专利名称：气体传感器测试和校准系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及气体传感器，更具体地涉及传感器的测试和校准。
发明内容
本发明的机构用于将存储的 一 定量的气体释放到限定体积的空气 中。该气体和空气混合物传输给传感器以用于传感器的测试和/或校准。
图1是用于保持限定量气体以便进行传感器测试的存储单元的图； 图2是用于气体传感器测试的总体机构的图； 图3是示出了从源至气体传感器的气体传输的图； 图4是气体从源至气体传感器的热传递的图；和 图5是气体从源至气体传感器的示例性泵传输的图。
具体实施例方式
气体传感器应当定期进行功能测试和校准。在一些场合下，要求对 传感器进行功能测试和一些校准，例如，在存在出现有害气体可能性的 设施中的人员传感器徽章。
能够在一次运行中提供用于健康确定的以及在一些情况下用于校
准一个或更多的传感器的多种气体的机构是人们所期望的。本发明可提
供测试气体在空气中的混合物，以检查且和校准用于CO、 H2S、可燃气 体和其它气体的传感器。
令人感兴趣的气体包括CO、 CH4、和H2S。这三种气体在大气条件 下彼此不反应。这三种气体可以放在一起或混合在一起，并密封在泡罩 包装件内。这种包装件由低渗透性塑料或其金属化衍生物制成。这些泡 罩可以在每次运行中被穿开一个，以便测试和校准传感器模块。可以制 造多个泡罩包装件且以条带的形式存储并缠绕成巻筒。单泡罩可被巻开 且以类似于玩具手枪开枪小的爆炸式和有噪音的火帽的方式打孔或穿 通。为了确保到传感器的可复制气体脉冲，气体的释放可以被释放到固
定量或体积的空气中。然后，与确定量或固定量的释放气体混合的该体 积空气可以作为特定空气-气体混合物传输给一个或更多传感器的气体 敏感性区域。
每个单个泡罩包装件可以密封或用冷加工铝结合到铝上(用于良好 的密封)或用具有长扩散长度的粘合剂结合。也可以提供气体到传感器 的传输配置。
产生或提供用于检查气体传感器的气体可以通过电化学、热力或通 过一些其它方式实现。在此，示例性的示例包括泡箔、泡罩或类似封闭 罩套以保持并提供气体。产生气体并不是必须的，但可以将气体以使气 体的释放容易且可复制的形式存储。
本系统可提供气体产生的替代性方案。当前的撞击试验可以利用来
自罐的气体混合物(2.5%的CH4、 100ppm的CO、 40ppm的H2S、 15 %的02)进行。可以从小的单元提供类似的气体混合物。为了填充lmL 具有1 %CH4、 100ppm的CO、和40ppm的H2S的空气，需要10uL体 积的CH4。
本系统的一种方案可包括以下项目。首先，可以用如聚酯薄膜 (Mylar)的铝化聚合物制造出带有大约20uL泡的长泡箔带，且用气体 混合物对其进行填充而不过压。第二，将泡带巻绕到圆柱体上且一次撕 开一个泡。第三，对每次撞击试验，用"锤子"锤破一个泡，如玩具手 枪用化工产品从巻筒产生射击声音所为。第四，使得气体在封闭容积中 与2mL空气混合，且将空气泵吸通过该容积。第五，将气体混合物泵吸 越过传感器。
用于800个2mL脉沖的巻筒具有大约l英寸的宽度和大约2英寸的 直径，这对固定式传感器来说看起来并不特别大。对固定式传感器来说， 泡箔看起来是最容易的方案。该方案可用于测试便携式传感器，如用于 人员徽章的传感器。
气体产生的替代性方案可以包括以下一些项目。图l示出了泡罩包 装件或泡箔10。泡箔10可具有用于基部的由铝箔11制成的泡13,且 具有用于泡侧壁的铝或铝化聚合物(例如，聚酯薄膜)12。铝箔11以 及铝或铝化聚合物12在泡的边缘14处通过加热或超声波来结合和密封 以包含气体15。泡13在边缘14密封之前或之后填充有希望的气体15。 除了其它途径之外，泡或泡罩的设计可以是用于保持或存储气体直到传
感器测试和/或校准需要气体时的包装体或包装件。
如图2所示，箔10巻绕成箔巻16且在箔巻或巻轴保持器17上安 装在机构或源20中。箔可以从箔巻16分别经由槽18和19通过容器21 供应。槽18和19在箔10运动通过所述槽时为容器21提供一定程度的 气密整体性。辊24可以将箔10引导通过槽18。辊25可以将戳穿的箔 10引出槽19以在巻拢轴26上缠绕为箔巻26。容器21可以具有输入端 口 22和输出端口 23,输入端口 22和输出端口 23分别用于空气进入和 气体空气混合物离开。
对每次撞击试验， 一个泡13可以弄破且排空到容器21的限定容积 28中。可以设置板29,板29被定位成可靠着容器21的内表面31将箔 14保持平坦。装置32可具有附接到板29且面向板29的尖角物33。装 置32可绕铰接或锚定件34朝板29旋转。在该旋转期间，尖角物33通 过在泡通过板29的孔35时穿过该孔，从而戳破由箔12或其它材料形 成的泡13。在戳破泡13期间， 一定量或限定量的特定其它15可被释放 到腔28中。 一旦气体释放，例如可用鼓风机45经由端口 22将空气泵 吸到容积28中，且一定或限定体积的空气与泡13中的气体15可通过 端口 23被推出容积28到待测试(例如，健康检查)和/或校准的一个或 更多个气体传感器30。
为保存气体15,可注意泡13的渗透性和耐化学性。例如，全金属 封闭物应当在每个气泡13内保持带有痕量CO和H2S的CH4。包含泡或 泡罩13的材料的希望渗透性为大约10-15/cm2。据报告，铝与H2S结合 时是稳定的。然而，问题在于铝是否会耗损一些H2S。根据装备和测试 的布局和环境，答案是否定的。然而，如果假设答案是肯定的，HzS可 能单独产生且/或在泡13的外部被提供。或者，泡13可用其它材料制成。 人们可进一步注意H2S是否安全和相容，且H2S对用于本系统测试和/ 或校准传感器是否足够便宜。答案取决于系统或源200的应用。
可在图3中注意到从气体源20到传感器30的气体传输37。固定式 和便携式传感器可能需要不同的方案。对固定式气体传感器而言，可借 助于扩散和/或对流通过大气36或从大气36传输气体给传感器30。可 以有一些可利用的空间，而且希望全部自动化。对便携式气体传感器而 言，从大气36传输气体15给传感器通常是通过泵吸实现的。空间非常 珍贵，且人为作用对实现传输是可行的或所希望的。
脉沖，因为扩散太慢而不能接受，对流则是不可预测的。气体传输38 的热对流在图4中的配置图中示出。加热元件39设置为靠近气体源20 的输出通道以加热气体15,气体15将上升以沿大气36的气体传输38 的路径行进。气体15最终到达待检测的气体传感器30。热对流较为容 易但对可复制性而言不是最优的。
泵吸气体脉沖可获得最高的可复制性以便进行校准。例如，泵41 可被包括在固定式气体传感器布局中，如图5所示。泵41从大气36吸 取空气且将空气经由通路43送入气体容器42中。容器42用于接受来 自气体源20的气体15。气体15可由来自泵41的空气从容器42经由通 路44推动到用于检测的气体传感器30。根据释放到容器42中的气体体 积或数量确定并泵入固定体积的空气。带有泵的总体系统可緩和气体源 20 (为安全起见可以装配在防火壳体中)的空间需求。此外，如杲泵41 并不昂贵，那么这种泵系统是经济的。这种泵的示例可以为(由诸如 Honeywell的公司)以10,000单位体积生产的MesopumpTM。许多中位 泵(mesopump)单元可以连接在一起以增加容量。中位泵布置可以具 有在大约40uW时提供12 mL/min的能力。它可具有大约10 x 10 x 2mm 的尺寸，且在高达100。C的温度时操作。泵可提供3kPa压差。
可以为便携式气体传感器提供流动设计。对便携式传感器而言，该 设计比固定式传感器更复杂。在便携式设计中，可复制气体脉沖通过主 动传输提供。应当注意，主要的气体包括可燃气体、HzS等。存在的泵 41可用于从气体源20传输气体。或者，可以让手动操作者按压驱动泵 吸的按钮(困难之处可能在于传感器应该感知气体)。源20的集成需 要与传感器系统设计更强的相互作用。人们可以改为从固定式传感器开 始而不是便携式传感器，使得频繁的访问变得不必要。
在本说明书中，虽然以另一方式或时态陈述， 一些问题是假设性的 或预示性的。
虽然已经针对至少 一个示例性实施例描述了本发明，但在阅读本说 明书之后，许多变型和修改对本领域技术人员来说是显而易见的。因而， 所附权利要求应理解为相比于现有技术要尽可能广泛，以包括所有这些 变型和修改。
权利要求
1.一种测试和校准系统，包括壳体，所述壳体包括腔；多个气体填充的包装体；和开启器，所述开启器用于从所述多个气体填充的包装体中的一个包装体释放气体到所述腔中。
2. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于 所述腔具有固定量的空气； 所述包装体具有固定量的气体；且所述固定量的气体和空气变成具有确定的气体-空气比的空气-气体 混合物；且所述确定的气体-空气比用于测试和/或校准一个或更多的传感器。
3. 根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述多个气体填充 的包装体附接到进入所述腔中的条带。
4. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于还包括连接到所述输 入端口的鼓风机。
5. 根据权利要求4所述的系统，其特征在于 所述鼓风机将空气送入所述腔中；且气体从包装体释放提供了将与所述腔中的所述空气混合为空气-气 体混合物的气体。
6. 根据权利要求5所述的系统，其特征在于利用来自于所述腔 的所述空气-气体混合物对气体传感器进行测试。
7. 根据权利要求6所述的系统，其特征在于对一个或更多的气 体传感器进行的测试相对于多个气体填充的包装体中的一个气体填充 的包装体的每次气体释放而言是一对一的。
8. —种对传感器进行测试的方法，包括提供多个泡罩包装件，其中每个泡罩包装件包含一种或更多种气体；将所述一种或更多种气体从泡罩包装件释放到具有空气的腔中，在 所述腔中获得空气-气体混合物；和使所述空气-气体混合物从所述腔向传感器运动，以测试和/或校准 所述传感器。
9. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，特定量的一种或更 多种气体从泡罩包装件的释放以及所述一种或更多种气体与特定量的 空气的混合提供足以测试和/或校准一个传感器的空气-气体混合物。
10. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述多个泡罩包装 件位于可供应到所述腔中的条带上。
11. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于， 一种或更多种气体 的释放是由戳穿泡罩包装件的机构来实现的。
12. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于， 一个或更多传感器 是通过从所述泡罩包装件释放一种或更多种气体进行测试的。
13. 根据权利要求12所述的方法，其特征在于 一种或更多种气体从N个泡罩包装件独立地释放到N个第一数量的空气以测试和/或校准N个传感器；且 N为正整数。
14. 一种用于测试和校准的系统，包括 包含有一种或更多种气体的多个包装件；具有限定容积的腔；用于从所述多个包装件中的一个包装件释放限定量的一种或更多 种气体到所述限定容积中的机构；和其中所述腔具有用于提供空气-气体混合物的输出端口 。
15. 根据权利要求14所述的系统，其特征在于还包括 连接到所述腔的输入端口的鼓风机；和其中，所述鼓风机提供大约等于所述限定容积的体积的空气，以与 从所迷多个包装件中的一个包装件释放的所述限定数量的一种或更多 种气体混合，从而获得空气-气体混合物。
16. 根据权利要求15所述的系统，其特征在于所述空气-气体混 合物用于测试和/或校准至少 一个气体传感器。
17. 根据权利要求16所迷的系统，其特征在于每个空气-气体混 合物包括一种或更多种气体的一个包装件和所述腔中的空气。
18. 根据权利要求17所述的系统，其特征在于每个包装件为泡 罩包装件，所述泡罩包装件具有铝基部，带有形成为类似于泡的铝或铝 化聚合物，所述泡包括用于所述一种或更多种气体的空间，具有密封到所述铝基部的边缘。
19. 根据权利要求14所述的系统，其特征在于所述多个包装件 位于条带上，所述条带被供应到所述腔中到用于从包装件释放限定数量 的一种或更多种气体的机构。
20. 根据权利要求19所述的系统，其特征在于所述条带呈处于 巻轴上的巻形物形式，其被供应到所述腔中。
全文摘要
本发明涉及气体传感器测试和校准系统。具体地，提供了一种利用存储在包装件条带中的气体对气体传感器进行测试和校准的系统。所述条带被供应到具有限定体积的空气的腔中。可用一种机构来戳穿包装体，以释放一种或更多种气体到所述体积的空气中，从而获得空气-气体混合物。新鲜空气可被送入所述腔中，以将所述混合物推出所述腔，推到传感器，以便进行测试和/或校准。然后，另一包装体可被戳穿，以释放一种或更多种气体到所述腔中的所述体积的新鲜空气中，从而获得另一空气-气体混合物。该混合物以与先前所述的混合物相同的方式移出所述腔到另一传感器，以便进行测试和/或校准。该过程可以用所述条带上的另外的包装体来重复。
文档编号G01N1/28GK101349620SQ200810131670
公开日2009年1月21日 申请日期2008年7月21日 优先权日2007年7月20日
发明者A·L·彼得森, P·托比亚斯, W·杨, Y·古 申请人:霍尼韦尔国际公司