ADI專(zhuān)家解讀氣體監測技術(shù)趨勢和解決方案

　　Brian指出：“環(huán)境監測是一個(gè)高成長(cháng)的市場(chǎng)，因為大家都對身處的環(huán)境和危害身體健康、生命安全的部分越來(lái)越重視。在氣體監測儀器產(chǎn)品方面，很多中國儀器儀表中小企業(yè)產(chǎn)品賣(mài)得不錯，目前是一個(gè)百家爭鳴的狀況。”

　　氣體監測儀系統設計挑戰分析

　　圖3所示這種毒氣監測器系統可以讓工人隨身攜帶，也可每隔一定距離安裝在工作現場(chǎng)。多數便攜式低功耗有毒氣體檢測器都是以電化學(xué)傳感器為基礎的，涵蓋工業(yè)環(huán)境中的多數常見(jiàn)氣體，比如一氧化碳(CO)、二氧化硫(SO2)、硫化氫(H2S)、和二氧化氮(NO2)。與其他有毒氣體監測方法相比，電化學(xué)傳感器具有功耗低、交叉靈敏度低、長(cháng)期穩定性出色等特點(diǎn)，非常適合電池供電的便攜式應用?！　?/p>

 

　　對于圖3中的電化學(xué)傳感器，工作電極(WE)檢測有毒氣體，并根據氣體濃度按比例產(chǎn)生電流，參考電極(RE)使工作電極的電壓保持穩定，以便傳感器工作于線(xiàn)性范圍之內，輔助電極(CE)可以使WE節點(diǎn)上產(chǎn)生的電流達到平衡。恒電位電路保持RE節點(diǎn)電壓，并提供CE節點(diǎn)產(chǎn)生的電流。I/V電路把電流信號轉換為電壓信號傳送至ADC(無(wú)論是集成在MCU中還是分立式)。包括LCD和鍵陣列在內的人機接口用于系統設置和顯示。LED、蜂鳴器和振動(dòng)電機有助于提高警報的可靠性。

　　“氣體監測技術(shù)的瓶頸在于氣體傳感器本身。因為氣體傳感器技術(shù)上的限制，就使得可以輸入的信號比較微弱。很多放大器可能會(huì )有誤差，這就可能會(huì )對偏置電流造成問(wèn)題。如果本身器件的噪聲誤差已經(jīng)大于傳感器感測到的信號，那么測量的結果一定是不準的。”

　　Brian進(jìn)一步指出：“如檢測PM2.5時(shí)可能會(huì )用光的方式，即光電二極管也會(huì )產(chǎn)生非常小的電流，還有它本身的功耗。而我們一旦安置了氣體監測儀器之后，通常希望能夠長(cháng)時(shí)間的穩定，且不需要經(jīng)過(guò)校準就能夠長(cháng)時(shí)間使用，所以氣體監測儀器的功耗和可靠度要很好。低功耗、高可靠性、降低噪聲是氣體監測器系統設計所面臨的主要挑戰。”

　　1、 低功耗——由于有毒氣體檢測需要在盡可能無(wú)需維護的情況下持續地對環(huán)境進(jìn)行監控。因而，盡量延長(cháng)電池壽命對這種應用來(lái)說(shuō)是非常重要的。由于電化學(xué)氣體傳感器只需極少電流即可工作，因此剩下的信號調理和數據傳輸電路在實(shí)現系統低功耗方面發(fā)揮著(zhù)關(guān)鍵作用。

　　2、 高可靠性——在某些工業(yè)環(huán)境中，人的生命依賴(lài)于有毒氣體檢測器，為此這些檢測器需要高度可靠。高精度、抗干擾能力以及出色的長(cháng)期穩定性，這些都是設計過(guò)程中需要考慮的重要因素。為了實(shí)現這一目標，就需要精確、強健、低漂移的信號鏈。

　　3、 降低噪聲——為了充分發(fā)揮電化學(xué)傳感器的動(dòng)態(tài)范圍的優(yōu)勢，在設計信號鏈時(shí)需要考慮降噪問(wèn)題。

　　高分辨率、低噪聲、低功耗的ADI氣體監測最新方案

　　針對以上客戶(hù)在實(shí)際系統設計過(guò)程中所遇到的挑戰，ADI提供了完整多樣的信號鏈器件、最新的實(shí)驗室電路原理圖、物料清單和演示電路板，幫助客戶(hù)能夠以最快時(shí)間完成自己產(chǎn)品的設計并快速推向市場(chǎng)。相比較其他廠(chǎng)商的單片集成方案，ADI的分立方案帶來(lái)了設計靈活的天然優(yōu)勢。在一些干擾較大的工作環(huán)境，其方案的靈活性還可以方便客戶(hù)完成抗干擾的產(chǎn)品設計。