一种PID传感器的自参考校准结构及自参考校准方法与流程

本发明涉及pid传感器，具体的说，是涉及一种pid传感器的自参考校准结构及自参考校准方法。

背景技术：

1、光离子化传感器(pid传感器)是应用最广泛的气体检测技术之一，pid传感器是检测环境空气中的各种挥发性有机化合物(voc)最有效的方式之一，其具有极快的响应速度和极高的分辨率，在环境保护、石油化工等方面应用广泛。pid传感器采用紫外灯(uv)光源将检测空间的有机化合物(voc)光致电离成可被检测的正负离子(离子化)，在电离产生的电子和带正电的离子在电场作用下，形成微弱电流，接着通过检测电流强度来计算待测物质的含量。最后检测器测量离子化气体的电荷，并将其转化为电流信号，电流被放大并通过相应的算法转换，从而可得出气体的浓度值。

2、在pid传感器进行气体浓度监测过程中，待检测环境难免包含水蒸气等环境干扰因素，而水蒸气的存在影响了pid传感器的电平信号，进而导致了pid传感器产生零点漂移，影响气体检测准确性。为了避免水蒸气对于pid传感器检测准确性的影响，现有技术需要在pid传感器中增加除湿结构，例如授权公告号为cn212483331u的专利公开了一种新型具有除湿结构的pid传感器系统，其需要在气室外壳内增加湿度传感器，并与内部设置与处理器连接的加热片。在实现过程中，遇到湿度较大的环境时，处理器控制加热片加热，以降低环境的湿度。但是此类结构无疑大大增加了传感器的体积，对于现有对传感器标准尺寸有严格限制的环境难以得到推广应用。

3、另外，还可以在处理器内部增加湿度补偿算法的方式减少水蒸气的干扰，如申请公布号为cn103424465a的专利公开了一种智能pid传感器模块，其在离子化气室的内部或气体进出口设置温湿度传感器，用于检测被测气体的温湿度，并于微处理器内设置相应的补偿参数，在数据处理过程中对湿度影响进行补偿即可。但是此方法需要微处理器内设置复杂的湿度补偿算法，系统设计成本较高；且额外增加的传感器也会增加整个pid传感器的成本和模块的体积。

4、上述缺陷，值得解决。

技术实现思路

1、为了克服现有的技术的不足，本发明提供一种pid传感器的自参考校准结构及自参考校准方法，其可以实现待检测环境中水蒸气等干扰因素产生一个自参考信号，进而与探测信号进行比对，去除了水蒸气对于浓度探测结果的干扰，且不会增加整个传感器的体积，系统处理电路设计也较为简单，有利于推广应用。

2、本发明技术方案如下所述：

3、一方面，一种pid传感器的自参考校准结构，其特征在于，包括：

4、与待检测环境连通的第一检测空间，所述第一检测空间内设有第一检测电极组；

5、与待检测环境连通的第二检测空间，所述第二检测空间内设有第二检测电极组；

6、紫外灯，所述紫外灯与所述第一检测空间位置对应，使其发出的紫外光线照射至所述第一检测空间内；

7、所述第一检测电极组连接探测信号采集电路，并检测所述第一检测空间的气体浓度；所述第二检测电极组连接自参考信号采集电路，并检测所述第二检测空间的自参考信号；通过比较运算所述第一检测空间的探测信号与所述第二检测空间的自参考信号，得到所述待检测环境的待测气体的浓度。

8、根据上述方案的本发明，其特征在于，所述第一检测空间通过透光孔与所述紫外灯所在空间连通，使得所述紫外灯发出的光线直接照射至所述第一检测空间；

9、所述第二检测空间的内侧壁实心，使得所述第二检测空间与所述紫外灯所在空间隔离。

10、根据上述方案的本发明，其特征在于，所述第一检测电极组和所述第二检测电极组结构参数相同的结构参数；

11、所述第一检测电极组与所述第二检测电极组呈轴对称分布，或所述第一检测电极组与所述第二检测电极组呈中心对称分布。

12、根据上述方案的本发明，其特征在于，所述第一检测电极组、所述第二检测电极组均包括第一检测电极片和第二检测电极片；

13、所述第一检测电极片包括第一电极主体和伸入所述第一检测空间内的第一电极条；所述第二检测电极片包括第二电极主体和伸入所述第二检测空间内的第二电极条；

14、所述第一电极条与所述第二电极条相互间隔形成电极对。

15、进一步的，所述第一检测电极片上设有第一切边，使得所述第一电极条的厚度大于所述第一电极主体的厚度。

16、进一步的，所述第二检测电极片上设有第二切边，使得所述第二电极条的厚度大于所述第二电极主体的厚度。

17、进一步的，所述第二电极条包括相对的第二电极条电极单边一、第二电极条电极单边二，所述第二电极条电极单边一、所述第二电极条电极单边二相互间隔形成用于容纳所述第一电极条的电极条插入区，使得所述第一电极条的两侧分别与所述第二电极条电极单边一、所述第二电极条电极单边二相对。

18、根据上述方案的本发明，其特征在于，pid传感器包括传感器主体以及位于传感器主体内的电路板、所述紫外灯、盖体，所述第一检测电极组和所述第二检测电极组置于所述盖体内，且所述盖体用于提供所述第一检测空间、所述第二检测空间。

19、进一步的，所述盖体包括上盖本体、下盖本体，所述上盖本体与所述下盖本体可拆卸连接。

20、另一方面，一种pid传感器的自参考校准方法，其特征在于，包括以下步骤：

21、s1、系统处理电路驱动紫外灯发光，且紫外光线照射第一检测空间；

22、s2、通过第一检测电极组获取第一检测空间的探测信号强度，通过第二检测电极组获取第二检测空间的自参考信号强度；

23、s3、系统处理电路将第一检测电极组的探测信号强度与第二检测电极组的自参考信号强度进行比较运算，获得去除干扰因素后的待检测环境中待检测气体的浓度。

24、根据上述方案的本发明，其有益效果在于：

25、本发明通过第一检测电极组检测第一检测空间的气体浓度，并与第二检测电极组检测的第二检测空间的干扰信号进行对比，形成自参考校正，去除待检测环境中干扰因素(如水蒸气)的影响，使得气体浓度探测结果不会受到检测环境中干扰因素的影响，保证了气体浓度探测的准确性。

26、本发明中第一检测电极组与第二检测电极组位于同一盖体空间内，通过对盖体空间的充分利用，减少了额外设置湿度传感器等占用的空间，即便系统处理电路需要通过另外一对导电柱与第二检测电极组连接，也仅充分利用的传感器内部的空间，无需对传感器外部进行占用，保证了pid传感器的小型化设计。

27、本发明的系统处理电路接收到第一检测电极组与第二检测电极组的两个数据后，进行简单的数据计算(如差分运算等方式)即可去除环境中水蒸气等因素的干扰，计算过程简单，无需复杂的算法即可实现，有利于成本的降低。

技术特征：

1.一种pid传感器的自参考校准结构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的pid传感器的自参考校准结构，其特征在于，所述第一检测空间通过透光孔与所述紫外灯所在空间连通，使得所述紫外灯发出的光线直接照射至所述第一检测空间；

3.根据权利要求1所述的pid传感器的自参考校准结构，其特征在于，所述第一检测电极组和所述第二检测电极组结构参数相同；

4.根据权利要求1所述的pid传感器的自参考校准结构，其特征在于，所述第一检测电极组、所述第二检测电极组均包括第一检测电极片和第二检测电极片；

5.根据权利要求4所述的pid传感器的自参考校准结构，其特征在于，所述第一检测电极片上设有第一切边，使得所述第一电极条的厚度大于所述第一电极主体的厚度。

6.根据权利要求4所述的pid传感器的自参考校准结构，其特征在于，所述第二检测电极片上设有第二切边，使得所述第二电极条的厚度大于所述第二电极主体的厚度。

7.根据权利要求4所述的pid传感器的自参考校准结构，其特征在于，所述第二电极条包括相对的第二电极条电极单边一、第二电极条电极单边二，所述第二电极条电极单边一、所述第二电极条电极单边二相互间隔形成用于容纳所述第一电极条的电极条插入区，使得所述第一电极条的两侧分别与所述第二电极条电极单边一、所述第二电极条电极单边二相对。

8.根据权利要求1所述的pid传感器的自参考校准结构，其特征在于，pid传感器包括传感器主体以及位于传感器主体内的电路板、所述紫外灯、盖体，所述第一检测电极组和所述第二检测电极组置于所述盖体内，且所述盖体用于提供所述第一检测空间、所述第二检测空间。

9.根据权利要求8所述的pid传感器的自参考校准结构，其特征在于，所述盖体包括上盖本体、下盖本体，所述上盖本体与所述下盖本体可拆卸连接。

10.一种pid传感器的自参考校准方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了PID传感器技术领域中的一种PID传感器的自参考校准结构及自参考校准方法，该自参考校准结构包括与待检测环境连通的第一检测空间和第二检测空间；每个检测空间内设有对应的检测电极组，且第一检测空间还可接收紫外灯发出的光线，将待测气体光致电离产生探测信号，与待测气体浓度相关；第二检测空间无紫外光照射，用于产生自参考信号，与待测气体浓度无关。通过对探测信号和自参考信号的进行比较运算，消除干扰因素对待测气体浓度测量结果的影响，达到自参考校正目标。本发明可以有效降低待检测环境中湿度等因素对于目标气体浓度探测结果的干扰，有利于推广应用。

技术研发人员：卿笃安,尹金德,熊志红,王艳波,陈镇辉
受保护的技术使用者：深圳市诺安智能股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15