专利名称：气体传感器自动标定系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种气体传感器标定设备，具体地说，涉及一种气体传感器自动标定 系统。
背景技术：
气体传感器输出与气体浓度、环境温度两个自由度有关，气体浓度是被测物理量， 环境温度是干扰物理量；为了保证每个气体传感器的性能，都要对传感器产品一对一的做 高低温实验以获得传感器产品的标定数据；气体传感器标定的本质是不同温度下传感器原 始模拟信号与给定量程内气体浓度的映射关系。现有技术中，对气体传感器进行标定，需要 进行动态配气、温箱实验、采集原始数据、整理原始数据等程序，这些程序都是需要人工手 动操作，工作程序复杂，重复繁琐，生产效率低，合格率低，产品人工成本高，另外，直接使用 标准气体，也增加了生产成本。为此，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种设计科学、使用方便、功能完善、可自动 控制温度、可自动动态配气、可自动采数据、可自动整理数据、工作效率高、可靠性高的气体 传感器自动标定系统。本发明所采用的技术方案如下一种气体传感器自动标定系统，它包括N组钢瓶、 N组气体质量流量控制器、高低温交变实验箱、设置在高低温交变实验箱内的传感器气罩、 传感器数据采集电路和工控计算机；其中，N组钢瓶的出口分别连接N组气体质量流量控制 器的进口，N组气体质量流量控制器的出口连接所述传感器气罩的进口，所述传感器气罩的 出口设置在所述高低温交变实验箱外；所述工控计算机的温度信号输出端连接所述高低温 交变实验箱的温度控制端，以便于所述工控计算机控制所述高低温交变实验箱的箱内温度 并由所述高低温交变实验箱产生不同恒定温度；所述工控计算机的流量信号输出端连接所 述气体质量流量控制器的流量控制端，以便于所述工控计算机控制所述气体质量流量控制 器的输出气体流量并在不同恒定温度下由所述气体质量流量控制器生成设定气体浓度；所 述工控计算机连接所述传感器数据采集电路，以便于所述工控计算机通过所述传感器数据 采集电路采集不同恒定温度下气体传感器的气体浓度响应值并用于将由所述工控计算机 生成的传感器标定数据传输给气体传感器；所述传感器标定数据是不同恒定温度下生成的 设定气体浓度与采集的气体浓度响应值的映射数据；N是不小于1的自然数。基于上述，该气体传感器自动标定系统还包括N组电磁阀和电磁阀控制电路，N组 钢瓶的出口分别连接N组电磁阀的进口，N组电磁阀的出口分别连接N组气体质量流量控 制器的进口，所述电磁阀控制电路的控制输出端分别连接N组电磁阀的启闭控制端，所述 工控计算机的电磁阀控制输出端连接所述电磁阀控制电路的控制输入端。基于上述，所述钢瓶的出口安装有减压阀。
基于上述，该气体传感器自动标定系统包括连接工控计算机的液晶显示器。本发明相对于现有技术具有突出的实质性特点和显著进步，具体地说，该气体传 感器自动标定系统能够自动控制温度、自动动态配气、自动采样数据和自动整理数据，可实 现计算机无人值守运转，可替代人工大量重复繁杂的工作，其不仅可大幅降低产品人工成 本，也可提高设备的使用率，减少人工劳动强度和失误，提高生产效率，减少标准气瓶使用， 节约成本，保证了气体传感器产品的批量化生产。
图1是本发明的结构示意图。
具体实施例方式为了进一步说明本发明，现结合附图给出
具体实施例方式如图1所示，一种气体传感器自动标定系统，它包括N组钢瓶7、N组电磁阀8、电 磁阀控制电路，N组气体质量流量控制器9、直流电源6、高低温交变实验箱3、设置在高低温 交变实验箱3内的传感器气罩4、传感器数据采集电路10、工控计算机1、连接工控计算机1 的液晶显示器2 ；其中，所述钢瓶7的出口安装有减压阀，N组钢瓶7的出口分别连接N组电磁阀8 的进口，N组电磁阀8的出口分别连接N组气体质量流量控制器9的进口，N组气体质量流 量控制器9的出口连接所述传感器气罩4的进口，所述传感器气罩4的出口设置在所述高 低温交变实验箱3外；所述电磁阀控制电路的控制输出端分别连接N组电磁阀8的启闭控制端，所述工 控计算机1的电磁阀控制输出端连接所述电磁阀控制电路的控制输入端；电磁阀控制电路 控制电磁阀8的开关，在非配气状态时，电磁阀8为关闭状态，防止钢瓶标准气减压阀关闭 不牢漏气而设计的双重保护；所述直流电源6分别连接所述气体质量流量控制器9、所述电磁阀8和所述电磁阀 控制电路以提供电源；所述工控计算机1的温度信号输出端连接所述高低温交变实验箱3的温度控制 端，以便于所述工控计算机1控制所述高低温交变实验箱3的箱内温度并由所述高低温交 变实验箱3产生不同恒定温度；工控计算机1与高低温交变实验箱3采用modbus协议进行 网络通讯，可自动控制高低温交变实验箱3的箱内温度并产生不同恒定温度；所述工控计算机1的流量信号输出端连接所述气体质量流量控制器9的流量控制 端，以便于所述工控计算机1控制所述气体质量流量控制器9的输出气体流量并在不同恒 定温度下由所述气体质量流量控制器9生成设定气体浓度；工控计算机1为气体质量流量 控制器9的控制软件提供了操作平台；工控计算机1通过RS485接口与高精度的气体质量 流量控制器9通信，严格控制各组分气体流量，从而实现多组分动态配气；多组气体质量流 量控制器9精确的控制气体的输出流量以生成准确的设定气体浓度；多组气体质量流量控 制器9之间用通讯线相互连接，主通讯线连接工控计算机1，其电源线连接至直流电源6输 出端；低温实验时，自动通入少量N2，防止气体管路由于低温而结冰；所述工控计算机1连接所述传感器数据采集电路10，以便于所述工控计算机1通过所述传感器数据采集电路10采集不同恒定温度下气体传感器5的气体浓度响应值并用 于将由所述工控计算机1生成的传感器标定数据传输给气体传感器5 ；所述传感器标定数 据是不同恒定温度下生成的设定气体浓度与采集的气体浓度响应值的映射数据；工控计算 机1通过232接口与传感器数据采集电路10通讯，以便采集气体传感器5的气体浓度响应 值，并将工控计算机1生成的传感器标定数据标定给气体传感器5 ；N是不小于1的自然数。配制的钢瓶标准气浓度可达10-9级，并且连续可调，稀释比达到1/2000，系统 不受环境温度与压力变化影响，对配制高、低浓度的标准气都适合，控制的温度可精确到 士 0.1，具有很好的应用价值。该自动标定系统的工控计算机提供了系统软件操作平台，系统软件主要包括温度 控制模块、配气设置模块、数据采集模块和数据整理模块；系统软件采用模块化设计，方便 程序的升级、维护；系统软件可手工标定也可自动标定，自动标定模式程序可以自动根据配 气表、温度控制参数、数据采集参数和数据自动整理模块参数自动运行；温度控制模块可手 动设置温度和自动设置温度；配气设置模块可以手工设置和自动设置，实时显示气体瞬时 流量、阀控状态以及各流量计满量程值，同时还用游标指示设置流量及瞬时流量；自动设置 可以设置启用哪一个通道及通道地址，各系数配比以及通气时间；系统软件中嵌入有多组 份配气计算模块，用户只需输入组份气体的原料气浓度与目标气浓度、目标气体总流量等 已知参数信息，软件可自动计算各个通道的设定流量值，根据质量流量转换系数对流量进 行自动修正，计算出配制目标浓度气体所需的各路组份气体的设定点值；连接至工控机控 制电磁阀的串口以及气体质量流量控制器的串口打开即能读出各路质量流量控制器的满 量程值、瞬时流量、电磁阀状态、阀控模式、设置流量等信息；自动采数可设置采集单个气体 传感器或多个气体传感器，可自动保存数据；自动整理数据可整理单个气体传感器或多个 气体传感器；系统软件可设置任一温度或任一浓度点做实验，灵活方便；系统软件增加自 动控制温度，可倒计时时间，方便用户使用；系统中可随时中断程序，中断之后仍可继续运 行；校准包括零点校准或span校准，通N2或标准气五分钟，进行零点校准或span校准；可 以对气体传感器进行写数据或读操作，可以将标定数据以二进制文件烧入传感器的EEPROM 中，以供传感器查表计算实时浓度调用。该气体传感器自动标定系统可以实现自动控制温度、自动动态配气、自动采数据、 自动整理数据功能；其适合用在气体传感器标定及适合做高低温实验及需要配气的行业。
权利要求
1.一种气体传感器自动标定系统，其特征在于该气体传感器自动标定系统包括N组 钢瓶、N组气体质量流量控制器、高低温交变实验箱、设置在高低温交变实验箱内的传感器 气罩、传感器数据采集电路和工控计算机；其中，N组钢瓶的出口分别连接N组气体质量流 量控制器的进口，N组气体质量流量控制器的出口连接所述传感器气罩的进口，所述传感器 气罩的出口设置在所述高低温交变实验箱外；所述工控计算机的温度信号输出端连接所述 高低温交变实验箱的温度控制端，以便于所述工控计算机控制所述高低温交变实验箱的箱 内温度并由所述高低温交变实验箱产生不同恒定温度；所述工控计算机的流量信号输出端 连接所述气体质量流量控制器的流量控制端，以便于所述工控计算机控制所述气体质量流 量控制器的输出气体流量并在不同恒定温度下由所述气体质量流量控制器生成设定气体 浓度；所述工控计算机连接所述传感器数据采集电路，以便于所述工控计算机通过所述传 感器数据采集电路采集不同恒定温度下气体传感器的气体浓度响应值并用于将由所述工 控计算机生成的传感器标定数据传输给气体传感器；所述传感器标定数据是不同恒定温度 下生成的设定气体浓度与采集的气体浓度响应值的映射数据；N是不小于1的自然数。
2.根据权利要求1所述的气体传感器自动标定系统，其特征在于该气体传感器自动 标定系统还包括N组电磁阀和电磁阀控制电路，N组钢瓶的出口分别连接N组电磁阀的进 口，N组电磁阀的出口分别连接N组气体质量流量控制器的进口，所述电磁阀控制电路的控 制输出端分别连接N组电磁阀的启闭控制端，所述工控计算机的电磁阀控制输出端连接所 述电磁阀控制电路的控制输入端。
3.根据权利要求1或2所述的气体传感器自动标定系统，其特征在于所述钢瓶的出 口安装有减压阀。
4.根据权利要求1或2所述的气体传感器自动标定系统，其特征在于该气体传感器 自动标定系统还包括连接工控计算机的液晶显示器。
全文摘要
本发明提供一种气体传感器自动标定系统，它包括钢瓶、气体质量流量控制器、高低温交变实验箱、传感器气罩、传感器数据采集电路和工控计算机，其中，钢瓶、气体质量流量控制器、传感器气罩组成配气系统；工控计算机连接高低温交变实验箱以便于产生不同恒定温度；工控计算机连接气体质量流量控制器以便于在不同恒定温度下生成设定气体浓度；工控计算机连接传感器数据采集电路以便于采集不同恒定温度下气体传感器的气体浓度响应值并用于将传感器标定数据传输给气体传感器。该自动标定系统具有设计科学、使用方便、功能完善、可自动控制温度、可自动动态配气、可自动采数据、可自动整理数据、工作效率高、可靠性高的优点。
文档编号G01N27/00GK102128861SQ201010610868
公开日2011年7月20日 申请日期2010年12月29日 优先权日2010年12月29日
发明者司志高, 尚中锋, 张永怀, 张青云, 王书潜, 祁泽刚, 秦伟山 申请人:河南汉威电子股份有限公司