雙通道集成氣體檢測信號鏈
發布時間:2020/11/10 12:41:26 訪問次數:1358
數據通常以奈奎斯特圖和波特圖形式顯示。奈奎斯特圖顯示復阻抗數據,每個頻率點均由x軸上的實數部分和y軸上的虛數部分來繪制。這種數據表示的主要缺點是會丟失頻率信息。波特圖顯示阻抗幅度和相位角與頻率的關系。
傳感器靈敏度的下降與EIS測試結果的變化之間具有很強的相關性。圖3中的示例顯示了加速壽命測試的結果,其中電化學氣體傳感器被置于低濕度(10%RH)和較高溫度(40°C)的環境中。在整個實驗過程中,定時將傳感器從環境室中取出并放置一個小時,然后進行已知目標氣體濃度下的基線靈敏度測試和EIS測試。測試結果清楚表明了傳感器靈敏度和阻抗之間的相關性。這種測量的缺點是頗費時間,因為在很低的亞赫茲頻率下獲得測量結果非常耗時。
計時安培法(脈沖測試)是另一種有助于分析傳感器健康狀況的技術。測量方法如下:在傳感器偏置電壓上疊加一個電壓脈沖,同時觀測流經電化學電池的電流。脈沖幅度一般非常低(例如1 mV)且很短(例如200 ms),因此不會干擾傳感器本身。
這樣便能相當頻繁地執行測試,同時氣體檢測儀器保持正常運行。在執行更耗時的EIS測量之前,可以使用計時安培法來檢查傳感器是否已物理插入設備中,還能指示傳感器性能的變化。傳感器對電壓脈沖響應的示例所示。
先前的傳感器探查技術已在電化學領域使用了數十年。然而,這些測量所需的設備通常很昂貴且笨重。從實踐和資金兩方面看,使用這種設備根本無法測試現場部署的大量氣體傳感器。為了實現遠程內置傳感器健康狀況分析,必須將診斷特性直接集成為信號鏈的一部分。
安全性和可靠性至關重要,特別是在工業環境中。在嚴苛的工業環境(例如化工廠)中運行時,有嚴格的規章來確保氣體檢測系統滿足這些要求并保持可靠、完整的功能。
電磁兼容性(EMC)是指不同電子設備在共同的電磁環境中正常運行而互不干擾的能力。EMC涉及的測試有電磁輻射發射或輻射抗擾度等。輻射發射測試研究系統的有害輻射以幫助減少輻射,而輻射抗擾度測試會檢查系統在受到其他系統干擾的情況下保持其功能的能力。
為解決上述挑戰,并讓客戶設計出更智能、更精確、更具競爭力的氣體檢測系統,ADI公司推出了ADuCM355 --一種針對氣體檢測和水分析應用的單芯片電化學測量系統。
ADuCM355集成了兩個電化學測量通道,一個用于傳感器診斷的阻抗測量引擎,以及一個用于運行用戶應用程序和傳感器診斷補償算法的超低功耗混合信號ARM Cortex-M3微控制器。圖5顯示了ADuCM355的簡化功能框圖。
對市場趨勢和客戶需求的了解,幫助ADI公司設計出
ADuCM355提供了克服電化學氣體檢測技術挑戰的手段。兩個測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,同時保持傳感器偏置電壓,從而減少傳感器在正常運行之前可能需要的穩定時間。模擬硬件加速器模塊支持傳感器診斷測量,例如電化學阻抗譜和計時安培分析法。集成的微控制器可用于運行補償算法、存儲校準參數以及運行用戶應用程序。ADuCM355在設計時還考慮了EMC要求,并經過預先測試,符合EN 50270標準。
(素材來源:eccn和ttic.如涉版權請聯系刪除。特別感謝)
數據通常以奈奎斯特圖和波特圖形式顯示。奈奎斯特圖顯示復阻抗數據,每個頻率點均由x軸上的實數部分和y軸上的虛數部分來繪制。這種數據表示的主要缺點是會丟失頻率信息。波特圖顯示阻抗幅度和相位角與頻率的關系。
傳感器靈敏度的下降與EIS測試結果的變化之間具有很強的相關性。圖3中的示例顯示了加速壽命測試的結果,其中電化學氣體傳感器被置于低濕度(10%RH)和較高溫度(40°C)的環境中。在整個實驗過程中,定時將傳感器從環境室中取出并放置一個小時,然后進行已知目標氣體濃度下的基線靈敏度測試和EIS測試。測試結果清楚表明了傳感器靈敏度和阻抗之間的相關性。這種測量的缺點是頗費時間,因為在很低的亞赫茲頻率下獲得測量結果非常耗時。
計時安培法(脈沖測試)是另一種有助于分析傳感器健康狀況的技術。測量方法如下:在傳感器偏置電壓上疊加一個電壓脈沖,同時觀測流經電化學電池的電流。脈沖幅度一般非常低(例如1 mV)且很短(例如200 ms),因此不會干擾傳感器本身。
這樣便能相當頻繁地執行測試,同時氣體檢測儀器保持正常運行。在執行更耗時的EIS測量之前,可以使用計時安培法來檢查傳感器是否已物理插入設備中,還能指示傳感器性能的變化。傳感器對電壓脈沖響應的示例所示。
先前的傳感器探查技術已在電化學領域使用了數十年。然而,這些測量所需的設備通常很昂貴且笨重。從實踐和資金兩方面看,使用這種設備根本無法測試現場部署的大量氣體傳感器。為了實現遠程內置傳感器健康狀況分析,必須將診斷特性直接集成為信號鏈的一部分。
安全性和可靠性至關重要,特別是在工業環境中。在嚴苛的工業環境(例如化工廠)中運行時,有嚴格的規章來確保氣體檢測系統滿足這些要求并保持可靠、完整的功能。
電磁兼容性(EMC)是指不同電子設備在共同的電磁環境中正常運行而互不干擾的能力。EMC涉及的測試有電磁輻射發射或輻射抗擾度等。輻射發射測試研究系統的有害輻射以幫助減少輻射,而輻射抗擾度測試會檢查系統在受到其他系統干擾的情況下保持其功能的能力。
為解決上述挑戰,并讓客戶設計出更智能、更精確、更具競爭力的氣體檢測系統,ADI公司推出了ADuCM355 --一種針對氣體檢測和水分析應用的單芯片電化學測量系統。
ADuCM355集成了兩個電化學測量通道,一個用于傳感器診斷的阻抗測量引擎,以及一個用于運行用戶應用程序和傳感器診斷補償算法的超低功耗混合信號ARM Cortex-M3微控制器。圖5顯示了ADuCM355的簡化功能框圖。
對市場趨勢和客戶需求的了解,幫助ADI公司設計出
ADuCM355提供了克服電化學氣體檢測技術挑戰的手段。兩個測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,同時保持傳感器偏置電壓,從而減少傳感器在正常運行之前可能需要的穩定時間。模擬硬件加速器模塊支持傳感器診斷測量,例如電化學阻抗譜和計時安培分析法。集成的微控制器可用于運行補償算法、存儲校準參數以及運行用戶應用程序。ADuCM355在設計時還考慮了EMC要求,并經過預先測試,符合EN 50270標準。
(素材來源:eccn和ttic.如涉版權請聯系刪除。特別感謝)