一种扩散式气体传感器校准装置的制作方法

1.本实用新型涉及传感器校准领域，具体涉及一种扩散式气体传感器校准装置。


背景技术：

2.气体传感器是一种将目标气体体积分数转化成对应电信号的转换器，根据原理可分为半导体气体传感器、电化学气体传感器、催化燃烧式气体传感器等诸多种类，广泛应用于工矿安防、环境监测、医用诊疗等领域。
3.气体传感器在使用前和使用一段时间后必须校准，建立感应气体浓度与输出电学信号的相关关系模型，再利用该模型开展气体浓度测量。气体传感器一般采用泵吸式或扩散式两种方法与气体感应，两种方法在气体洁净、浓度偏移、气压偏差等方面对气体传感器测量结果的影响各有优劣，其中扩散式气体传感器感应方法的重要弊端是校准过程难以操作。气体传感器采用扩散式感应方法校准的应用关键是使其在自然环境大气压下感应标准气体，目前普遍采用泵吸式方法校准气体传感器，而后用扩散式方法使用气体传感器，会因传感器感应区的气压前后不一致导致测量数值不准确。


技术实现要素：

4.本实用新型针对上述现有的技术缺陷，提供一种扩散式气体传感器校准装置，整个校准过程简单易实现，且校准效果好。
5.为解决上述技术问题，本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的，提供一种扩散式气体传感器校准装置，包括箱子，所述箱子内形成有形状为椭球形的空腔，所述箱子的两侧在对应空腔的长轴两端处分别贯穿设有与空腔连通的第一进气孔和第一出气孔，所述箱子的上端在对应空腔的短轴端部处贯穿设有与空腔连通的第二出气孔，且所述第一进气孔、第一出气孔和第二出气孔的外侧孔口处均设有阀门；还包括设于所述空腔下端并用于放置待校准传感器模组的托板以及设于所述空腔上端并呈十字架状分布的采样管路，所述采样管路的交叉中心点与所述第二出气孔连通，所述采样管路的四个端部和交叉中心点上均开设有与第二出气孔连通的采样口，且所述箱子的一侧还设有与空腔连通的第一线孔，且所述第一线孔内设有线接头。
6.进一步的，所述采样管路包括沿空腔的短轴前后延伸的第一管路以及沿空腔的长轴左右延伸的第二管路，所述第一管路和第二管路的中间交叉连接并连通，以形成十字状结构，所述第一管路和第二管路的两端以及两者的中心交叉点处均设有垂直向下延伸的采样管，所述采样口设于所述采样管的下端。
7.进一步的，所述第一管路的长度为空腔短轴的一半，所述第二管路的长度为空腔长轴的一半，所述采样管的长度为空腔短轴的四分之一。
8.进一步的，所述采样管的下端开设有至少一组由下往上逐层设置的采样口，且每一组采样口包括两个对称设于所述采样管两侧的采样口。
9.进一步的，所述相邻的两组采样口呈十字交叉设置，且所述采样管上的采样口尺
寸由下往上逐层递减。
10.进一步的，所述空腔内位于所述第一进气孔的前方设有第一风扇，所述空腔的长轴与第一风扇的圆心重合并与扇面垂直。
11.进一步的，所述箱子上在位于第一进气孔的一侧处还贯穿设有第二进气孔，所述第二进气孔的外侧孔口处设有阀门，且所述第一进气孔和第二进气孔之间的圆心距小于第一风扇的半径。
12.进一步的，所述托板的底部设有支撑于所述空腔底部的支撑腿，且所述托板的底部还设有至少一个扇面与空腔长轴平行的第二风扇。
13.进一步的，所述箱子包括箱体以及盖设于所述箱体上的箱盖，所述箱体与箱盖之间形成有所述的空腔，所述箱体和箱盖的四个侧面上均设有用于固定两者的弹簧锁扣，所述箱体和箱盖之间相向的表面上采用凹凸的卡合结构套接，且所述箱体和箱盖之间设有密封圈。
14.进一步的，所述托板上设有用于检测空腔内的温度、湿度和气压的传感器模块，且所述第一线孔的侧边还设有第二线孔，且所述第二线孔内设有线接头；其中，所述第一进气孔、第二进气孔和第二出气孔外侧的阀门均为截止阀，所述第一出气孔外侧的阀门为单向阀，所述线接头为航空头。
15.本实用新型具有以下有益效果：
16.本实用新型在使用时将待校准的传感器模组放置在托板上，通过第一进气孔向空腔内通入待检测气体，而后通过采样管路采用五点取样的方式对空腔内不同位置的气体进行同时取样并计算浓度值，作为箱内气体浓度的标准值，该数值是基于内部空间各点处的平均值，准确性高，再将空腔内的传感器模组实时测量得到的测量值与标准值进行对比分析，将传感器测量值修正为与标准值一致，从而完成对传感器模组的校准。
17.本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为实施例中扩散式气体传感器校准装置的透视图；
20.图2为实施例中扩散式气体传感器校准装置去除阀门和线接头等的箱子示意图；
21.图3为实施例中箱体的俯视图；
22.图4为实施例中箱盖的仰视图；
23.图5为实施例中箱盖和箱体卡合处的局部示意图；
24.图6为实施例中采样管的正视图；
25.图7为实施例中采样管的侧视图。
具体实施方式
26.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
27.应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
28.还应当理解，在此本实用新型说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本实用新型。如在本实用新型说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
29.还应当进一步理解，在本实用新型说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
30.实施例
31.如图1-7所示，本实施例所示的一种扩散式气体传感器校准装置，包括有箱体1和箱盖2组成的箱子，该箱体为长方体形状，在箱体1和箱盖2之间形成有形状为椭球形的空腔10，箱子的两侧在对应空腔10的长轴两端处分别贯穿设有与空腔10连通的第一进气孔31和第一出气孔32，利用第一进气孔向空腔通入待检测气体，利用第一出气孔向外排出空腔内的气体，箱子的上端在对应空腔10的短轴端部处贯穿设有与空腔10连通的第二出气孔33，该第二出气孔作为校准时的采样孔，且第一进气孔、第一出气孔和第二出气孔的外侧孔口处均设有阀门，三个阀门分别为图1中所示的g1、g3和g4，用于控制各个孔的通断，以实现气体的通入、排出和采样等；还包括设于空腔10底部并用于放置待校准传感器模组的托板b1以及设于空腔10上端并在水平方向上呈十字架状分布的采样管路，采样管路的交叉中心点与第二出气孔连通，采样管路的四个端部和交叉中心点上均开设有与第二出气孔连通的采样口3，用于向外采集空腔内的气体，且箱子的一侧还设有与空腔10连通的第一线孔34，且第一线孔内设有线接头，如图1中所示的j1，用于与传感器模组电连接，以实现检测数据的传输并校准。
32.上述中，在使用时将待校准的传感器模组放置在托板上，通过第一进气孔向空腔内通入待检测气体，而后通过采样管路采用五点取样的方式对空腔内不同位置的气体进行同时取样并计算浓度值，作为箱内气体浓度的标准值，因为计算得到的浓度值是通过多点采样的气体混合后计算得到的，所以该数值是基于内部空间浓度的平均值，准确性高，再将空腔内的传感器模组实时测量得到的测量值与标准值进行对比分析，将传感器测量值修正为与标准值一致，从而完成对传感器模组的校准。
33.本实施例中，采样管路包括沿空腔的短轴前后延伸的第一管路4以及沿空腔的长轴左右延伸的第二管路5，第一管路4和第二管路5的中间处交叉连接并连通，以形成十字状结构，另外该交叉中心点位于第二出气孔的正下方，即与空腔的球心位于同一竖直线上，第一管路4和第二管路5的两端以及两者的中心交叉点处均设有垂直向下延伸的采样管6，即
形成五个向下延伸的分支管路，分别为图1中所示的gp1、gp2、gp3、gp4和gp5，采样口3设于采样管6的下端。
34.本实施例中，第一管路4的长度为空腔10短轴的一半，第二管路5的长度为空腔10长轴的一半，即从交叉中心点作为起点来看，第一管路4的两端分别沿短轴方向向前或向后延伸半短轴的一半，第二管路5的两端分别沿长轴方向向左或向右延伸半长轴的一半，使五个分支管路gp1、gp2、gp3、gp4和gp5分别指向球心、半长轴中点和半短轴中点；而采样管6向下延伸的长度为空腔短轴的四分之一，避免采样口太靠近下方的传感器模组导致在采样时影响传感器模组的测量值精度。
35.本实施例中，为防止取样口直接插在传感器模组感应区，干扰传感器模组感应区的气压、气流，从而影响传感器模组的实际测量值，设计了取样口结构，减小吸气时对取样口周围小空间的气压、气流影响；具体为，在采样管6的下端开设有两组由下往上逐层设置的采样口3，且每一组采样口包括两个对称设于采样管6两侧的采样口，而采样管的底部末端为封闭结构，形成侧面进气的结构；上下相邻的两组采样口呈十字交叉设置，即下层中的两个采样口连线与上层的两个采样口连线相互垂直，形成错位设计，实现水平全方位采样，且采样管6上的采样口尺寸由下往上逐层递减，以确保每层采样口的吸力；当然的是，采样口的形状可以是正方形、矩形、圆形等形状中单一形状或多种形状结合，但同一层的两个采样口形状应当一致，即相邻层的采样口形状可设计成不同的形状。
36.本实施例中，空腔10内位于第一进气孔的前方设有第一风扇f1，空腔10的长轴与第一风扇f1的圆心重合并与扇面垂直，即该第一风扇沿空腔的长轴方向出风，用于吹散进入空腔内的气体并扰动；箱子上在位于第一进气孔的一侧处还贯穿设有第二进气孔35，与第一进气孔配合可同时通入不同的气体，实现对不同气体传感器的混合检测和校准，即传感器模组b2上集成有用于检测不同气体浓度的气体传感器s1和s2，第二进气孔的外侧孔口处也设有阀门，如图1中所示的g2，且第一进气孔和第二进气孔之间的圆心距小于第一风扇的半径，这样可利用第一风扇对通入的两种气体均进行吹散和混合，以使气体分散充填在空腔的整个空间中，提高空腔内气体浓度分布均匀性，以及检测取样的代表性。
37.本实施例中，托板b1的底部设有四根支撑于空腔10底部并固定连接的支撑腿8，且托板b1的底部还设有一个扇面与空腔长轴平行的第二风扇f2，向短轴一侧出风，形成绕长轴的横风，增强对空腔内气体的混合扰动，确保空腔内各处的气体浓度一致；当然的是，对托板下方的第二风扇，根据空间尺寸，可沿长轴方向顺序布置多个第二风扇，但在布置多只第二风扇时，所有第二风扇出风方向须一致。
38.本实施例中，箱体1和箱盖2之间的四个面上均设有用于固定两者的弹簧锁扣，如图1中所示的l1、l2、l3和l4，实现两者的固定并拉紧箱体和箱盖，箱体1和箱盖2之间相向的表面上采用凹凸的卡合结构套接，且箱体1和箱盖2之间设有密封圈7；具体的，在箱体1的上表面上凹设有环绕空腔设置的凹槽11，密封圈7套装于凹槽11内，而在箱盖的对应位置处凸设有插入凹槽内的凸筋21，且凸筋的下端面与密封圈抵紧，实现密封。
39.本实施例中，在第一线孔的侧边还设有第二线孔36，且第二线孔内也设有线接头，如图1中所示的j2，用于与风扇线缆连接，进而与外部电源连通后实现向内供电及转速控制。
40.本实施例中，第一进气孔、第二进气孔和第二出气孔外侧的阀门均为截止阀，第一
出气孔外侧的阀门为单向阀，单向阀仅允许气流流出箱体，避免气体的倒流；而线接头为航空头。
41.于其它实施例中，经第一进气孔和第二进气孔通入空腔内的待检测气体总流量应不低于从第二出气孔取走的采样流量，当通入总流量大于采样流量时，第一出气孔实现溢流功能，保证空腔内的待检测气体压力与空腔外一致。
42.于其它实施例中，在托板上设有用于检测空腔内的温度、湿度和气压的传感器模块，如图1中所示的s0，传感器模块的供电、信号和数据传输均通过第二线孔中的线接头来实现。
43.于其它实施例中，箱子采用不锈钢材质，在空腔的内壁上喷涂有特氟龙(ptfe)膜；托板以及风扇的骨架和扇叶均采用惰性材料，避免箱子和各部件被通入的气体腐蚀或引入微量气体。
44.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内；因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。