CN101363808A - 气体传感器及阵列的稳定性测试仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气体传感器及其阵列的稳定性测试仪，它包括n个空气发生器、n个测试腔，数据采集电路，计算机，电源与状态控制器。计算机实现对其它各部件的控制与测试数据的处理、提取和运算。可根据用户应用需求，选择传感器稳定性评价的环境湿度，使用方式(或连续高温、或间歇高温式)及重复测试方案，配合多种特征数据处理功能实现传感器稳定性特征的评价。认识影响传感器稳定性的因素。本发明特别适合用于气体传感器及其阵列的研发，多种环境及使用方式的选择功能、自动控制及数据处理功能保证了长期重复测试过程的一致性和数据处理的准确性，提高了研发效率，降低了研发成本。

Description

气体传感器及阵列的稳定性测试仪

技术领域

本发明属于气体传感器及阵列测试设备技术，具体涉及一种气体传感器及阵列的稳定性测试仪，本发明可用于多路气体传感器及阵列在多种相对湿度环境中各种使用方式(常温，连续高温，间歇式高温)中的长期稳定性评价。

背景技术

气体传感器已广泛应用于环境监测、防火报警、化工、食品加工工业等领域，有广泛的市场需求，各种气体传感器的研究开发已经引起广大科研工作者的兴趣。对于气体传感器质量的核心是其稳定性，稳定性是传感器各部分在各种不同状态中的可靠性的综合表现。随着传感器应用领域的扩大的同时，传感器从简单的报警到定量信息的采集，人们对传感器的稳定性也提出了更高的要求。气体传感器的稳定性研究一直是气体传感器的研究工作的重点和难点。气体传感器与空气接触的表面工作特性使其稳定性除自身结构、气敏膜的稳定性外，还受环境气体、湿度的影响。一直以来人们对传感器稳定性的研究采用长时间的气敏测试，通过敏感度随时间的变化来评价稳定性[Y.Ozaki，S.Suzuki，M.Morimitsu，M.Matsunaga，Enhanced long-term stability of SnO₂-based CO gas sensors modified bysulfuric acid treatment，Sensors and Actuators B 62(2000)220-225]，费时费力，由于测试时间长、测试方法单一，测试条件可控性差，并不能科学的反映传感器本身的稳定性特点，也不能反映传感器稳定性变化的影响因素，面对稳定性的测试结果不能对提高稳定性提出有意义的指导。稳定性测试应将影响传感器稳定性的各方面独立出来，而同时保持其它方面不变来研究传感器的稳定，是认识传感器稳定性影响因素和进一步提高传感器稳定性的基础和切入点。

发明内容

本发明的目的是提供一种气体传感器及阵列的稳定性测试仪，该测试仪能够模拟传感器及其阵列的多种使用环境(各种相对湿度)、各种使用方式(常温，连续高温，间歇式高温)，能够自动控制长期重复测试气体传感器及阵列的稳定性。

本发明提供的气体传感器及阵列的稳定性测试仪，其特征在于：它包括n个空气发生器，n个测试腔，数据采集电路，计算机，电源与状态控制器，n为正整数；

各空气发生器与各测试腔分别相连；

数据采集电路在测试时与测试腔中的待测试气体传感器相连，将各气体传感器传送来的采集信号调理成模拟信号，再转化成数值信号传送给计算机；

计算机用于对电源与状态控制器发出控制指令，实现按用户设定的方式为待测试气体传感器提供加热电源和测试电源；与数据采集电路相连，接受并保存测试数据；同时对测试数据进行特征提取与特征数据的处理，保存并输出特征数据的处理结果；

电源与状态控制器接受来自计算机发出的电源状态控制指令，控制自身加热电源和测试电源的输出状态。

本发明实现了气体传感器及其阵列在多种模拟环境(不同相对湿度环境)和多种使用方式下(常温，连续高温和间歇式高温)的长期自动稳定性测试，特征数据的提取及稳定性特征的表征，该测试仪具有按用户的测试方案选择环境湿度和使用方式，长期自动测试的功能，并提供了多种特征数据提取方法和稳定性特征的表征方法共选择。该稳定性测试仪可供气体传感器的研发人员用于各类气体传感器及其阵列的稳定性研究，稳定性测试方案依据传感器的种类及不同的使用环境、使用方式来选择。模拟测试环境湿度、使用方式的任意调整功能，可有针对性的研究传感器的各组成部分的稳定性的特征，及传感器的稳定性对环境的依赖关系，同时该测试仪的自动控制及数据处理功能保证了传感器在长期重复测试过程的一致性和数据处理的准确性，提高了研发效率，降低了研发成本。

附图说明

图1是本发明气体传感器及阵列的稳定性测试仪的结构示意图；

图2是计算机的功能模块组成示意图。

具体实施方式

用户可利用该测试仪实现模拟传感器及阵列在多种使用环境(各种相对湿度)、各种使用方式(连续高温使用，间歇式高温使用)，自动控制长期重复测试；配合多种特征数据处理功能实现多角度评价传感器的稳定性特征：不同湿度环境中长期连续高温使用方式的稳定性及测试一致性的特征；不同湿度环境中长期间歇式使用方式的稳定性及测试一致性特征。认识传感器的稳定性特征及环境因素与使用方式对传感器稳定性的影响。下面结合附图和实例对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明传感器及其阵列稳定性测试仪包括空气发生器1.1、1.2......1.n，测试腔2.1、2.2......2.n，数据采集电路3，计算机4，电源与状态控制器5，n为正整数。为表述方便，将相对湿度空气发生器1.1、1.2......1.n和测试腔2.1、2.2......2.n分别统称为空气发生器1和测试腔2。空气发生器1能在0-50℃范围内产生连续可调饱和恒温恒湿度空气。

各空气发生器1分别通过管道与测试腔2分别相连。各空气发生器1分别在n路测试腔2中同时产生n个恒定相对湿度的传感器测试和使用环境；在传感器稳定性测试中，依据研究方案选择p路空气发生器1，及各路相对湿度的大小，p≤n。相对湿度点个数p及各点相对湿度的大小的选择依据用户开发的传感器的种类和相应使用环境的特征选取。

测试腔2是相对湿度由空气发生器1控制的气体传感器的测试和使用的腔体，每个测试腔内均可放置待测试的气体传感器，待测试气体传感器可以是一个或多个气体传感器，也可以是传感器阵列。

数据采集电路3在测试时与各相对湿度测试腔2中的待测试气体传感器相连，将各气体传感器传送来的采集信号调理成模拟信号，再转化成数值信号传送给计算机4。

计算机4是人机控制的界面，是本发明气体传感器及阵列稳定性测试仪的控制中心，对电源与状态控制器5发出控制指令，实现按用户设定的方式为待测试气体传感器提供加热电源和测试电源；与数据采集电路3相连，接受并保存测试数据；同时对测试数据进行特征提取与特征数据的处理，保存并输出特征数据的处理结果。计算机4包括测试系统管理模块41，特征提取和存储模块42，特征数据处理和存储模块43。

测试系统管理模块41接受用户指令，对测试仪的电源与状态控制器和数据采集电路进行管理，并保存测试数据。测试系统管理模块41包括数据采集与控制模块411，测试与电源管理模块412和测试数据存储模块413；

数据采集与控制模块411接受测试与电源管理模块412的指令进行测试，并将测试的响应信号数据传给测试数据存储模块413；

电阻变化型气体传感器及阵列测试的响应信号数据可以用气体传感器及阵列电阻表示，也可以用气体传感器及阵列在测试电路中的相应电压表示；频率变化型气体传感器及阵列测试的响应信号数据表示气体传感器及阵列的响应频率；

测试与电源管理模块412根据电源与状态控制器5发出指令，对传感器加热电源的工作状态进行控制，及按用户提供的测试方案控制数据采集与控制模块411自动进行测试；

用户的测试方案依据传感器及阵列的种类和稳定性评价方案任意设定，可以是等时间间隔或非等时间间隔的k个时间点自动重复测试k次，或各时间点上连续重复测试m次的k×m次测试；k≥1，m≥1。

测试数据存储模块413用于保存测试系统的k次或k×m次测试的响应信号数据。

特征提取和存储模块42用于接收用户指令，按要求读取测试数据存储模413中传感器及阵列的k次或k×m次测试的响应信号，对气体传感器的响应信号进行特征提取，得到由各传感器的特征值T和测试次数(或各次测试对应的时间)构成的二维特征数组，并存储起来。特征提取和存储模块42包括数据读取模块421，特征提取模块422，特征存储模块423和特征提取方法模块424。特征值T对于不同类型的传感器及阵列和不同的提取方式有不同的物理意义：对于电阻变化型气体传感器及阵列的特征值T或对应传感器在各次测试时间内电阻的平均值R；或对应各次测试时间内某一时刻电阻值R；或对应传感器在各次测试时间内的响应电压的平均值V；或对应各次测试时间内某一时刻的电压V；对于频率变化型气体传感器及阵列特征值T表示气体传感器及阵列的响应频率；

数据读取模块421按用户的指令读取测试数据存储模413中传感器k次或k×m次测试的响应信号，并将读取的数据传给特征提取模块422；

特征提取模块422用于接收用户指令，根据指令要求在特征提取方法模块424中选定一个特征提取方法，对数据读取模块421从测试数据存储模块413读出的测试响应信号数据进行特征提取，得到各传感器k次或k×m次测试的特征值T和测试次数k或k×m(或k此测试对应的时间)构成的二维特征数组，并将测试结果传给特征存储模块423；

特征存储模块423用于保存特征提取模块422传送来的各传感器k次或k×m次测试的特征值T；

特征提取方法模块424用于存储多个特征提取方法：对于电阻变化型气体传感器及阵列，或提取传感器在各次测试时间内电阻的平均值R；或提取各次测试时间内某一时刻电阻值R；或提取传感器在各次测试的响应电压的平均值V；或提取各次测试时间内某一时刻的电压V；对于频率变化型气体传感器及阵列提取气体传感器及阵列的响应频率。

特征数据处理和存储模块43用于接收用户指令，按要求读取特征存储模块423中传感器及阵列的k次或k×m次测试的特征值，选择一种数据处理方法对传感器及阵列的k次或k×m次测试的特征值进行处理得到传感器在对应环境中(不同相对湿度环境)的对应的使用方式(或常温，或连续高温，或间歇式高温)的稳定性，及传感器在每一个时间点上的m次测试的特征值的波动幅度a_i(波动幅度a_i＝T_i，max-T_i，min，T_i，max，T_i，min(i≤k)分别为第i个时间点上m次测试的特征值的最大值和最小值)，保存并输出结果。特征数据处理和存储模块43包括特征数据处理模块431，数据处理方法模块432，特征数据读取模块433和数据存储模块434；

特征数据处理模块431用于接收用户指令，根据指令要求在数据处理方法模块432中选定一个数据处理方法对特征数据读取模块433从特征存储模块423读取的传感器及阵列的k或k×m次测试的k或k×m个特征值T进行数据处理，特征数据处理模块431运行所选定的数据处理方法，对k或k×m个特征值T进行数据处理，得到传感器在对应环境中(不同相对湿度环境)的对应的使用方式(或常温，或连续高温，或间歇式高温)的稳定性，及传感器在每一个时间点上的m次测试的特征值的波动幅度a_i(波动幅度a_i＝T_i，max-T_i，min，T_i，max，T_i，min(i≤k)分别为第i个时间点上m次测试的特征值的最大值和最小值)，显示并输出结果。

数据处理方法模块432用于存储数据处理方法，每个数据处理方法对应一个传感器稳定性特征的表征方法，目前常用的数据处理方法有如下三种：

其中一种是分别计算各传感器在k个时间点上的m次测试的特征值T的平均值T_i(i≤k)及每一个时间点上的m次测试的特征值的波动幅度a_i(波动幅度a＝T_max-T_min，T_max，T_min分别为各时间点上m次测试的特征值的最大值和最小值)，以k个时间点上的平均值T_i与相应的测试时间t绘制一条曲线，并显示各点的特征值的波动幅度a_i，曲线斜率dT_i/dt的大小及变化趋势表征传感器的稳定性特征，特征值的波动幅度a_i随测试时间的变化特征表征伴随传感器稳定性特征变化对应的测试重复性特征。另一种是同第一种计算各传感器在k个时间点上的m次测试的特征值T的平均值T_i(i≤n)及每一个时间点上的m次测试的特征值的波动幅度a_i，以各时间点上测试的平均特征值T_i(i≤k)相对第一时间点测试的平均特征值T₀的变化百分比(T_i-T₀)/T₀×100％随对应对测试时间的变化表征传感器的稳定性，特征值的波动幅度a_i随测试时间的变化特征表征伴随传感器稳定性特征变化对应的测试重复性特征。第三种是同第一种计算各传感器在k个时间点上的m次测试的特征值T的平均值T_i(i≤k)及每一个时间点上的m次测试的特征值的波动幅度a_i，以各时间点上测试的平均特征值T_i(i≤k)相对k个时间点总平均值T_i的变化百分比(T_i-T_i)/T_i×100％随对应时间的变化表征传感器的稳定性，特征值的波动幅度a_i随测试时间的变化特征表征伴随传感器稳定性特征变化对应的测试重复性特征。

特征数据读取模块433按用户的指令读取特征存储模块423中相应传感器k次或k×m次测试的特征值T和测试次数k或k×m(或k此测试对应的时间)构成的数组，并将读取的数组传给特征数据处理模块431；

数据存储模块434用于保存特征数据处理模块431传送来的表征传感器在对应环境中(不同相对湿度环境)的对应的使用方式(或常温，或连续高温，或间歇式高温)的稳定性特征数组及传感器在每一个时间点上的m次测试的特征值的波动幅度a_i。

电源与状态控制器5接受来自计算机4的测试系统管理模块41的子模块测试与电源管理模块412发出的电源状态控制指令，控制自身加热电源和测试电源的输出状态。本发明气体传感器及阵列稳定性测试仪在测试时，电源与状态控制器5分别与测试腔2中的各待测试气体传感器相连；实现按用户设定的方式为待测试气体传感器提供加热电源和测试电源。在非测试状态下，用户有三种加热电源的设定方式，其中一种无加热电源输出的传感器及阵列的常温状态，另一种是提供稳定加热电源的传感器及阵列的连续高温状态，第三种是提供周期振荡加热电源的传感器及阵列的歇式高温状态；测试状态下，有两种电源控制方式，一种是常温工作传感器及阵列测试时稳定的测试电源；另一种是高温工作传感器及阵列测试时稳定的加热电源和测试电源；稳定性研究中传感器状态的选择依据用户开发的传感器的种类和稳定性研究方案来确定。电源与状态控制器5包括状态控制模块51，测试电源52，加热电源53；

状态控制模块51接受来自计算机4的测试系统管理模块41的子模块测试与电源管理模块412发出的电源状态控制指令，控制自身加热电源和测试电源的输出状态；

测试电源52为一输出电压连续可调的稳定的直流电源，测试电源的大小依据传感器稳定性的测试方案确定，输出状态(开或关)由与其相连的状态控制模块51控制；

加热电源53为一输出电压连续可调的稳定的直流电源，加热电源的大小依据被测试传感器的能耗温度特性确定，输出状态(开，关和周期振荡)由与其相连的状态控制模块51控制，实现对传感器状态的控制。

通过对比在不同相对湿度环境中的同种传感器的相同测试方式的稳定性特征，可得到环境湿度因素对传感器的稳定性影响特征，对比相同湿度环境中相同传感器的不同使用方式的稳定特征可得到使用方式对传感器稳定性的影响，反应了传感器敏感膜的稳定性及自身结构中各组成部分的相容性特点，为进一步改善传感器的稳定性提供指导。

下面详细说明本发明气体传感器稳定性测试仪的使用过程：

(1)针对某一传感器及其阵列的稳定性评价方案设计的相对湿度点数p(p≤n，相对湿度空气发生器的个数)，及各点的相对湿度的大小来分别设定p路相对湿度空气发生器1.1、1.2......1.p，在与它们相连的p路测试腔2.1、2.2......2.p中形成相应的湿度环境；

(2)将待评价的传感器及阵列插入测试腔2中的测试座中；

(3)依据传感器的稳定性评价方案设计的传感器使用状态和测试方案，通过计算机4的测试系统管理模块41对电源与状态控制器5进行设定，模拟传感器使用状态的要求：或室温状态，或连续高温状态，或间歇式高温状态，控制传感器的加热器工作状态：或不加热，或一直加热，或间歇式加热，同时自动控制测试系统完成对气体传感器在k个时间点及每一个时间点m(m≥1)次测试，每次测试完成后自动将测试数据保存到测试数据存储模块413中。

(4)特征提取。特征提取和存储模块42的子模块特征提取模块422根据用户指令，在特征提取方法模块424中选定一个特征提取方法，对数据读取模块421从测试数据存储模块413读出的测试响应信号数据进行特征提取，得到各传感器k次或k×m次测试的特征值T和测试次数k或k×m(或k此测试对应的时间)构成的二维特征数组，并将测试结果传给特征存储模块423；

(5)数据处理。特征数据处理模块431用于接收用户指令，根据指令要求在数据处理方法模块432中选定一个数据处理方法对特征数据读取模块433从特征存储模块423读取的传感器及阵列的k或k×m次测试的k或k×m个特征值T进行数据处理，特征数据处理模块431运行所选定的数据处理方法，对k或k×m个特征值T进行数据处理，得到传感器在对应环境中(不同相对湿度环境)的对应的使用方式(或常温，或连续高温，或间歇式高温)的稳定性，及传感器在每一个时间点上的m次测试的特征值的波动幅度a_i(波动幅度a_i＝T_i，max-T_i，min，T_i，max，T_i，min(i≤k)分别为第i个时间点上m次测试的特征值的最大值和最小值)，显示并输出结果。

本领域的技术人员应该清楚，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明气体传感器及其阵列稳定性测试仪作各种改型和变化。实际上本发明可覆盖本发明的各种改型和变化，这种改型和变化皆落在权利要求和其等同的范围内。

实施例1：

参照结构示意图详细说明本发明的优选实施例：

(1)以DOTT系列恒温恒湿机或恒温不同的过饱和盐水瓶作为空气发生器1，如30℃的过饱和盐水：MgCl2，Mg(NO3)2，NaCl，K2SO4能分别在瓶顶空产生稳定的32％ RH，50％ RH，75％ RH和96％ RH的空气。

(2)测试腔2采用具有避光、无气味的不锈钢，或合金铝制备，内置气体传感器及阵列的测试板支架，腔壁开有空气循环气孔可与相对湿度空气发生器连接，及气体传感器及阵列的测试与加热电源线缆孔、测试数据采集线缆孔。

(3)测试板的设计依据评价的传感器及阵列的封装形式而定，采用多心电缆线连接测试板和数据采集电路3。

(4)数据采集电路3中，采用分压器型调理电路进行测试，其中分压器电源电压为V_c(V_c测试电源电压)，匹配电阻阻值为R_L，并将匹配电阻上的负载电压V_RL接A/D转换器，将其转化为数值信号输出。即通过对负载电压V_RL的测量就可以实现对气体传感器电阻R_S测和气体传感器的分压V_S的测量。A/D转换采样频率为10-1000HZ，即每通道每秒钟采集10-1000个数据点。输入到测试系统管理模块41的数据采集与控制模块411，取各通道采集的每10-100个数据点的平均值作为该段时间的采集数据，依次对数据进行降噪处理，即数据采集与控制模块411对各通道每秒钟保留1-100个数据点。根据电阻分压原理，负载电压与待测气体传感器之间存在以下关系： $V_{\mathrm{RL}}=\frac{V_C{R}_L}{R_S+R_L},$ 后改写为： $R_S=\frac{(V_C-V_{\mathrm{RL}})R_L}{V_{\mathrm{RL}}};$ 气体传感器的分压_S＝V_c-V_RL。数据采集与控制模块411将输入的V_RL信号计算出R_S和V_S，并将R_S和V_S数据传给测试数据存储模块413保存。

(5)电源与状态控制器5中，加热电源和测试电源分别采用1-30V连续可调的直流稳压电源，加热电源输出串联一由NE555组成的振荡器控制的继电器，振荡器的振荡频率0.001-1Hz可调。

(6)采用LabVIEW软件平台为基础开发完成测试系统管理模块41，特征提取和存储模块42，特征数据处理和存储模块43。

(7)根据稳定性评价方案设计的传感器使用方式和测试方案，通过计算机软件界面来设定测试系统管理模块41的测试与电源管理模块412，通过测试与电源管理模块412管理控制加热电源输出的振荡器：或振荡，或常开，或常闭，获得传感器的相应的间歇式，常温式，连续高温式使用方式；依据测试方案控制数据采集与控制模块411在各时间点上自动完成测试，并将测试数据保存到测试数据存储模块413。

实施例2：

应用实例1为评价传感器阵列在两个恒定湿度环境中长期连续高温的稳定性及测试一致性的特征。更具体一点该应用实例是针对评价传感器的敏感膜在不同湿度环境中的高温稳定性及传感器在短时间内测试的重复性特征。测试方案是连续高温100小时，等间隔5小时作为一个测试时间点，每一个时间点连续测试5次，该应用实例中稳定性测试仪的操作步骤与数据处理方法如下：

(1)依据附图1连接好测试仪的各部分，将两个相同的传感器分别放在测试腔2.1和2.2中，设定测试腔2.1和2.2相连的相对湿度空气发生器1.1和1.2的相对湿度，分别为80％和50％的相对湿度。

(2)将待评价的传感器及阵列插入测试腔2中的测试座中；

(3)通过计算机4的系统管理模块41对电源与状态控制器5进行设定，使电源与状态控制器5输出稳定的加热电源，系统自动在100小时内，等间隔5小时作为一个测试时间点，每一个时间点连续测试5次，完成100次测试，每次测试完成后自动将测试数据保存到测试数据存储模块413中。

(4)特征提取。特征提取和存储模块42的子模块特征提取模块422根据用户指令，在特征提取方法模块424中选定一个特征提取方法，对数据读取模块421从测试数据存储模块413读出80％和50％的相对湿度测试腔中传感器的100次测试的响应信号数据进行特征提取，得到传感器在两种相对湿度环境中测试的特征值T与相应测试次数(或相应各次测试对应的时间)构成的二维特征数组，并将测试结果传给特征存储模块423；

(5)数据处理。特征数据读取模块433从特征存储模块423读取的80％和50％相对湿度测试腔中的传感器100次测试的特征值，并计算各测试时间点上的连续测试5次的特征值的平均值T_i，及各测试时间点上的5次测试的特征值的波动幅度a_i，在数据处理方法模块432中选定一个数据处理方法来表征传感器的稳定性特征及测试的重复性随时间的变化特征。

(6)结果输出。将80％和50％的两个相对湿度点中测试数据的处理结果绘制在同一平面坐标上，比较80％和50％的两个相对湿度点中传感器的稳定性特征及波动幅度a_i，就表征了传感器在连续高温状态下湿度对传感器稳定性的影响特征。

实施例3：

应用实例2为评价传感器阵列在两个恒定湿度环境中长期处于间歇式工作状态(传感器处于热循环状态)的稳定性及测试一致性特征。更具体一点该应用实例是针对评价传感器在使用中频繁开关机的热循环作用对传感器稳定性的影响，是传感器的各组成部分：敏感膜、测试电极、加热器、加热电极和基片的相互黏附强度和热膨胀系数的相容性在测试的特征值中的反应。测试方案是传感器的加热循环周期为3分钟，连续热循环5000次，每循环500次作为一个测试点，每一个测试点连续测试5次该应用实例中稳定性测试仪的操作步骤与数据处理方法如下：

(1)依据附图1连接好测试仪的各部分，将两个相同的传感器分别放在测试腔2.1和2.2中，设定测试腔2.1和2.2相连的相对湿度空气发生器的1.1和1.2的相对湿度，分别为80％和40％的相对湿度。

(2)将待评价的传感器及阵列插入测试腔2中的测试座中；

(3)通过计算机4的系统管理模块41对电源与状态控制器5进行设定，使电源与状态控制器5的加热电源输出周期为3分钟的循环加热电压，系统自动连续热循环5000次，每循环500次作为一个测试点，每一个测试点连续测试5次，每次测试完成后自动将测试数据保存到测试数据存储模块413中。

(3)通过计算机4的系统管理模块41对电源与状态控制器5进行设定，使电源与状态控制器5输出稳定的加热电源，系统自动在100小时内，等间隔5小时作为一个测试时间点，每一个时间点连续测试5次，完成100次测试，每次测试完成后自动将测试数据保存到测试数据存储模块413中。

(4)特征提取。特征提取和存储模块42的子模块特征提取模块422根据用户指令，在特征提取方法模块424中选定一个特征提取方法，对数据读取模块421从测试数据存储模块413读出80％和40％的相对湿度测试腔中传感器的50次测试的响应信号数据进行特征提取，得到传感器在两种相对湿度环境中测试的特征值T与相应测试的热循环次数构成的二维特征数组，并将测试结果传给特征存储模块423；

(5)数据处理。特征数据读取模块433从特征存储模块423读取的80％和40％相对湿度测试腔中的传感器50次测试的特征值，并计算各测试时间点上的连续测试5次的特征值的平均值T_i，及各测试时间点上的5次测试的特征值的波动幅度a_i，在数据处理方法模块432中选定一个数据处理方法来表征传感器的特征值随热循环次数变化的稳定性特征及测试的重复性随热循环次数变化特征。

(6)结果输出。将80％和40％的两个相对湿度点中测试数据的处理结果绘制在同一平面坐标上，比较80％和40％的两个相对湿度点中传感器的稳定性特征及波动幅度a_i，就表征了传感器在间歇式工作状态中湿度对传感器稳定性的影响特征。

Claims (6)

1、一种气体传感器及阵列的稳定性测试仪，其特征在于：它包括空气发生器(1.1、1.2......1.n)，测试腔(2.1、2.2......2.n)，数据采集电路(3)，计算机(4)，电源与状态控制器(5)，n为正整数；

空气发生器(1.1、1.2......1.n)与测试腔(2.1、2.2......2.n)分别相连；

数据采集电路(3)在测试时与测试腔(2.1、2.2......2.n)中的待测试气体传感器相连，将各气体传感器传送来的采集信号调理成模拟信号，再转化成数值信号传送给计算机(4)；

计算机(4)用于对电源与状态控制器(5)发出控制指令，实现按用户设定的方式为待测试气体传感器提供加热电源和测试电源；与数据采集电路(3)相连，接受并保存测试数据；同时对测试数据进行特征提取与特征数据的处理，保存并输出特征数据的处理结果；

电源与状态控制器(5)接受来自计算机(4)发出的电源状态控制指令，控制自身加热电源和测试电源的输出状态。

2、根据权利要求1所述的稳定性测试仪，其特征在于：计算机(4)包括测试系统管理模块(41)，特征提取和存储模块(42)，特征数据处理和存储模块(43)；

测试系统管理模块(41)用于接受用户指令，对测试仪的电源与状态控制器和数据采集电路进行管理，并保存测试数据；

特征提取和存储模块(42)用于接收用户指令，按要求读取测试系统管理模块(41)中传感器及阵列的测试的响应信号，对气体传感器的响应信号进行特征提取，得到由各传感器的特征值和测试次数构成的二维特征数组，并存储；

特征数据处理和存储模块(43)用于接收用户指令，按要求读取特征提取和存储模块(42)中传感器及阵列的测试的特征值，选择一种数据处理方法对传感器及阵列的测试的特征值进行处理得到传感器在对应环境中的对应的使用方式的稳定性，及传感器在每一个时间点上的测试特征值的波动幅度，保存并输出结果。

3、根据权利要求2所述的稳定性测试仪，其特征在于：测试系统管理模块(41)包括数据采集与控制模块(411)，测试与电源管理模块(412)和测试数据存储模块(413)；

测试与电源管理模块(412)根据电源与状态控制器(5)发出指令，对传感器加热电源的工作状态进行控制，及按用户提供的测试方案控制数据采集与控制模块(411)自动进行测试；

数据采集与控制模块(411)根据测试与电源管理模块(412)发送的指令进行测试，并将测试的响应信号数据传给测试数据存储模块(413)；

测试数据存储模块(413)用于保存测试的响应信号数据。

4、根据权利要求2或3所述的稳定性测试仪，其特征在于：

特征提取和存储模块(42)包括数据读取模块(421)，特征提取模块(422)，特征存储模块(423)和特征提取方法模块(424)；

特征提取方法模块(424)用于存储多个特征提取方法；

数据读取模块(421)按用户的指令读取测试数据存储模(413)中传感器各次测试的响应信号，并将读取的数据传给特征提取模块(422)；

特征提取模块(422)用于接收用户指令，根据指令要求在特征提取方法模块(424)中选定一个特征提取方法，对数据读取模块(421)从测试数据存储模块(413)读出的测试响应信号数据进行特征提取，得到各传感器测试的特征值和测试次数构成的二维特征数组，并将测试结果传给特征存储模块(423)；

特征存储模块(423)用于保存特征提取模块(422)传送来的各传感器测试的特征值。

5、根据权利要求2或3所述的稳定性测试仪，其特征在于：特征数据处理和存储模块(43)包括特征数据处理模块(431)，数据处理方法模块(432)，特征数据读取模块(433)和数据存储模块(434)；

数据处理方法模块(432)用于存储数据处理方法；

特征数据处理模块(431)用于接收用户指令，根据指令要求在数据处理方法模块(432)中选定一个数据处理方法，利用该数据处理方法对特征数据读取模块(433)发送的数组进行数据处理，得到传感器在对应环境中的对应的使用方式的稳定性，及传感器在每一个时间点上的各次测试的特征值的波动幅度，显示并输出结果；

特征数据读取模块(433)按用户的指令读取特征存储模块(423)中相应传感器各次测试的特征值和测试次数构成的数组，并将读取的数组传给特征数据处理模块(431)；

数据存储模块(434)用于保存特征数据处理模块(431)传送来的数据。

6、根据权利要求1、2或3所述的稳定性测试仪，其特征在于：电源与状态控制器(5)包括状态控制模块(51)，测试电源(52)，加热电源(53)；

状态控制模块(51)接受来自计算机(4)发出的电源状态控制指令，控制测试电源(52)的开闭，控制加热电源的状态；

测试电源(52)根据状态控制模块(51)的指令，为各待测试的气体传感器提供直流工作电源；

加热电源(53)根据状态控制模块(51)的指令，为各待测试的气体传感器提供直流加热电源。

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