雙通道集成氣體檢測(cè)信號(hào)鏈
發(fā)布時(shí)間:2020/11/10 12:41:26 訪問(wèn)次數(shù):1376
數(shù)據(jù)通常以奈奎斯特圖和波特圖形式顯示。奈奎斯特圖顯示復(fù)阻抗數(shù)據(jù),每個(gè)頻率點(diǎn)均由x軸上的實(shí)數(shù)部分和y軸上的虛數(shù)部分來(lái)繪制。這種數(shù)據(jù)表示的主要缺點(diǎn)是會(huì)丟失頻率信息。波特圖顯示阻抗幅度和相位角與頻率的關(guān)系。
傳感器靈敏度的下降與EIS測(cè)試結(jié)果的變化之間具有很強(qiáng)的相關(guān)性。圖3中的示例顯示了加速壽命測(cè)試的結(jié)果,其中電化學(xué)氣體傳感器被置于低濕度(10%RH)和較高溫度(40°C)的環(huán)境中。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,定時(shí)將傳感器從環(huán)境室中取出并放置一個(gè)小時(shí),然后進(jìn)行已知目標(biāo)氣體濃度下的基線靈敏度測(cè)試和EIS測(cè)試。測(cè)試結(jié)果清楚表明了傳感器靈敏度和阻抗之間的相關(guān)性。這種測(cè)量的缺點(diǎn)是頗費(fèi)時(shí)間,因?yàn)樵诤艿偷膩喓掌濐l率下獲得測(cè)量結(jié)果非常耗時(shí)。
計(jì)時(shí)安培法(脈沖測(cè)試)是另一種有助于分析傳感器健康狀況的技術(shù)。測(cè)量方法如下:在傳感器偏置電壓上疊加一個(gè)電壓脈沖,同時(shí)觀測(cè)流經(jīng)電化學(xué)電池的電流。脈沖幅度一般非常低(例如1 mV)且很短(例如200 ms),因此不會(huì)干擾傳感器本身。
這樣便能相當(dāng)頻繁地執(zhí)行測(cè)試,同時(shí)氣體檢測(cè)儀器保持正常運(yùn)行。在執(zhí)行更耗時(shí)的EIS測(cè)量之前,可以使用計(jì)時(shí)安培法來(lái)檢查傳感器是否已物理插入設(shè)備中,還能指示傳感器性能的變化。傳感器對(duì)電壓脈沖響應(yīng)的示例所示。
先前的傳感器探查技術(shù)已在電化學(xué)領(lǐng)域使用了數(shù)十年。然而,這些測(cè)量所需的設(shè)備通常很昂貴且笨重。從實(shí)踐和資金兩方面看,使用這種設(shè)備根本無(wú)法測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)部署的大量氣體傳感器。為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程內(nèi)置傳感器健康狀況分析,必須將診斷特性直接集成為信號(hào)鏈的一部分。
安全性和可靠性至關(guān)重要,特別是在工業(yè)環(huán)境中。在嚴(yán)苛的工業(yè)環(huán)境(例如化工廠)中運(yùn)行時(shí),有嚴(yán)格的規(guī)章來(lái)確保氣體檢測(cè)系統(tǒng)滿足這些要求并保持可靠、完整的功能。
電磁兼容性(EMC)是指不同電子設(shè)備在共同的電磁環(huán)境中正常運(yùn)行而互不干擾的能力。EMC涉及的測(cè)試有電磁輻射發(fā)射或輻射抗擾度等。輻射發(fā)射測(cè)試研究系統(tǒng)的有害輻射以幫助減少輻射,而輻射抗擾度測(cè)試會(huì)檢查系統(tǒng)在受到其他系統(tǒng)干擾的情況下保持其功能的能力。
為解決上述挑戰(zhàn),并讓客戶設(shè)計(jì)出更智能、更精確、更具競(jìng)爭(zhēng)力的氣體檢測(cè)系統(tǒng),ADI公司推出了ADuCM355 --一種針對(duì)氣體檢測(cè)和水分析應(yīng)用的單芯片電化學(xué)測(cè)量系統(tǒng)。
ADuCM355集成了兩個(gè)電化學(xué)測(cè)量通道,一個(gè)用于傳感器診斷的阻抗測(cè)量引擎,以及一個(gè)用于運(yùn)行用戶應(yīng)用程序和傳感器診斷補(bǔ)償算法的超低功耗混合信號(hào)ARM Cortex-M3微控制器。圖5顯示了ADuCM355的簡(jiǎn)化功能框圖。
對(duì)市場(chǎng)趨勢(shì)和客戶需求的了解,幫助ADI公司設(shè)計(jì)出
ADuCM355提供了克服電化學(xué)氣體檢測(cè)技術(shù)挑戰(zhàn)的手段。兩個(gè)測(cè)量通道不僅支持最常見的3電極氣體傳感器,還支持4電極傳感器配置。第四個(gè)電極既可用于診斷目的,也可以在雙重氣體傳感器中用作第二目標(biāo)氣體的工作電極。任一恒電位儀也可以配置為休眠模式以降低功耗,同時(shí)保持傳感器偏置電壓,從而減少傳感器在正常運(yùn)行之前可能需要的穩(wěn)定時(shí)間。模擬硬件加速器模塊支持傳感器診斷測(cè)量,例如電化學(xué)阻抗譜和計(jì)時(shí)安培分析法。集成的微控制器可用于運(yùn)行補(bǔ)償算法、存儲(chǔ)校準(zhǔn)參數(shù)以及運(yùn)行用戶應(yīng)用程序。ADuCM355在設(shè)計(jì)時(shí)還考慮了EMC要求,并經(jīng)過(guò)預(yù)先測(cè)試,符合EN 50270標(biāo)準(zhǔn)。
(素材來(lái)源:eccn和ttic.如涉版權(quán)請(qǐng)聯(lián)系刪除。特別感謝)
數(shù)據(jù)通常以奈奎斯特圖和波特圖形式顯示。奈奎斯特圖顯示復(fù)阻抗數(shù)據(jù),每個(gè)頻率點(diǎn)均由x軸上的實(shí)數(shù)部分和y軸上的虛數(shù)部分來(lái)繪制。這種數(shù)據(jù)表示的主要缺點(diǎn)是會(huì)丟失頻率信息。波特圖顯示阻抗幅度和相位角與頻率的關(guān)系。
傳感器靈敏度的下降與EIS測(cè)試結(jié)果的變化之間具有很強(qiáng)的相關(guān)性。圖3中的示例顯示了加速壽命測(cè)試的結(jié)果,其中電化學(xué)氣體傳感器被置于低濕度(10%RH)和較高溫度(40°C)的環(huán)境中。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,定時(shí)將傳感器從環(huán)境室中取出并放置一個(gè)小時(shí),然后進(jìn)行已知目標(biāo)氣體濃度下的基線靈敏度測(cè)試和EIS測(cè)試。測(cè)試結(jié)果清楚表明了傳感器靈敏度和阻抗之間的相關(guān)性。這種測(cè)量的缺點(diǎn)是頗費(fèi)時(shí)間,因?yàn)樵诤艿偷膩喓掌濐l率下獲得測(cè)量結(jié)果非常耗時(shí)。
計(jì)時(shí)安培法(脈沖測(cè)試)是另一種有助于分析傳感器健康狀況的技術(shù)。測(cè)量方法如下:在傳感器偏置電壓上疊加一個(gè)電壓脈沖,同時(shí)觀測(cè)流經(jīng)電化學(xué)電池的電流。脈沖幅度一般非常低(例如1 mV)且很短(例如200 ms),因此不會(huì)干擾傳感器本身。
這樣便能相當(dāng)頻繁地執(zhí)行測(cè)試,同時(shí)氣體檢測(cè)儀器保持正常運(yùn)行。在執(zhí)行更耗時(shí)的EIS測(cè)量之前,可以使用計(jì)時(shí)安培法來(lái)檢查傳感器是否已物理插入設(shè)備中,還能指示傳感器性能的變化。傳感器對(duì)電壓脈沖響應(yīng)的示例所示。
先前的傳感器探查技術(shù)已在電化學(xué)領(lǐng)域使用了數(shù)十年。然而,這些測(cè)量所需的設(shè)備通常很昂貴且笨重。從實(shí)踐和資金兩方面看,使用這種設(shè)備根本無(wú)法測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)部署的大量氣體傳感器。為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程內(nèi)置傳感器健康狀況分析,必須將診斷特性直接集成為信號(hào)鏈的一部分。
安全性和可靠性至關(guān)重要,特別是在工業(yè)環(huán)境中。在嚴(yán)苛的工業(yè)環(huán)境(例如化工廠)中運(yùn)行時(shí),有嚴(yán)格的規(guī)章來(lái)確保氣體檢測(cè)系統(tǒng)滿足這些要求并保持可靠、完整的功能。
電磁兼容性(EMC)是指不同電子設(shè)備在共同的電磁環(huán)境中正常運(yùn)行而互不干擾的能力。EMC涉及的測(cè)試有電磁輻射發(fā)射或輻射抗擾度等。輻射發(fā)射測(cè)試研究系統(tǒng)的有害輻射以幫助減少輻射,而輻射抗擾度測(cè)試會(huì)檢查系統(tǒng)在受到其他系統(tǒng)干擾的情況下保持其功能的能力。
為解決上述挑戰(zhàn),并讓客戶設(shè)計(jì)出更智能、更精確、更具競(jìng)爭(zhēng)力的氣體檢測(cè)系統(tǒng),ADI公司推出了ADuCM355 --一種針對(duì)氣體檢測(cè)和水分析應(yīng)用的單芯片電化學(xué)測(cè)量系統(tǒng)。
ADuCM355集成了兩個(gè)電化學(xué)測(cè)量通道,一個(gè)用于傳感器診斷的阻抗測(cè)量引擎,以及一個(gè)用于運(yùn)行用戶應(yīng)用程序和傳感器診斷補(bǔ)償算法的超低功耗混合信號(hào)ARM Cortex-M3微控制器。圖5顯示了ADuCM355的簡(jiǎn)化功能框圖。
對(duì)市場(chǎng)趨勢(shì)和客戶需求的了解,幫助ADI公司設(shè)計(jì)出
ADuCM355提供了克服電化學(xué)氣體檢測(cè)技術(shù)挑戰(zhàn)的手段。兩個(gè)測(cè)量通道不僅支持最常見的3電極氣體傳感器,還支持4電極傳感器配置。第四個(gè)電極既可用于診斷目的,也可以在雙重氣體傳感器中用作第二目標(biāo)氣體的工作電極。任一恒電位儀也可以配置為休眠模式以降低功耗,同時(shí)保持傳感器偏置電壓,從而減少傳感器在正常運(yùn)行之前可能需要的穩(wěn)定時(shí)間。模擬硬件加速器模塊支持傳感器診斷測(cè)量,例如電化學(xué)阻抗譜和計(jì)時(shí)安培分析法。集成的微控制器可用于運(yùn)行補(bǔ)償算法、存儲(chǔ)校準(zhǔn)參數(shù)以及運(yùn)行用戶應(yīng)用程序。ADuCM355在設(shè)計(jì)時(shí)還考慮了EMC要求,并經(jīng)過(guò)預(yù)先測(cè)試,符合EN 50270標(biāo)準(zhǔn)。
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