何源 黄梦涛 王伟峰

摘要：针对环境有毒有害气体检测，本文设计了一种可同时检测多种气体的便携式气体检测仪。该设计通过使用TI公司的新型电化学模拟前端芯片LMP91000和高精度ADC芯片ADS1115改善硬件统一性和硬件测量精度；微控制器STM32L151软件设计中通过数字滤波和温度补偿提高气体检测的温度稳定性和精度。

关键词：ARM；LMP91000；电化学传感器；数字滤波；温度补偿

DOI： 10.3969/j.issn.1005-5517.2018.1.010

引言

环境中常见的有毒有害气体如：氨气（NH3）、二氧化硫（SO2）、一氧化碳（CO）、硫化氢（H2S）、氮氧化物（NOx）等。对于上述有毒有害气体都有对应的电化学传感器；电化学传感器的主要优势是：线性输出、低功耗、良好的分辨率、良好的重复性和准确性，所以电化学传感器在气体检测领域得到了广泛的应用[1-4]。

现如今市场中大部分多合一气体检测仪是以分立元件组建的电化学传感器前端调理电路而且以微控制器自身10位或者12位的ADC转换器作数据采集，很多产品没有考虑温度对电化学传感器的影响：因此其在温度稳定性和精度上不尽人意。对此，本文通过改善硬件电路设计和找寻有效的温度修正方法，从而提高气体检测的温度稳定性和精度。

1 电化学传感器工作原理

目前大部分电化学传感器都是三电极结构，其工作原理是气体通过选择型敏感膜扩散到传感器内，并与传感器内化学溶液产生氧化反应或者还原反应，并在在工作电极上产生电流信号，其反应类型决定工作电极上的电流方向[3，7]。

简化三电极电化学传感器调理电路如图1所示。……