气体检测数字桥及其检测处理方法

摘要

本发明公开了气体检测数字桥及其检测处理方法，气体检测数字桥包括气体传感器电源电路、气体传感器、信号滤波电路、双路模数转换器件和单片机，气体传感器电源电路的电压输出端和气体传感器电压输出端分别连接信号滤波电路的两个信号输入端，信号滤波电路的两个信号输出端分别连接双路模数转换器件的两个信号输入端，双路模数转换器件连接单片机。本发明采用气体检测数字桥代替模拟电桥，消除了电源电压对气体传感器测量精度的影响，本发明不需要设置放大电路等处理电路，不但减少了电路元件数量、节约了电路空间，更有利于提高有关产品的抗干扰能力、稳定性、测量精度，有利于延长其使用寿命，使产品质量得到很大的提升。

主权项

一种气体检测数字桥，其特征在于：包括气体传感器电源电路、气体传感器、信号滤波电路、双路模数转换器件和单片机，气体传感器包括固定电阻和应变电阻，气体传感器电源电路的电压输出端和气体传感器电压输出端分别连接信号滤波电路的两个信号输入端，信号滤波电路的两个信号输出端分别连接双路模数转换器件的两个信号输入端，双路模数转换器件连接单片机；所述的单片机首先对气体传感器进行零点标定和量程标定，得到气体浓度为0时气体传感器的电源电压值U_pz和气体传感器的输出电压值U_o以及气体浓度为M时气体传感器的电源电压值U_pr和气体传感器的输出电压值U_r；其次，利用欧姆定律计算气体传感器中固定电阻和应变电阻的比值，并将此比值作为虚拟的惠斯通电桥中电源正负极之间相邻的两条虚拟桥臂上的两个电阻的比值，虚拟的惠斯通电桥中正负极之间相邻的另外两条桥臂上的电阻分别为气体传感器中固定电阻和应变电阻；再次，利用虚拟的惠斯通电桥采集当前状态下气体传感器的电源电压值U_pc和气体传感器的输出电压值U_c，并利用公式计算气体传感器的理论零点输出信号值U_ct；从次，利用公式OFFSET＝U_o‑U_ct，计算气体传感器的理论零点输出电压值U_ct相对于零点标定时气体传感器的输出电压值U_o的偏移量OFFSET；最后，利用公式U_s＝U_c‑OFFSET计算当前状态下气体传感器的实际输出电压值U_s；另外，设定气体传感器输出电压与气体浓度成线性关系，利用气体浓度为0时气体传感器的输出电压值U_o以及气体浓度为M时气体传感器的输出电压值U_r，得到气体传感器实际电压值的输出直线方程进而得到当前状态下的气体浓度C，