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- 工業(yè)傳感器實(shí)用指南（三）
- 來源：賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2014/12/12
同樣，NDIR系統(tǒng)需要一個基準(zhǔn)通道、可調(diào)放大倍率、偏移補(bǔ)償，以及偏置。LMP91051可配置傳感器AFE為NDIR探測應(yīng)用完成這些工作(圖4)。它有一個雙通道輸入，支持活動通道和基準(zhǔn)通道、PGA、可調(diào)偏移抑制DAC，以及共模發(fā)生器。LMP91051能夠?qū)⑦@些重要的NDIR系統(tǒng)塊集成到一起，從而減少了設(shè)計(jì)時間、電路板空間、功率，以及成本。
pH電極用于測量氫離子(H+)的活動，并產(chǎn)生一個電勢或電壓。pH電極的工作原理是：當(dāng)兩種不同pH值的液體在一個薄玻璃膜兩側(cè)相互接觸時，就會產(chǎn)生一個電勢。這些pH電極采用相同原理，可在各種應(yīng)用中測量pH值，包括水處理、化學(xué)過程、醫(yī)療儀器，以及環(huán)境測試系統(tǒng)等。
pH電極是一種無源傳感器，意味著不需要激勵源(電壓或電流)。不過，它是一種輸出電壓可以在基準(zhǔn)點(diǎn)上下擺動的雙極傳感器。因此，在單電源系統(tǒng)中，傳感器需要以某個共模電壓為基準(zhǔn)(通常是電源電壓的一半)，以防止擺到大地。
一個pH電極的源阻抗非常高，因?yàn)楸〔Ａ萦写箅娮瑁ǔＴ?0MΩ~1000MΩ范圍。這意味著只有高阻抗測量電路才可以監(jiān)控電極。此外，電路應(yīng)有低的輸入偏移電流，因?yàn)榧词棺钚〉碾娏髯⑷敫咦桦姌O，也會產(chǎn)生相當(dāng)大的偏移電壓，從而給系統(tǒng)帶來測量誤差。另外，由于在系統(tǒng)關(guān)斷時，也可能會從pH電極拉出電流，持續(xù)長時間后可能使傳感器降級。因此，關(guān)鍵是要保持低的輸入偏移電流，即使測量電路并未通電。
pH電極產(chǎn)生的電壓輸出與待測溶液的pH值呈線性關(guān)系。圖5和圖6中的傳遞函數(shù)與pH范圍表明，當(dāng)溶液的pH升高時，pH測量電極所產(chǎn)生的電壓下降。注意，pH電極的靈敏度會隨溫度而改變。圖中的pH電極傳遞函數(shù)顯示，靈敏度會隨溫度而線性地增長。由于這一特性，關(guān)鍵是要了解待測溶液的溫度，并對測量作相應(yīng)補(bǔ)償。
最后，pH傳感器需要一個高阻、低輸入偏移電流的接口、共模電壓，以及溫度補(bǔ)償能力。用于化學(xué)探測的LMP91200傳感器AFE就具備了這些功能(圖7)。用它的可編程電流源就可以方便地與RTD連接。它的多步溫度測量功能消除了溫度信號路徑中的誤差，從而進(jìn)一步提高了溫度測量的精度。該器件的輸入偏置電流在25C時只有數(shù)十fA量級，從而與高阻pH電極連接時最大限度地減少了誤差。最后，當(dāng)器件關(guān)斷時，偏置電流只有數(shù)百fA，減少了由于拉出電流而帶來的電極衰退。
與工業(yè)傳感器相關(guān)的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)包括對激勵、增益、溫度補(bǔ)償、偏置抑制、電流-電壓轉(zhuǎn)換、高阻接口，以及診斷功能的需求。采用合適的AFE可以提高測量精度，同時降低設(shè)計(jì)復(fù)雜性。
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