本實(shí)用新型涉及一種傳感器溫度補(bǔ)償電路，具體涉及一種紅外氣體傳感器溫度補(bǔ)償電路。

背景技術(shù)：

紅外原理氣體傳感器通過熱釋電探測器探測紅外光源發(fā)出的紅外線能量的變化來檢測氣體濃度值，熱釋電探測器和紅外光源組裝在氣體分析室內(nèi)，氣體分析室與電路、結(jié)構(gòu)件、密封件等組裝在一起，熱釋電探測器輸出信號十分微弱，一般需要對其進(jìn)行放大、濾波等后級處理電路，因此紅外原理氣體傳感器內(nèi)部零件種類較多、數(shù)量較多；紅外原理氣體傳感器應(yīng)用場合有室內(nèi)、室外，環(huán)境差異較大，因此紅外原理氣體傳感器需要工作在較寬的環(huán)境溫度中，當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生變化時，紅外原理氣體傳感器內(nèi)部有電子器件的溫度漂移、熱釋電探測器的溫度漂移、紅外光源的溫度漂移、塑料結(jié)構(gòu)件的熱脹冷縮等現(xiàn)象發(fā)生，導(dǎo)致紅外原理氣體傳感器測量數(shù)據(jù)出現(xiàn)誤差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型要解決的問題在于提供一種紅外氣體傳感器溫度補(bǔ)償電路，這種溫度補(bǔ)償電路為硬件補(bǔ)償，具有很強(qiáng)的實(shí)時性和可靠性，在環(huán)境溫度發(fā)生變化時，溫度敏感器件的電參數(shù)跟隨溫度的變化而變化，從而實(shí)現(xiàn)紅外氣體傳感器在不同溫度環(huán)境中工作時測量數(shù)據(jù)誤差的修正。

為了解決上述問題，本實(shí)用新型通過以下方式來實(shí)現(xiàn)。

一種紅外氣體傳感器溫度補(bǔ)償電路，設(shè)置于模擬信號前置放大電路與模擬信號輸出之間，包括反相放大電路、溫度補(bǔ)償電阻和低通濾波電路，所述反相放大電路的放大倍數(shù)根據(jù)溫度變化而變化，在溫度為25℃時，反相放大電路放大倍數(shù)為2；所述溫度補(bǔ)償電阻為NTC熱敏電阻；所述低通濾波電路為RC一階低通濾波器。

基于上述，所述反相放大電路的放大倍數(shù)與溫度值成正比例關(guān)系，運(yùn)算放大器型號為AD8661。

基于上述，所述溫度補(bǔ)償電阻為NTC熱敏電阻，其電阻常數(shù)為3380K，在溫度為25℃時，NTC熱敏電阻的電阻值為10K。

基于上述，所述低通濾波電路為RC一階低通濾波器，其時間常數(shù)為10mS，對應(yīng)的截止頻率為100Hz。

本實(shí)用新型的有益效果是：提供一種基于硬件的紅外氣體傳感器溫度補(bǔ)償電路，可使紅外氣體傳感器工作的環(huán)境溫度發(fā)生變化時，仍然可以保持檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的流程圖。

圖2為本實(shí)用新型溫度補(bǔ)償電路原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

本實(shí)用新型提供一種紅外氣體傳感器溫度補(bǔ)償電路，該電路設(shè)置于模擬信號前置放大電路與模擬信號輸出之間，對模擬信號前置放大電路的輸出信號進(jìn)行溫度補(bǔ)償；所述溫度補(bǔ)償電路包含反相放大電路、溫度補(bǔ)償電阻和低通濾波電路；所述反相放大電路的放大倍數(shù)根據(jù)溫度變化而變化，在溫度為25℃時，反相放大電路放大倍數(shù)為2；所述溫度補(bǔ)償電阻為NTC熱敏電阻；所述低通濾波電路為RC一階低通濾波器；本實(shí)用新型可以有效修正紅外氣體傳感器受環(huán)境溫度影響而產(chǎn)生的測量誤差，保證紅外氣體傳感器在不同溫度環(huán)境中工作時測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

如圖1所示，一種紅外氣體傳感器溫度補(bǔ)償電路，包含反相放大電路、溫度補(bǔ)償電阻和低通濾波電路。

所述反相放大電路的放大倍數(shù)與溫度值成正比例關(guān)系，在反相放大電路的反饋電阻上并聯(lián)了一只電容，用于濾除電路中的高頻噪聲。

所述溫度補(bǔ)償電阻為NTC熱敏電阻，其電阻常數(shù)為3380K，當(dāng)溫度為0℃、15℃、25℃、35℃和50℃時NTC熱敏電阻對應(yīng)的電阻值分別為27.22K、14.67K、10K、6.95K和4.16K，可見，在溫度為0℃-50℃范圍內(nèi)，NTC熱敏電阻的電阻值與溫度為近似線性關(guān)系。

所述低通濾波電路為RC一階低通濾波器，其時間常數(shù)為10mS，對應(yīng)的截止頻率為100Hz，可有效濾除波形上的毛刺，使輸出信號的波形更加平滑和穩(wěn)定。

如圖2所示，U9A的3腳為放大器的同相輸入端，與模擬信號前置放大電路輸出端相連，R1、R2、R3組成反相放大器，其放大倍數(shù)Av由固定電阻R1、R3和NTC熱敏電阻R2共同決定，Av=1+R1/(R2+R3)。傳感器前端的紅外光源、熱電堆探測器受溫度影響較大，且其輸出的信號與溫度成反比例關(guān)系，且呈線性比例。熱電堆探測器的輸出信號經(jīng)模擬信號前置放大電路后，信號幅度增大至1000mV左右，由于模擬信號前置放大電路受溫度影響很小，經(jīng)其放大后的信號仍然與溫度成反比例關(guān)系，令溫度為0℃、25℃時，經(jīng)前置放大電路的輸出信號幅值分別為Vi1、Vi2，由于經(jīng)溫度補(bǔ)償電路后的輸出信號在不同工作溫度時數(shù)值相同，因此Vi1和Vi2經(jīng)溫度補(bǔ)償電路后的輸出信號都為Vo，則有：Vi1*(1+R1/(R2'+R3))=Vi2*(1+R1/(R2''+R3))，式中R2'和R2''分別為NTC熱敏電阻R2在0℃和25℃時的電阻值，將R2'和R2''代入后為：Vi1*(1+R1/(27.22+R3))=Vi2*(1+R1/(10+R3))；又在溫度為25℃時，反相放大電路設(shè)計(jì)的放大倍數(shù)為2，則有：1+R1/(10+R3)=2，變換后為R1=10+R3，將R1=10+R3代入式Vi1*(1+R1/(27.22+R3))=Vi2*(1+R1/(10+R3))中，簡化后可得R3=(27.22*Vi2-18.61*Vi1)/(Vi1-Vi2)。因此，通過測量0℃和25℃時前置放大電路的輸出信號幅值Vi1和Vi2，可以確定固定電阻R1和R3的電阻值，當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生變化時，由固定電阻R1、R3和NTC熱敏電阻R2組成的帶溫度補(bǔ)償功能的反相放大器可以將最終的輸出信號補(bǔ)償為一致。

例如，當(dāng)0℃、25℃時前置放大電路的輸出信號幅值Vi1、Vi2分別為1.2V、1.0V，根據(jù)上面推導(dǎo)的公式可以計(jì)算出R3=24.44K，R1=34.44K。因此，當(dāng)環(huán)境溫度為0℃時，R2=27.22K，Vi1經(jīng)反相放大器后的輸出信號為：

Vo1=Vi1*(1+R1/(R2+R3)=1.2*(1+34.44/(27.22+24.44))=2.0V。

當(dāng)環(huán)境溫度為25℃時，R2=10K，Vi2經(jīng)反相放大器后的輸出信號為：

Vo2=Vi2*(1+R1/(R2+R3)=1.0*(1+34.44/(10+24.44))=2.0V。

可見，即使輸入信號受溫度影響有所不同，經(jīng)過帶溫度補(bǔ)償功能的反相放大器后，最終的輸出信號仍然一致，實(shí)現(xiàn)了傳感器信號受溫度影響的補(bǔ)償。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，因此，凡在本實(shí)用新型的原則之內(nèi)所作的任何修改、等同變換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。