带有数字温度补偿硫化氢便携式测定器设计.pdf

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1、·92·工业仪表与自动化装置2015年第4期带有数字温度补偿硫化氢便携式测定器设计毕文春(北京华福工程有限公司天津分公司，天津300204)摘要：该文对电化学硫化氢传感器探头受温度影响进行了实验分析，设计了具有温度补偿，精度较高的硫化氢测定器，并做了实验测试。该测定器以微功耗430单片机为核心，采用数字温度传感器进行温度补偿，在0～40cC时的测量误差为2％以内，温度补偿效果明显。关键词：电化学；微功耗；测定器；温度补偿中图分类号：TP216文献标志码：A文章编号：1000—0682(2015)04—0092—03Designofthedigitaltemperatur

2、ecompensationofhydrogensulpfideportableapparatusBIWenchun(BeijingHuaf~EngineeringCo．Ltd．TianfinBranch，Tianjin300204，China)Abstract：Throughtheimpactontheelectrochemicalhydrogensulfideprobetemperaturecharacteris—tictest，dataanalysis，temperaturecompensationhasbeendesigned，highprecisionofthe

3、softwareandhardwarefordeterminationofhydrogensulfideandtheexperimentaltest．Themeteradoptsultrapower430singlechipmicrocomputer，adoptingthedigitaltemperaturesensorfortemperaturecompensation，when0～40qcmeasurementerrorislessthan2％．temperaturecompensationeffectisobvious．Keywords：electrochemis

4、try；micropowerconsumption；tester；temperaturecompensation曩0引言NRF24L01无线发送模块疋液鼎飘示模块将0在石油以及天然气的钻探开采过程中，有许多l!丝声光报警电路糕因素制约着环境的安全。硫化氢气体的存在是其中再而面撼稳压模块l的一种，可能导致人员伤亡，非金属材料设备的老化等。目前一些井场已安装硫化氢检测器，但由于硫H2S电化学传感元件lI锰酸锂电池化氢的分布不均匀，当局部浓度过高时不能第一时图1硫化氢测定器硬件结构图间测出硫化氢的准确值，作业人员存在安全隐患。该文设计了带有温度补偿的便携式硫化氢测定器，1．2

5、传感器信号采集电路便于操作人员随身携带，实时检测所在工作位置的目前市场上测量硫化氢气体主要采用电化学式传感器，该设计采用Alphasense公司生产的三电极硫化氢气体浓度，确保井下高温作业人员的生命安全。无需偏置电压的HS—AI型电化学探头。由于探头输出550～875nA／ppm的nA级信号，为了提高1硫化氢测定器硬件设计信号的稳定性和抗干扰能力，采用增益较大、失调及1．1总体设计温漂小的ADI公司OP90运算放大器。如图2所示，电路中要求u1A的偏移很小，该测定器以TI公司的微功耗单片机MSP430F5438为核心，硬件组成如图1所示，实现对u1B为电流电压转换器，电

6、路中的偏压采用稳压二环境中硫化氢气体及温度的检测，并对温度特性进极管将电压稳到1．2V。图中J177用来当传感器处行补偿。于关机状态时，导通R、w电极，从而使得传感器在下次开机时不会因为漂移而影响读数。收稿日期：2015—04—03作者简介：毕文春(1963)，男，高级工程师，主要研究方向为石油化工仪表。2015年第4期工业仪表与自动化装置·93·2硫化氢温度探头的特性及补偿图2信号采集及处理电路1．3温度补偿温度补偿电路采用，rI公司的数字温度传感器：：=二：二二DS18B20采集测定器所处的环境温度。此器件的电路简单，测量温度范围为一55～125oC。采用单总线方式

7、，占用一个I／0口。誉1．4无线数据传输电路nRF24L01是一款射频收发器件，工作在2．4～2．5GHzISM频段。无线收发器包括频率合成器、功率放大器、晶体振荡器、调制器等功能，并融合了增强型ShockBurst技术，其中输出功率和通信频道可通过SPI接口进行配置，并完成无线传输工作，如图3所示。图3无线传输电路nRF24I．I)l有极低的电流消耗，当工作在发射模式下发射功率为0dbm时的电流消耗为1．3mA；接收时，工作电流只有12．3mA，多种低功率工作模式(掉电模式和空闲模式)使节能电路设计更方便。该测定器设计此模块主要为了将测