一种大气气态污染物传感电路及电子设备的制作方法

1.本实用新型涉及污染物检测技术领域，尤其是涉及一种大气气态污染物传感电路及电子设备。


背景技术：

2.网格化系统采用微型化空气质量检测设备，针对城市居民区、农村乡镇、工业园区、重点工业企业、道路交通、建筑工地、区域边界、污染物传输通道等多种环境监测对象，进行大范围、高密度“网格组合布点”，结合立体监测、移动监测，形成覆盖整个区域的在线监控网格，不仅能够实时监控区域内主要污染物动态变化，快速捕捉污染源的异常排放行为并实时预警，而且通过数据分析可甄别区域污染的主要来源，对其实现靶向治理，是大气污染治理的科学有效工具。但是对于大气气态污染物检测这一应用场景而言，通常情况下被检测气体的体积浓度为ppb级(part per billion，称为十亿分比浓度)，在这样极低的浓度下，传感器的响应电流信号为na(纳安(10的负9次方))级的微弱信号。na级的微弱信号极易淹没于电路噪声中，因此需要设计一套具有采集和初步放大功能的传感电路才能确保信号能准确传递到后续的电路。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种大气气态污染物传感电路及电子设备，解决了目前的大气气态污染物检测产生的na级的微弱信号极易淹没于电路噪声中的问题。
4.第一方面，本实用新型提供的一种大气气态污染物传感电路，包括传感器，电压转化单元、信号放大单元和滤波单元，传感器与电压转化单元连接，电压转化单元与信号放大单元连接，信号放大单元和滤波单元连接；
5.所述传感器获取污染物气体浓度电流信号，电压转化单元将传感器产生的电流信号转换为电压信号，信号放大单元将电压信号放大，滤波单元根据信号频率特性对信号进行带通滤波。
6.进一步的，所述传感器为电化学传感器，包括工作电极、参考电极和反电极，工作电极和反电极间设置有闭合电信号采样电路。
7.进一步的，所述传感电路，还包括电路板间连接器、存储器、供电电源和基准电压源；传感电路、存储器、供电电源、基准电压源分别与电路板间连接器连接；
8.电路板间连接器，连接电路板之间的电源及完成通信；
9.存储器，存储各类参数；
10.供电电源，对传感电路供电；
11.基准电压源，为传感电路提供基准电压。
12.进一步的，所述信号放大单元为跨阻放大器。
13.第二方面，本实用新型还提供一种电子设备，包括上述的传感电路。
14.本实用新型的优点在于：
15.(1)通过设置电压转化单元、信号放大单元和滤波单元，将传感器产生的纳安级电流信号转换为电压信号并初步放大，而后利用根据信号频率特性配置的带通滤波器对信号进行带通滤波，消除信号频带外噪。
16.(2)电化学传感器通过与被测气体发生反应并产生与气体浓度成正比的电信号来工作。电化学传感器由工作电极、参考电极和反电极组成。穿过屏障扩散的气体与工作电极发生反应，工作电极采用氧化机理或还原机理，这些反应由针对被测气体而设计的电极材料进行催化。被测气体与工作电极反应形成与被测气体浓度成正比的电流，通过电极间连接的闭合电信号采样电路在工作电极与反电极间流动。通过测量该电流即可确定被测气体的浓度。
17.相应地，本实用新型实施例提供的一种电子设备，也同样具有上述技术效果。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本实用新型实施例提供的大气气态污染物传感电路的结构示意图；
20.1、电化学传感器；2、电压转化单元；3、信号放大单元；4、滤波单元；5、电路板间连接器；6、存储器；7、基准电压源；8、供电电源。
具体实施方式
21.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
22.本实用新型实施例中所提到的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括其他没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
23.实施例1：
24.本实用新型实施例提供了一种大气气态污染物传感电路，包括传感器1，电压转化单元2、信号放大单元3和滤波单元4，传感器1与电压转化单元2连接，电压转化单元2与信号放大单元3连接，信号放大单元3和滤波单元4连接；传感器1获取污染物气体浓度电流信号，电压转化单元2将传感器1产生的电流信号转换为电压信号，信号放大单元3将电压信号放大，滤波单元4根据信号频率特性对信号进行带通滤波。
25.传感电路将传感器产生的纳安级电流信号转换为电压信号并初步放大，而后利用根据信号频率特性配置的带通滤波器对信号进行带通滤波，消除信号频带外噪声。
26.在一种可能的实施方式中，传感器1为电化学传感器，包括工作电极、参考电极和反电极，工作电极和反电极间设置有闭合电信号采样电路。
27.电化学传感器通过与被测气体发生反应并产生与气体浓度成正比的电信号来工作。电化学传感器由工作电极、参考电极和反电极组成。穿过屏障扩散的气体与工作电极发生反应，工作电极采用氧化机理或还原机理，这些反应由针对被测气体而设计的电极材料进行催化。被测气体与工作电极反应形成与被测气体浓度成正比的电流，通过电极间连接的闭合电信号采样电路在工作电极与反电极间流动。通过测量该电流即可确定被测气体的浓度。
28.在一种可能的实施方式中，电化学传感器包括so2电化学传感器、no2电化学传感器、co电化学传感器和o3电化学传感器中的一种或多种。
29.可以检测大气中的so2、no2、co和o3。
30.在一种可能的实施方式中，传感电路，还包括电路板间连接器5、存储器6、供电电源8和基准电压源7；传感电路、存储器6、供电电源8、基准电压源7分别与电路板间连接器连接9；电路板间连接器5，连接电路板及完成通信；存储器6，存储各类参数；供电电源8，对传感电路供电；基准电压源7，为传感电路提供基准电压。
31.供电电源是针对此微信号采集应用场景专门设计，具有极低的噪声和稳定度；基准电压源具有极高的电压精度、极低的噪声和极低的温漂；存储器用于存储各个传感器的标定参数、补偿参数、修正参数以及其它的模块设置参数，具有掉电数据不丢失，数据存储时间长，可擦写次数多的特点。
32.在一种可能的实施方式中，信号放大单元3为跨阻放大器。
33.具有高带宽的优点，传输速度高。
34.实施例二：
35.本发明实施例还提供一种电子设备，该电子设备包括如上的大气气态污染物传感电路。
36.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
37.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
38.在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
39.在本实用新型所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本实用新型的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或
代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
40.又例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，再例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
41.所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
42.最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的范围。都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。