负反馈电路相连；第一三极管T1的集电极分别与第三电阻R3的一端以及第二电阻R2的一端相连；第三电阻R3的另一端接地；第二电阻R2的另一端与电压负反馈电路模块相连；第二电阻R2的另一端同时和信号调理模块相连，调理后的信号向外电路输出。

所述的第一电阻R1、第二电阻R2以及第三电阻R3和检测、补偿元件工作时的热电阻接近；第四电阻R4的阻值大于第一电阻R1 1000倍以上。

本发明中的电压负反馈电路模块，是采用现有技术常用的电压串联或并联负反馈电路。信号调理模块，也是采用现有技术常用信号调理电路，旨在扩大信号动态范围，与后续的A/D采用电路的输入范围匹配。可调电压源也是采用现有技术常用的模块。