氣體檢測傳感器概述及提供相應(yīng)的信號調(diào)理器件

3 催化燃燒式：

催化燃燒式傳感器如圖5所示。包括探測器端和補償端。通過配置外圍的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)境中的可燃氣體發(fā)生無焰燃燒，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，再經(jīng)過信號放大電路、穩(wěn)定和處理最終得到測量數(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運放兩種形式。對外部均需要精密運算放大器對輸出的信號進行調(diào)理。溫度的變化對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的檢測電路，還包括紫外光的電源驅(qū)動，風(fēng)扇控制電路等控制。嚴格的說，它是一個氣體探測器，而非傳感器。以下僅討論起信號的檢測部分。光離化后，產(chǎn)生的離子流通常在0.1nA的等級，需要微弱信號檢測技術(shù)。需超低偏流的TIA放大器，處理噪聲極為重要，如圖9所示。信號放大之后需要高精度，低噪聲的模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC。當然，也有一些傳感器將這些都處理好，提供給用戶的直接是mV級靈敏度的電壓信號。再此基礎(chǔ)上，用戶就可以通過簡單的放大電路進行處理。

圖9：微弱電流檢測TIA

AD549L：針對微弱電流信號的檢測，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，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)。

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

表1： 信號調(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，已成為環(huán)境監(jiān)測與化學(xué)分析應(yīng)用的一個重要分支，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，對后端的信號處理，也提出了挑戰(zhàn)。ADI公司一直致力于精密信號處理，其領(lǐng)先的技術(shù)及信號調(diào)理產(chǎn)品（放大器，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器等）在氣體測量的可靠性，精準性方面，帶來了出色的性能，很好的滿足這一應(yīng)用的需求。