低功耗有毒气体探测器的设计

2014-01-11 10:57:22来源: ofweek 关键字:有毒气体探测器  传感器  电池寿命
  在美国,国家职业安全与健康研究所(NIOSH)和美国政府工业卫生学家会议(ACGIH)已规定了许多有毒工业气体的短时间和长时间接触限值。“阈限值—时间加权平均值”(TLV-TWA)是指大多数工人可以在正常8小时工作日内反复接触而不会受到有害影响的时间加权平均浓度。“阈限值—短时间接触限值”(TLV-STEL)是指大多数工人可以短时间接触而不会受到刺激或伤害的浓度。“立即威胁生命或健康的浓度”(IDLHC)是一种限制性浓度,它会对生命立即或缓慢产生威胁,导致不可逆转的健康损害,或者影响工人独立逃生的能力。表1列出了几种常见气体的限值。

表1. 几种常见气体的限值

  对于检测或测量有毒气体浓度的仪器电化学传感器能够提供多项优势。大多数传感器都是针对特定气体而设计,可用分辨率小于气体浓度的百万分之一(1 PPM),所需工作电流极小,非常适合便携式电池供电的仪器。电化学传感器的一个重要特性是响应缓慢:首次上电后,传感器可能需要数分钟时间才能建立至最终输出值;暴露于中间量程的气体浓度时,传感器可能需要25到40秒时间才能达到最终输出值的90%。

  本文描述一种使用电化学传感器的便携式一氧化碳(CO)探测器。一氧化碳的IDLH浓度远高于大多数其它有毒气体,处理起来相对更安全。但一氧化碳仍然属于致命性气体,测试本文所述电路时应极其小心并采取适当的通风措施。

 CO-AX一氧化碳传感器

图1. CO-AX一氧化碳传感器

  图1所示为 Alphasense公司的CO-AX传感器。表2是CO-AX传感器技术规格摘要

 

表2. CO-AX传感器技术规格

  对于这种应用中的便携式仪表,实现最长的电池寿命是最重要的目标,因此,必须将功耗降到最低,这一点至关重要。在典型的低功耗系统中,测量电路上电后执行一次测量,然后关断进入长时间待机状态。然而,在这种应用中,由于电化学传感器的时间常数很长,测量电路必须始终保持上电状态。幸运的是,因为响应缓慢,所以我们可以使用微功耗放大器、高值电阻和低频滤波器,从而将约翰逊噪声和1/f噪声降至最低。此外,单电源供电可避免双极性电源的功率浪费现象。

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关键字:有毒气体探测器  传感器  电池寿命

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2014/0111/article_8524.html
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