一种智能有毒气体传感器模块的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及有毒气体检测技术领域，尤其涉及一种带有有毒气体传感器失效检测和集有毒气体、温湿度测量的有标准总线输出的智能型有毒气体传感器模块。
【背景技术】
[0002]有毒气体探测器是石化、化工生产装置区必不可少的仪器设施，有毒气体探测器主要包括:探测器主控电路、气敏器件(大部分都是电化学有毒气体传感器)、与探测器主控电路和气敏器件连接的气体传感器信号处理电路。有毒气体探测器通过主控电路控制气敏器件对周围大气中的进行检测，并通过气体传感器信号处理电路对检测数据进行处理，以获得有毒气体浓度，从而对该区域的人员起到安全警示作用。
[0003]目前常规的有毒气体探测器采用的气敏器件大部分都是电化学有毒气体传感器，其工作原理是利用气敏电极或者气体扩散电极等构成一系列电池测量各种气体含量，被测气体将电解液分解成阴阳带电离子，通过电极将信号传出。它的优点是:反映速度快、准确(可用于ppm级)、稳定性好、能够定量检测。但电化学气体传感器大都是以水溶液作为电解质，电解质的蒸发或污染，常会导致传感器的信号下降，使用寿命缩短；由于在空气中有被测气体物质存在，因此传感器一旦被启封，就视为参加了使用，传感器中的有效成分持续被消耗，即使没用于测量，它的生命也在缩短；电化学型气体传感器的寿命期望值为2年，使用不当它的寿命可能更短，因此如何检测传感器是否失效成为使用电化学传感器的关键，但大部分现有有毒气体探测器只有通过通入目标检测气体检测是否有信号输出才能判断传感器是否失效，而不能自动判断预知传感器是否失效。
[0004]另外，大部分有毒气体探测器的气体传感器信号处理电路和探测器的主控板是集成在一起，而气体传感器则是插接在气体传感器信号处理电路上，由于气体传感器的易耗损性，以及待测环境中有毒气体的不同种类，需要适时地更换气体传感器，当更换气体传感器时，需要将探测器主控电路一起重新标定仪表校验和设置被测气体种类、浓度参考值等参数，造成更换气体传感器的诸多不便。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型通过提供一种智能有毒气体传感器模块，解决了现有技术中有毒气体探测器不能自动判断预知有毒气体传感器是否失效、以及有毒气体传感器信号处理电路和主控板集成在一起而使得有毒气体传感器更换不便的技术问题，该传感器模块能够独立检测有毒气体传感器是否失效，且有毒气体传感器更换灵活方便。
[0006]本实用新型提供了一种智能有毒气体传感器模块，包括壳体，所述传感器模块还包括:设置在所述壳体中的电化学有毒气体传感器、第一电路板和第二电路板，以及设置在所述壳体外的接口单元；
[0007]所述电化学有毒气体传感器与所述第一电路板相连，所述第一电路板上设置有传感器信号处理及失效检测电路，用于对所述电化学有毒气体传感器的电极信号进行初步处理，以获得初步处理信号；
[0008]所述第二电路板通过可插拔的接插件与所述第一电路板相连，所述第二电路板上设置有主控制电路，用于对所述传感器模块进行信号控制处理;其中，所述信号控制处理包括:对所述初步处理信号进行处理以获取有毒气体浓度和/或所述电化学有毒气体传感器的失效状态；
[0009]所述接口单元与所述第二电路板连接，用于连接气体探测器主机。
[0010]可选的，所述传感器模块还包括:
[0011]设置在所述第二电路板上的温湿度数字传感器，用于对环境的温湿度进行测量。
[0012]可选的，所述传感器信号处理及失效检测电路包括:恒电位子电路，以及分别与所述恒电位子电路连接的传感器失效检测激励子电路和信号放大子电路；
[0013]所述恒电位子电路用于控制所述电化学有毒气体传感器的敏感电极的工作电位，以使所述敏感电极的工作电位满足预设条件;所述恒电位子电路还用于在所述敏感电极的工作电位满足所述预设条件时，将所述电化学有毒气体传感器的工作电极输出的电流信号转换为电压信号；
[0014]所述传感器失效检测激励子电路用于向所述恒电位子电路输出一激励信号，以在所述恒电位子电路的输出端获得脉冲信号；
[0015]所述信号放大子电路用于对所述电压信号和/或所述脉冲信号进行放大处理。
[0016]可选的，所述传感器信号处理及失效检测电路还包括:与所述恒电位子电路连接的参比电位生成子电路；
[0017]所述参比电位生成子电路用于生成一参比电位，并传输至所述恒电位子电路，以使所述恒电位子电路基于所述参比电位控制调整所述电化学有毒气体传感器的敏感电极的工作电位，使得所述敏感电极的工作电位与所述参比电位之间的电位差保持在预设范围内。
[0018]可选的，所述传感器信号处理及失效检测电路还包括:传感器温度曲线补偿子电路，用于对所述电化学有毒气体传感器的温度曲线进行补偿。
[0019]可选的，所述主控制电路包括:微处理器，以及与所述微处理器连接的模数转换采样子电路；
[0020]所述第一电路板依次连接所述模数转换采样子电路和所述微处理器；
[0021]所述初步处理信号为模拟信号，所述模数转换采样子电路用于将所述初步处理信号转换为数字信号并传输至所述微处理器；
[0022]所述微处理器用于对所述数字信号进行处理以获取有毒气体浓度和/或所述电化学有毒气体传感器的失效状态。
[0023]可选的，所述主控制电路还包括:与所述微处理器连接的非易失性数据存储器，用于记录所述传感器模块的设置参数信息；其中，所述设置参数信息包括所述传感器模块的标定状态和工作状态。
[0024]可选的，所述主控制电路还包括:与所述微处理器连接的非线性补偿子电路，用于对所述初步处理信号进行非线性补偿。
[0025]可选的，所述主控制电路配置有一路TTL串行通讯接口，用于输出所述电化学有毒气体传感器测得的有毒气体浓度值和所述温湿度数字传感器测得的温湿度数值;所述TTL串行通讯接口还用于对所述传感器模块进行参数设置和标定。
[0026]可选的，所述接口单元具体为通用的接口插针，包括:导向插针和数据传输插针；所述数据传输插针与所述主控制电路的信号输出端相连。
[0027]本实用新型中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点:
[0028]由于在本实用新型中，有毒气体传感器模块，包括:壳体，设置在所述壳体中的电化学有毒气体传感器、第一电路板和第二电路板，以及设置在所述壳体外的接口单元;所述电化学有毒气体传感器与所述第一电路板相连，所述第一电路板上设置有传感器信号处理及失效检测电路，用于对所述电化学有毒气体传感器的电极信号进行初步处理，以获得初步处理信号;所述第二电路板通过可插拔的接插件与所述第一电路板相连，所述第二电路板上设置有主控制电路，用于对所述传感器模块进行信号控制处理;其中，所述信号控制处理包括:对所述初步处理信号进行处理以获取有毒气体浓度和/或所述电化学有毒气体传感器的失效状态;所述接口单元与所述第二电路板连接，用于连接气体探测器主机。也就是说，通过在毒气体传感器模块增设气体传感器失效检测功能，使得其能够独立检测有毒气体传感器是否失效；以及通过将设置电化学有毒气体传感器的电路板与设置主控制电路的电路板分开且可插拔连接设置，在更换有毒气体传感器时不会对主控制电路造成影响，使得有毒气体传感器更换更加灵活方便;有效地解决了现有技术中有毒气体探测器不能自动判断预知有毒气体传感器是否失效、以及