一种推进剂气体浓度监测传感器的制作方法

本技术涉及传感器，尤其涉及一种推进剂气体浓度监测传感器。

背景技术：

1、在工业环境中识别、检测、测量和确认气体的存在，需要气体传感器。根据区域中气体的体积和浓度，气体传感器将产生相应电位差，电位差会改变传感器内部材料的电阻值。进而根据电阻值的变化产生一个电信号，最终该电信号被测量为输出电压。气体浓度传感器是用于在不同场景中检测气体浓度的气体传感器。

2、现有技术中，车辆上安装使用的气体浓度传感器，大多是对氧气或其他有毒气体的浓度监测，且气体浓度传感器的模块化设计较少，在车辆高速行驶时，气体浓度传感器的接口处震动，不利于气体浓度的准确监测。

技术实现思路

1、技术目的：针对现有技术中的缺陷，本实用新型公开了一种推进剂气体浓度监测传感器，本实用新型的传感器结构为一体的模块化设计，结构设计小巧，便于在车辆上使用；机械接口易于拆装，可安装于动态行驶的车辆上，能够在机械不平稳条件下保持长期的可靠运行。

2、技术方案：为实现上述技术目的，本实用新型采用以下技术方案。

3、一种推进剂气体浓度监测传感器，包括：主壳体、气体浓度检测单元、信号处理单元、固定支架、旋转连接件、上盖、前端密封盖和电连接器；所述固定支架一侧通过旋转连接件固定上盖，另一侧连接主壳体的一侧，主壳体的另一侧固定前端密封盖；

4、所述电连接器、信号处理单元和气体浓度检测单元依次连接，所述电连接器设置在旋转连接件的中空腔体中，电连接器的输出接口从上盖处引出，用于输出所述推进剂气体浓度监测传感器的检测结果；电连接器的输入端与信号处理单元连接，所述主壳体中空的腔体中固定设有连接的气体浓度检测单元和信号处理单元，所述气体浓度检测单元为电化学智能传感器，气体浓度检测单元检测的气体浓度信号经过信号处理单元处理后通过电连接器输出；气体浓度检测单元靠近前端密封盖，用于在前端密封盖打开使用时检测气体浓度信息。

5、优选地，所述信号处理单元包括连接的传感器板和数据处理板，所述传感器板上设有模数转换电路、传感器信号输出电路和供电电路；所述数据处理板上设有电化学传感器、恒电位仪电路、电平保持电路和电流转电压电路；供电电路用于为恒电位仪电路、电平保持电路、电流转电压电路和模数转换电路供电；电化学传感器与恒电位仪电路、电平保持电路、电流转电压电路连接，电流转电压电路、模数转换电路、传感器信号输出电路依次连接。

6、优选地，所述电化学智能传感器的引脚1为ce引脚，作为电化学智能传感器的对电极，引脚2为we1引脚，作为电化学智能传感器的工作电极，引脚3 为re引脚，作为电化学智能传感器的参比电极。

7、优选地，所述恒电位仪电路和电流转电压电路共用运算放大器芯片u1；运算放大器芯片u1包括两部分：恒电位仪电路中的u1-a和电流转电压电路中的u1-b；

8、恒电位仪电路中，运算放大器芯片u1的引脚2通过电阻r3和电阻r2与电化学智能传感器的re引脚连接，运算放大器芯片u1的引脚3通过电阻r10与参考电压ref_1连接，运算放大器芯片u1的引脚2通过电容c2与运算放大器芯片u1的引脚3连接；运算放大器芯片u1的引脚1通过电阻r1与电化学智能传感器的ce引脚连接，运算放大器芯片u1的引脚1通过电容c1和电阻r3与运算放大器芯片u1的引脚2连接；

9、电流转电压电路中，运算放大器芯片u1的引脚5通过电阻r9与参考电压ref_1连接，运算放大器芯片u1的引脚6通过电阻r5与电化学智能传感器的we1引脚连接，运算放大器芯片u1的引脚5通过电容c8与运算放大器芯片u1的引脚6连接，运算放大器芯片u1的引脚7通过并联的电容c9和电阻r7与运算放大器芯片u1的引脚6连接，运算放大器芯片u1的引脚7通过电阻r8输出传感器输出信号s_vout。

10、优选地，所述电平保持电路包括场效应晶体管q1，场效应晶体管q1为jeft管，其型号为mmbfj177lt1p；场效应晶体管q1的栅极通过电阻r4与传感器电压信号，即3_3-vcc-sensor信号连接；场效应晶体管q1的漏极与电化学智能传感器的re引脚连接，场效应晶体管q1的源极与电化学智能传感器的we1引脚连接。

11、优选地，所述模数转换电路包括模数转换器芯片u3和mcu芯片u4；

12、所述模数转换器芯片u3的引脚1与电流转电压电路输出的传感器输出信号s_vout连接，模数转换器芯片u3的引脚2接地，模数转换器芯片u3的引脚6与参考电压ref_1连接，模数转换器芯片u3的引脚6通过电容c11与模数转换器芯片u3的引脚1连接，模数转换器芯片u3的引脚5与传感器电压信号，即3_3-vcc-sensor信号连接，模数转换器芯片u3的引脚3连接i2c1_scl_ec信号，模数转换器芯片u3的引脚4连接i2c1_sda_ec信号；

13、所述mcu芯片u4的型号为gd32f303cct6；所述mcu芯片u4的引脚42与模数转换器芯片u3的引脚3连接，mcu芯片u4的引脚43与模数转换器芯片u3的引脚4连接；mcu芯片u4的引脚45和引脚46分别输出scl_dac_mcu信号和sda_dac_mcu信号；mcu芯片u4的引脚12、引脚13和引脚14作为数据通讯口，mcu芯片u4的引脚12通过电阻r101连接txd1信号；mcu芯片u4的引脚13通过电阻r102连接rxd1信号，mcu芯片u4的引脚14连接dac_out信号。

14、优选地，所述传感器信号输出电路即为模拟电压输出电路，包括运算放大器u7和数模转换芯片，即da芯片u6；所述da芯片u6的引脚4输入sda_dac信号，即da芯片u6的引脚4通过电阻r11与mcu芯片u4的引脚46连接，da芯片u6的引脚5输入scl_dac信号，即da芯片u6的引脚5通过电阻r109与mcu芯片u4的引脚45连接，da芯片u6的引脚2和引脚6接地，da芯片u6的引脚3分别通过电容c102和电容c15接地，da芯片u6的引脚3与电压信号man_5v连接，da芯片u6的引脚1与运算放大器u7的引脚1连接，运算放大器u7的引脚3与运算放大器u7的引脚4连接，运算放大器u74输出模拟电压输出信号，即信号，信号范围为1v-4.8v。

15、优选地，所述上盖、旋转连接件、固定支架、主壳体上均设有螺纹结构，且上盖、旋转连接件、固定支架、主壳体依次实现螺纹连接。

16、有益效果：

17、（1）本实用新型的传感器为一体的模块化设计，结构设计小巧，便于在车辆上使用；机械接口易于拆装，可安装于动态行驶的车辆上，能够在机械不平稳条件下保持长期的可靠运行；

18、（2）本实用新型的传感器支持在线校准功能，每个传感器在出厂前，将其放置在敏感气体环境下进行响应曲线校准，能够保证每个传感器在工作时的测量精度；

19、（3）本实用新型的传感器响应输出电压范围设置为1~4.8v，其优点是一方面在无气体泄漏时，输出保持在1v电压，有别于设备故障时的0v输出，有助于判断传感器的工作状态是否正常，另一方面，4.8v的满量程输出电压相比于3.3v的满量程输出电压，能够使传感器在同等量程条件下，具有更高的测量精度。