CN102384962B - 气敏传感器性能测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及传感器性能测试装置，尤其涉及一种气敏传感器性能测试装置。一种气敏传感器性能测试装置，包括：控温控湿机构，所述控温控湿机构用于控制所述测试室的温湿度；所述控温控湿机构包括：加热管层，制冷管层，保温层，湿度调节器；所述加热管层围出一个腔体，所述测试室包括测试区域，所述测试区域是所述腔体中的空间区域，所述加热管层中设置有加热管；所述制冷管层包裹所述加热管层，所述制冷管层中设置有制冷管；所述保温层包裹所述制冷管层；所述加热管层、所述制冷管层和所述保温层设置有安装孔，所述湿度调节器固定设置于所述安装孔中并且位于所述测试区域内。本发明解决了现有的气敏传感器性能测试装置只能模拟高温环境的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及传感器性能测试装置，尤其涉及一种气敏传感器性能测试装置。
背景技术
气敏传感器可随时检测可燃、易爆、毒性等气体，因而其在环境监测、煤矿开采、地质灾害、医疗诊断、国防军事等领域具有广泛的应用。为了杜绝气体泄露和提高实际生产的安全性，人们对气敏传感器的精度、可靠性的测试和鉴定提出了更高的要求。比如：要求气敏传感器测试系统能够测试传感器在不同温度、不同湿度、不同浓度气氛下的气敏特性，这就对气敏传感器的测试装置提出了更为苛刻的要求。因此，研制和开发温度可控、湿度可调、浓度可变、测试废气可回收的稳定可靠气敏传感器性能测试装置将具有非常重要的现实意义。
经对现有的文献检索发现，中国专利申请号200610112883.0，记载了“一种对气体传感器或半导体器件性能进行测试的系统”，其中公开了一种包括由配气单元、加热单元和测试单元组成的装置，此装置通过加热器加热来达到高温下对气敏传感器的气敏特性进行测试。但这种装置不能模拟野外零下几十度的环境，对气敏传感器在极低温度的性能不能够进行很好的测量和鉴定。中国专利申请号200710063698.1，记载了“一种气敏传感器标定和可靠性测试系统”，其中公开了一种包括由进气单元、气体流量监控及组分控制单元、气体混合腔、真空测试腔和传感器电参量测试装置组成的系统，其通过流量监控达到了对不同浓度、不同种类气体气敏特性的测试。但此装置无法模拟环境湿度变化，而湿度的变化对气敏传感器的测量精度具有很大的影响。
进一步检索发现，Ming-Ru Yu，Ren-Jang Wu，Murthy Chavali，Effect of“Pt”loading in ZnO-CuO hetero-junction material sensing carbon monoxide at roomtemperature，Sens.Actuators B 153(2011)321-328(室温下氧化锌-氧化铜异质结添加铂元素对一氧化碳气敏性的影响，(瑞士)传感器与执行器B)，在不同温度下对气敏传感器性能进行了测试，文章中的装置采用了动态气流流动系统，克服了封闭式进气系统气流扩散限制的不足，从而提高了气敏传感器的响应速率，并可测试传感器的动态响应。这种方法有望实现快速稳定的测试，但由于此装置没有气体均匀混合装置，导致很难模拟实际生产气体环境；再加上测试废气没有得到很好的处理或回收再利用，更导致了易燃、易爆、有毒气体的测试废气可能对环境造成很大的污染和破坏，最终大大限制了此装置的开发和投入使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种气敏传感器性能测试装置，这种气敏传感器性能测试装置不但能够模拟高温环境，还能模拟低温环境，以解决现有的气敏传感器性能测试装置只能模拟高温环境的技术问题。
本发明通过以下技术方案解决上述技术问题。
一种气敏传感器性能测试装置，包括：
测试室，所述测试室作为测试所述气敏传感器性能的场所；
控温控湿机构，所述控温控湿机构用于控制所述测试室的测试温湿度；
配气机构，所述配气机构用于向所述测试室提供测试用气体，以及从所述测试室排出所述测试用气体；
气敏测试机构，所述气敏测试机构用于测试置于所述测试室的气敏传感器的性能；
所述控温控湿机构包括：
加热管层，所述加热管层围出一个腔体，所述测试室包括测试区域，所述测试区域是所述腔体中的空间区域，所述加热管层中设置有加热管；
制冷管层，所述制冷管层包裹所述加热管层，所述制冷管层中设置有制冷管；
保温层，所述保温层包裹所述制冷管层；
湿度调节器，所述加热管层、所述制冷管层和所述保温层设置有安装孔，所述湿度调节器固定设置于所述安装孔中并且位于所述测试区域内。在这个技术方案中，本发明的所述气敏传感器性能测试装置还能模拟不同的湿度环境，解决了现有的气敏传感器性能测试装置无法模拟不同的湿度环境的技术问题。进一步，所述控温控湿机构还包括：热电偶，控温控湿电源；所述热电偶固定设置于所述测试区域内；所述控温控湿电源与所述热电偶、所述制冷管、所述加热管、所述湿度调节器均通过导线连接。
在本发明实施时，优选地，所述测试室包括：样品台，所述加热管层、所述制冷管层和所述保温层设置有安装孔，所述样品台固定设置于所述安装孔中并且固定设置于所述测试区域内部的垂直方向的正上方。进一步，所述气敏测试机构包括：气敏测试仪；三芯导线；所述三芯导线的一端与所述气敏测试仪的输入端固定连接，另一端与所述样品台的顶部的输出端固定连接。
在本发明实施时，优选地，所述配气机构包括：
混气室，所述混气室包括进气口和出气口，所述混气室的出气口与所述测试室通过进气管连接，所述进气管穿过所述控温控湿机构并且固定设置于所述测试室水平方向的一侧；
待测气瓶，所述待测气瓶包括出气口，所述待测气瓶的出气口与所述混气室的进气口通过第一管道连接；
第一减压阀，所述第一减压阀设置在所述待测气瓶的出气口；
第一质量流量控制器，所述第一质量流量控制器设置在所述第一管道上；
第一两通开关，所述第一两通开关设置在所述第一管道上，并且位于所述第一质量流量控制器的下游；
载气瓶，所述载气瓶包括出气口，所述载气瓶的出气口与所述混气室的进气口通过第二管道连接；
第二减压阀，所述第二减压阀设置在所述载气瓶的出气口；
第二质量流量控制器，所述第二质量流量控制器设置在所述第二管道上；
第二两通开关，所述第二两通开关设置在所述第二管道上，并且位于所述第二质量流量控制器的下游；
第一三通阀，所述第一管道与所述第二管道交汇，在交汇处设置有所述第一三通阀，所述第一三通阀位于所述第一两通开关和所述第二两通开关的下游；
排气泵，所述排气泵包括进气口和出气口，所述排气泵的进气口与所述测试室通过出气管连接，所述出气管穿过所述控温控湿机构并且固定设置于所述测试室水平方向的另一侧；
第三两通开关，所述第三两通开关设置在所述出气管上。
进一步，所述混气室是机械搅拌混气室。所述机械搅拌转速可调，使不同种类、不同浓度的气体能够进行均匀的混合。
进一步，所述排气泵是耐腐蚀排气泵。
本发明的气敏传感器性能测试装置，使测试温度、测试湿度、测试浓度、测试气体种类均可调可控，此装置解决了目前气敏传感器性能分析测试装置中难以精确模拟实际环境的难题，此外，在本发明中，加热层和保温层不直接连接，加热时，不会对保温层造成破坏。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以使本领域的技术人员充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是具体实施方式中所述的气敏传感器性能测试系统的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示。一种气敏传感器性能测试装置，包括：测试室1，控温控湿机构2、循环配气机构3、气敏测试机构4。
测试室1作为测试气敏传感器性能的场所。测试室1包括测试区域、样品台7，控温控湿机构2上设置有安装孔，样品台7固定设置于安装孔中并且固定设置于测试区域内部的垂直方向的正上方；测试室1与气敏测试机构4通过导线连接。
控温控湿机构2用于控制测试室的测试温度和湿度，控温控湿机构2包括：加热管层、制冷管层、保温层8、热电偶12、湿度调节器11、控温控湿电源13。保温层可根据待测环境的温度选择适当的公知材料制作。加热管层围出一个腔体，测试室1包括测试区域，测试区域位于设置在腔体中，测试区域是腔体内的空间区域；加热管层包括耐火砖和设置在耐火砖中的加热管10，加热管10环绕测试室1布置；制冷管层包裹加热管层，制冷管层包括耐火砖和设置在耐火砖中的制冷管9，制冷管9环绕测试室1布置。保温层8包裹制冷管层。热电偶12固定设置于测试区域内。控温控湿电源13用于提供电源并控制制冷管的制冷、加热管的加热和湿度调节器的工作，控温控湿电源13与热电偶12、制冷管9、加热管10均通过导线连接。湿度调节器11固定设置于安装孔中并且位于测试区域内。控温控湿电源13与湿度调节器11也通过导线连接。
循环配气机构3用于向测试室1提供测试用气体，以及从测试室1排出测试用气体。循环配气机构3包括：进气管5、出气管6、混气室21、待测气瓶15、第一减压阀171、第一质量流量控制器181、第一两通开关191、载气瓶16、第二减压阀172、第二质量流量控制器182、第二两通开关192、第一三通阀201、排气泵22、第三两通开关193、循环气室14、第三质量流量控制器183、第四两通开关194、第五两通开关195、第二三通阀202及连接各部分的管道。混气室21包括进气口和出气口，混气室21的出气口与测试室1通过进气管5连接，进气管5穿过控温控湿机构2并且固定设置于测试室1水平方向的一侧。待测气瓶15包括出气口，待测气瓶15的出气口与混气室21的进气口通过第一管道连接。第一减压阀171设置在待测气瓶15的出气口。第一质量流量控制器181设置在第一管道上。第一两通开关191设置在第一管道上，并且位于第一质量流量控制器181的下游。载气瓶16包括出气口，载气瓶16的出气口与混气室21的进气口通过第二管道连接。第二减压阀171设置在载气瓶16的出气口。第二质量流量控制器182设置在第二管道上。第二两通开关192设置在第二管道上，并且位于第二质量流量控制器182的下游。第一管道与第二管道交汇，在交汇处设置有第一三通阀201，第一三通阀201位于第一两通开关191和第二两通开关192的下游。排气泵22包括进气口和出气口，排气泵22的进气口与测试室1通过出气管6连接，出气管6穿过控温控湿机构2并且固定设置于测试室1水平方向的另一侧。第三两通开关193设置在出气管6上。循环气室14包括进气口和出气口，循环气室14的出气口与混气室21的进气口通过第三管道连接，循环气室14的进气口与排气泵22的出气口通过第四管道连接。第三质量流量控制器183设置在第三管道上。第四两通开关194设置在第三管道上，并且位于第三质量流量控制器183的上游；第五两通开关195设置在第三管道上，并且位于第三质量流量控制器183的下游。第一管道与第二管道交汇后与第三管道交汇，在与第三管道交汇处设置有第二三通阀202，第二三通阀202位于第五两通开关195的下游。
气敏测试机构4用于测试置于测试室1的气敏传感器的性能；气敏测试机构4包括气敏测试仪23、三芯导线24。三芯导线24的一端与气敏测试仪4的输入端固定连接，另一端与样品台7的顶部的输出端固定连接。
在一个优选的实施例中，混气室21是机械搅拌混气室，排气泵22是耐腐蚀排气泵。
本具体实施方式采用的循环配气机构可实现传感器的气敏动态响应连续测试，而且测试废气的回收利用除了降低测试成本外，更重要的是绿色环保、对环境无污染。且整个测试无易燃、易爆、毒性测试气体的排放，是一种环境友好、高效节能的气敏传感器性能测试装置。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (7)
1.一种气敏传感器性能测试装置，其特征在于，包括：
测试室，所述测试室作为测试所述气敏传感器性能的场所；
控温控湿机构，所述控温控湿机构用于控制所述测试室的测试温湿度；
循环配气机构，所述循环配气机构用于向所述测试室提供测试用气体，以及从所述测试室排出所述测试用气体；所述循环配气机构还包括混气室、待测气瓶、载气瓶、排气泵、循环气室，所述混气室包括进气口和出气口，所述混气室的出气口与所述测试室通过进气管连接，所述进气管穿过所述控温控湿机构并且固定设置于所述测试室水平方向的一侧；所述待测气瓶包括出气口，所述待测气瓶的出气口与所述混气室的进气口通过第一管道连接；所述载气瓶包括出气口，所述载气瓶的出气口与所述混气室的进气口通过第二管道连接；所述排气泵包括进气口和出气口，所述排气泵的进气口与所述测试室通过出气管连接，所述出气管穿过所述控温控湿机构并且固定设置于所述测试室水平方向的另一侧；所述循环气室包括进气口和出气口，所述循环气室的出气口与所述混气室的进气口通过第三管道连接，所述循环气室的进气口与所述排气泵的出气口通过第四管道连接；
气敏测试机构，所述气敏测试机构用于测试置于所述测试室的气敏传感器的性能；
所述控温控湿机构包括：
加热管层，所述加热管层围出一个腔体，所述测试室包括测试区域，所述测试区域是所述腔体中的空间区域，所述加热管层中设置有加热管；
制冷管层，所述制冷管层包裹所述加热管层，所述制冷管层中设置有制冷管；
保温层，所述保温层包裹所述制冷管层；
湿度调节器，所述加热管层、所述制冷管层和所述保温层设置有安装孔，所述湿度调节器固定设置于所述安装孔中并且位于所述测试区域内。
2.如权利要求1所述的气敏传感器性能测试装置，其特征在于，所述控温控湿机构还包括：
热电偶，所述热电偶固定设置于所述测试区域内；
控温控湿电源，所述控温控湿电源与所述热电偶、所述制冷管、所述加热管、所述湿度调节器均通过导线连接。
3.如权利要求1所述的气敏传感器性能测试装置，其特征在于，所述测试室包括：
样品台，所述样品台固定设置于所述安装孔中并且固定设置于所述测试区域的内部垂直方向的正上方。
4.如权利要求1所述的气敏传感器性能测试装置，其特征在于，所述循环配气机构包括：
第一减压阀，所述第一减压阀设置在所述待测气瓶的出气口；
第一质量流量控制器，所述第一质量流量控制器设置在所述第一管道上；
第一两通开关，所述第一两通开关设置在所述第一管道上，并且位于所述第一质量流量控制器的下游；
第二减压阀，所述第二减压阀设置在所述载气瓶的出气口；
第二质量流量控制器，所述第二质量流量控制器设置在所述第二管道上；
第二两通开关，所述第二两通开关设置在所述第二管道上，并且位于所述第二质量流量控制器的下游；
第一三通阀，所述第一管道与所述第二管道交汇，在交汇处设置有所述第一三通阀，所述第一三通阀位于所述第一两通开关和所述第二两通开关的下游；
第三两通开关，所述第三两通开关设置在所述出气管上。
5.如权利要求4所述的气敏传感器性能测试装置，其特征在于，所述混气室是机械搅拌混气室。
6.如权利要求4所述的气敏传感器性能测试装置，其特征在于，所述排气泵是耐腐蚀排气泵。
7.如权利要求3所述的气敏传感器性能测试装置，其特征在于，所述气敏测试机构包括：
气敏测试仪；
三芯导线，所述三芯导线的一端与所述气敏测试仪的输入端固定连接，另一端与所述样品台的顶部的输出端固定连接。
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