一种多功能气体传感器测试系统的制作方法_3

文档序号:9186359阅读:来源:国知局
图1所示,本实用新型一种多功能气体传感器测试系统,包括:配气机构与配气室4、测试室5、控制系统、测试机构、真空栗3。其中配气机构用于向配气室4内提供标准浓度气体和背景气体,测试室5内存储有配置好标准浓度测试气体,测试室5用于测试标准待测气体浓度下的传感器敏感特性,控制系统用于控制配气室4和测试室5内的气体配置,控制系统包括:温湿度控制、气压或真空度控制、气体的质量流量控制,还包括各气路电磁阀的通断控制、真空栗的启停控制、搅拌风扇的启停控制、被测传感器的测试过程控制。
[0054]图1中,配气机构包括标准气体回路和背景气体回路,其中标准气体回路包括待测气瓶1,待测气瓶I之后依次连接有:减压阀9、过滤器10、电磁阀11、三通12、电磁阀14和与所述电磁阀14并联的质量流量控制器13、三通15。背景气体回路包括载气瓶2,载气瓶2之后依次连接有:减压阀16、过滤器17、电磁阀18、三通19、电磁阀22和与所述电磁阀22并联的质量流量控制器20、三通21 ;所述三通15和三通21的出气端分别连接至三通23,三通23的出气端连接至三通25,三通25的一个出气端连接至三通26、另一个出气端连接至电磁阀24,三通26的一个出气端通过电磁阀30连接至配气室4进气口 401、另一个出气端通过电磁阀27与三通28连接,三通28的一端经电磁阀32连接至配气室4的出气口402,三通28的另一端经电磁阀29连接至测试室5的进气口 501。
[0055]参见图1和图2,配气室4是一个密封的不锈钢耐压容器,配气室4包括:进气口401、出气口 402、出气口 403、加湿装置、法兰406、搅拌风扇408、法兰412、湿度传感器411。配气室4的内部还有真空传感器409的压力传感器410,真空传感器409和压力传感器410分别通过导线与所述真空度采集模块及压力采集模块连接。出气口 403依次经电磁阀36、三通34和三通33,再连接至真空栗3的进气口,三通33的另一端还连接有电磁阀37。加湿装置包括封装在法兰406下面的加湿座404、进水管405、水槽413和加热丝407,进水管405通过电磁阀31与外部水源连接。加湿装置与湿度传感器411用于自动调节配气室4内部的湿度,搅拌风扇408是可调速风扇。
[0056]参见图1和图3,测试室5也是一个密封的不锈钢耐压容器,测试室5包括:进气口 501、出气口 502、法兰506、样品台51和电加热管508。法兰506是取放样品台51的安装孔,法兰506位于测试室5的顶部中间位置,出气口 502经电磁阀35连接至三通34。测试室5壳体的左侧、前侧和后侧的同一高度上,分别布置有石英玻璃法兰503、石英玻璃法兰505和石英玻璃法兰504,石英玻璃法兰用于气体传感器光学特性测试时的入射光、出射光和反射光的引入和检测。
[0057]参见图1和图7,控制系统包括:控制柜7和与控制柜7连接的计算机8,所述控制柜7的内部安装有:温度采集与控制模块、湿度采集与控制模块、压力采集模块、真空度采集模块、质量流量采集与控制模块、电磁阀通断及真空栗启停逻辑控制单元;还有匹配电阻盒6,所述匹配电阻盒6固定设置于控制柜7的上方。
[0058]参见图4?7,测试机构包括固定在测试室5内部的样品台51。样品台51为绝缘陶瓷板,样品台51通过螺纹卡扣连接在法兰506下部,样品台51背面是电加热管508,还有温度传感器511、湿度传感器512、压力传感器513。所述温度传感器511、湿度传感器512和压力传感器513分别通过导线509与所述温度采集与控制模块、湿度采集与控制模块、压力采集模块连接。样品台51的正面为待测样品放置区,样品台51两侧自上而下设置有两排探针架,每一排探针架上固定设置有三对电学测试探针接头,各电学测试探针接头的引出线507穿过法兰506再与匹配电阻盒6相连,所述匹配电阻盒6用于六路气体传感器电学性能的同步测试。样品台51上还有一个直径约5_的光学通孔510,所述光学通孔510的中心与所述石英玻璃法兰503的中心等高。
[0059]参见图7,匹配电阻盒6包括:精密电阻箱和数据采集模块DAQ607,所述精密电阻箱内有至少六组相同的精密电阻,每一组精密电阻包括阻值分别为10Ω、100Ω、11^Ω、1kQ UOOkQ UMQ UOMΩ UOOMΩ UGQ UOGQ的至少十只精密电阻和一个十档位旋钮开关,呈电阻特性的被测气敏元件(传感器SI?S6)的一端与所述旋钮开关串联后再与十只精密电阻中的任一电阻串联,构成串联分压采样电路;所述被测气敏元件电阻值采集模块DAQ607有至少六个分压采集输入端A1l?ΑΙ06。
[0060]本实用新型多功能气体传感器测试系统可同时进行六个电学型传感器的同步测试,也可以是单独对一个光学型传感器的进行测试,还可以同时进行六个电学型传感器的同步测试和一个光学型传感器的进行测试。在测试光学型传感器时,通过所述石英玻璃法兰503、石英玻璃法兰504和石英玻璃法兰505,实现入射光、反射光和透射光的引入和检测;当测试电学型气体传感器时,通过六对电学测试探针连接至六个待测传感器电阻的二端,实现六个传感器的同步测试。
[0061]实际对气敏元件进行测试时,本实用新型多功能气体传感器测试系统可实现对测试室5的快速充气,该快速充气步骤如下:
[0062]⑴关闭配气室4和测试室5上部的进气电磁阀30、32和29,开通电磁阀35和电磁阀36,启动真空栗3并抽出配气室4和测试室5内的空气;由于此时配气室4和测试室5是连通的,当配气室4内的真空传感器409检测值达到设定值时;即进入如下步骤:
[0063]⑵关闭电磁阀35和电磁阀36 ;
[0064]⑶按设定程序通入配气机构向配气室4内输入配置好的待测气体;
[0065]⑷开通电磁阀29电磁阀32,自配气室4向测试室5内快速充入待测气体。
[0066]快速充气的有益效果是:通过将测试室抽真空后快速通入配气机构配置好的特定浓度待测气体,可实现待测传感器与待测气体的快速接触,从而准确测试传感器的响应时间和恢复时间,既提升了测试效率,又提高了测试精度。
[0067]参见图1,计算机8为主流配置的台式计算机,通过USB、RS232和RS485接口分别与匹配电阻盒6中的数据采集模块DAQ607、控制柜7中的温度采集与控制模块、湿度采集与控制模块、压力采集模块、真空度采集模块、质量流量采集与控制模块、电磁阀通断及真空栗启停逻辑控制单元等连接。计算机8预装有Labview软件,通过Labview软件,实现:测试标准待测气体浓度下的传感器敏感特性、控制配气室4和测试室5内的气体配置、还有温湿度信号采集与控制、气压或真空度信号采集与控制、气体的质量流量控制、各气路电磁阀的通断控制、真空栗的启停控制、搅拌风扇的启停控制和调速控制、被测传感器的测试过程等控制。
[0068]本实用新型实施例组装的多功能气敏元件测试系统可实现六路气体传感器电学性能的同步测试或一路气体传感器光学电学性能的同步测试。通过计算机控制14个两通电磁阀的通断实现自动配气和自动测试,并能够实现对测试气体湿度和测试环境温度的调控。通过将测试室抽真空后快速通入配气机构配置好的特定浓度待测气体,可实现传感器与待测气体的快速接触,从而准确测试传感器的响应时间和恢复时间。本装置既能提升测试效率,又能提高测试精度,并实现气体传感器电学、光学特性的批量自动化测试。特别是通过将测试室抽真空后快速通入配气机构配置好的特定浓度待测气体,可实现待测传感器与待测气体的快速接触,从而准确测试传感器的响应时间和恢复时间。
[0069]在本实用新型的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型的限制。
[0070]此外,术
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