基于TCS208F的氢气体积分数检测仪的设计.pdf

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1、，设2011年第3O卷第2期传感器与微系统(TransducerandMierosystemTechnologies)57一计一与制造基于TCS208F的氢气体积分数检测仪的设计徐海滨，孙冬梅，程明霄(南京工业大学自动化与电气工程学院，江苏南京210009)摘要：系统采用微流量气体热导传感器TCS208F进行氢气体积分数检测，设计信号调理电路，并在传感器外部设计环境温度控制电路，以实现传感器的恒温检测。传感器输出的微弱信号经测量电桥调理输出，通过集成芯片AD708进行初级放大，经减法电路进行二次放大，最后把标准电压信号送入单片机C8051F020的测量系统进行后续处

2、理，完成氢气体积分数检测。理论研究和实验表明：该检测仪克服了传统热导传感器检测误差大、环境温度补偿困难等诸多问题，具有广阔的应用前景。关键词：热导传感器；TCS208F；恒温；信号调理中图分类号：TP212．9文献标识码：B文章编号：1000-9787(2011)02-0057-04DesignofhydrogenvolumefractiondetectorbasedonTCS208FXUHai·bin，SUNDong—mei，CHENGMing-xiao(SchoolofAutomationandElectricalEngineering，NanjingUnive

3、rsityofTechnology，Nanjing210009，China)Abstract：Thissystemusesmicro—flowgasthermalconductivesensorTCS208Fforhydrogenvolumefractiondetection．Thesignalconditioningcircuitandenvironmenttemperaturecontrolcircuitintheexternalofthesensoraredesignedinordertoachieveconstanttemperaturedetection．

4、Theweaksignaloutputedbythesensorissentoffthroughthemeasuringbridge．ItisprimarilyamplifiedbytheintegratedchipAD708，secondaryandamplifiedbythesubtractioncircuit．FinallythestandardvoltagesignaliscarriedintothemeasurementsystemofMCUC8051F020forfollowing—uptreatmenttocompletethehydrogenvolu

5、mefractiondetection．Theoreticalstudyandexperimentalresultsshowthatthedetectorovercomesmanydificultproblemsofthetraditionalthermalconductivesensorsuchaslargeerrordetection，environmentaltemperaturecompensationandSOon，ithasbroadapplicationprospects．Keywords：thermalconductivitysensor；TCS20

6、8F；constanttemperature；signalconditioning0引言积小、功耗低、热导池温度低、样气使用量少、响应迅速等优近年来，由于在工业生产、家庭安全、环境监测和医疗点，可以极大地提高检测仪的性能。等领域对气体传感器的精度、性能、稳定性方面的要求越来1微流量热导传感器TCS208F简介越高，因此，对气体传感器的研究和开发也越来越重要。TCS208F是德国HLP公司推出的一种微流量热导传气体热导检测法是最早应用于气体检测的一种方法，该方感器，在每个TCS208F的硅片里集成有金属薄膜热敏元法是利用传统热导传感器的温度随被测气体体积分数改变件，热

7、敏元件里又集成了4只电阻器R，R，R和R，这而发生相应变化这一特性实现对不同气体体积分数检测4只电阻器分别连接在TO8底座上的8个引脚上，4只电的，具有检测范围大、装置简单、价格便宜、维护方便等优阻器串联而成。R和R用于加热金属薄膜和测量金点。但是，它也存在检测灵敏度低、检测误差大、温度漂移属薄膜的温度；R和R。用于检测环境温度并进行温度补大、环境温度补偿困难、有交叉敏感现象等诸多问题。本文偿。TCS208F通过气体的扩散作用采集样气进行检测，气提出的检测仪选用的气体热导传感器是采用先进MEMS体先进入图1传感器剖面图中气室2的微型气腔(体积大工艺技术制备的新一