CN103399123B - 气体传感器自动校准系统及其气体传感器校准方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供气体传感器自动校准系统，包括至少一个具有通讯转换模块的传感器老化工装，他还包括微处理器电路以及高精度气体传感器，所述微处理器电路的气体浓度采样输入端与所述高精度气体传感器的输出端连接，所述通讯转换模块具有输入端和用于与待校准气体传感器通讯的输出端，所述微处理器电路的校准信号输出端与所述通讯转换模块的输入端连接；本发明还涉及一种气体传感器校准方法。本发明气体传感器自动校准系统，使用的时候，不再使用精密配气系统，结构简单，造价低，校准方便。

Description

气体传感器自动校准系统及其气体传感器校准方法

技术领域

本发明涉及气体传感器自动校准系统，还涉及一种气体传感器校准方法。

背景技术

传感器生产过程大致如下：制作传感器，传感器老化，传感器标定，出厂前校准。现有气体传感器校准系统包括传感器老化工装、计算机、配气装置以及通气工装，计算机分别与配气装置以及传感器老化工装控制连接，传感器老化工装上，包括用于对气体传感器供电的电源以及用于与待校准气体传感器通讯的通讯转换模块，传感器老化工装上设有气体传感器安装位；校准的时候，将气体传感器装在传感器老化工装上，气体传感器通过通讯转换模块与计算机连接，气体传感器的采样端与通气工装连接，计算机控制配气装置配比出所需要的气体，通过通气工装输给气体传感器，稳定一段时间使传感器检测值达到稳定，最后通过计算机经由老化工装向待校准传感器发出校准命令进行校准，使传感器检测值与实际浓度值相对应，校准需要分别校准低浓度点和高浓度点，通过过老化工装向传感器发送校准命令以实现校准。配气装置把不同浓度气体混合，配比出所需要的浓度的气体，该装置为精密装置，价格昂贵，对于不同类型的气体传感器，需要不同的通气工装才能把标气通入气体传感器，每只气体传感器的校准需要通气两次，通气工装的投入和标准气体的耗费都很大，标准气体的配比时间也很长而且需要监控管理，产品生产周期长，产品成本大大增加。

发明内容

本发明的目的是气体传感器自动校准系统，以解决现有校准系统中存在的设备复杂、校准成本高的问题，本发明还涉及气体传感器校准方法。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：气体传感器自动校准系统，包括至少一个具有通讯转换模块的传感器老化工装，他还包括微处理器电路以及高精度气体传感器，所述微处理器电路的气体浓度采样输入端与所述高精度气体传感器的输出端连接，所述通讯转换模块具有输入端和用于与待校准气体传感器通讯的输出端，所述微处理器电路的校准信号输出端与所述通讯转换模块的输入端连接。

基于上述，所述高精度气体传感器为CO₂气体传感器。

基于上述，所述高精度气体传感器为甲烷气体传感器。

基于上述，所述微处理器电路为MCU处理电路。

本发明气体传感器自动校准系统，使用的时候，不再使用精密配气系统，结构简单，造价低，对校准环境要求低，校准方便。

气体传感器校准方法，该方法包括以下步骤：

步骤1、将待校准气体传感器安装在传感器老化工装上；

步骤2、低浓度点校准：将气体传感器自动校准系统暴露在空气中，当所述微处理器电路接收到的气体浓度位于设定的低浓度区间并且保持稳定时长后，所述微处理器电路将该气体浓度作为低浓度点并通过通讯转换模块向待校准气体传感器发送校准信号进行校准；

高浓度点校准：当所述微处理器电路接收到的气体浓度位于设定的高浓度区间并且保持稳定时长后，所述微处理器电路将该气体浓度作为高浓度点并通过通讯转换模块向待校准气体传感器发送校准信号进行校准。

本气体传感器校准方法，利用组成空气成分的气体在空气中广泛存在，并且这些气体在空气中的浓度在一定范围内进行动态变化的客观事实，在微处理器电路内设定高浓度区间和低浓度区间，降低对气体浓度的要求，并通过高精度气体传感器采集的处于高浓度或低浓度区间中并稳定的气体浓度值作为参考点，通过微处理器电路对待校准气体传感器进行校准，当校准不同的待校正气体传感器的时候，只需更换相应的高精度气体传感器即可，因此，使用非常方便，不再使用配气系统，简化了系统的结构，增强了系统使用的灵活性，节省了成本。

气体传感器校准方法，该方法包括以下步骤：

步骤1、将待校准气体传感器安装在传感器老化工装上；

步骤2、低浓度点校准：将气体传感器自动校准系统暴露在空气中，当所述微处理器电路接收到的气体浓度位于设定的低浓度区间并且保持稳定时长后，所述微处理器电路将该气体浓度作为低浓度点并通过通讯转换模块向待校准气体传感器发送校准信号进行校准；

高浓度点校准：将气体传感器自动校准系统安放在校准室内，向校准室内通入与待校准气体传感器所检测气体种类相对应的气体，当所述微处理器电路接收到的气体浓度位于设定的高浓度区间并且保持稳定时长后，所述微处理器电路将该气体浓度作为高浓度点并通过通讯转换模块向待校准气体传感器发送校准信号进行校准。

本气体传感器校准方法校准的气体传感器，一般为用于检测甲烷等气体的传感器，如甲烷气体传感器，对于这种气体传感器的校准，在选取低浓度点并进行的校准的时候将气体传感器自动校准系统暴露在空气中，但是对于高浓度点的校准，需要对校准室内通入甲烷气体，甲烷气体通入量根据所述校准室的内部体积以及所述气体的浓度进行估算，使得通入甲烷气体后，该气体的浓度位于高浓度区间内，这样当高精度气体传感器测得该高浓度区间里的某个值时，达到稳定时长后，微处理器电路发出校正信号对传感器进行校正，非常方便。

附图说明

图1是本发明实施例中气体传感器自动校准系统的系统图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

气体传感器自动校准系统的实施例，如图1所示，包括多个具有通讯转换模块的传感器老化工装，具体数目是测试需要而定，比如10个、100个等等，这样可以一次校准多个气体传感器，它还包括具有计时功能的微处理器电路以及高精度气体传感器，微处理器电路的气体浓度采样输入端与所述高精度气体传感器的输出端连接；通讯转换模块具有输入端和用于与待校准气体传感器通讯输出端，微处理器电路的校准信号输出端与通讯转换模块的输入端连接，高精度气体传感器为CO₂气体传感器，微处理器电路为MCU处理电路，具有通讯转换模块的老化工装以及高精度气体传感器都为本领域技术人员所熟知的现有产品，老化工装中的电源为通讯转换模块以及待校正气体传感器供电，通讯转换模块的输出端可与不同待校准气体传感器连接。

气体传感器自动校准系统的使用，使用的时候，暴露在空气中即可进行校准，该装置不使用高精度配气系统，对校准环境要求低，结构简单，成本低廉。

在本发明的其他实施例中，与上述实施例不同的是，传感器老化工装还可以设置一个，对于待校准甲烷气体传感器的校准中，所述的高精度气体传感器为甲烷气体传感器。

气体传感器校准方法的实施例，该方法包括以下步骤：

步骤1、将气体传感器自动校准系统暴露在空气中，将待校准气体传感器安装在传感器老化工装上；

步骤2、低浓度点校准：当所述微处理器电路接收到的气体浓度位于设定的低浓度区间并且保持稳定时长后，所述微处理器电路将该气体浓度作为低浓度点并通过通讯转换模块向待校准气体传感器发送校准信号进行校准；

高浓度点校准：当所述微处理器电路接收到的气体浓度位于设定的高浓度区间并且保持稳定时长后，所述微处理器电路将该气体浓度作为高浓度点并通过通讯转换模块向待校准气体传感器发送校准信号进行校准。

步骤2中所述的高浓度区间和低浓度区间是相对的概念，对于不同气体标准不一样，比如对于CO₂气体，一般认为低浓度范围为300 ppm到500ppm，高浓度范围为1000 ppm到5000ppm,当然在校准气体传感器的时候还要考虑气体传感器的最小标定值和最大标定值，高浓度区间的最大值要小于或等于最大标定值，低浓度区间的最小值要大于或等于最小标定值，本领域技术人员根据需要可以选取相应的高浓度区间和低浓度区间。设定高浓度区间和低浓度区间的作用在于降低对环境中气体浓度的要求，并通过高精度气体传感器的检测确定低浓度点和高浓度点，方法是测得的位于在高浓度区间或者低浓度区间气体浓度值后，稳定时长达到要求即认为是低浓度点或高浓度点，所以进行不同批次校正，低浓度点和高浓度点是会变动的。

由于组成空气成分的气体在空气中广泛存在，并且这些气体在空气中的浓度在一定范围内进行动态变化，因此，该校准方法用于校准CO₂气体传感器等等，也可用于对某些气体传感器进行低点浓度点的校准，比如甲烷气体传感器的低浓度点校准，在一个校准时间段之内，根据空气中某种成分气体的浓度变化，当高精度高精度气体传感器检测到的气体浓度值位于高浓度区间或低浓度区间并在该值达到稳定时长，将该值作为参考点，即高浓度点或低浓度点，微处理器电路发出处校准信号对待校准测气体传感器进行校准。 当校准不同的待校正气体传感器的时候，只需更换相应的高精度气体传感器即可，因此，使用非常方便，不再使用配气系统，简化了系统的结构，增强了系统使用的灵活性，节省了成本。

关于稳定时长，本领域技术人员可以根据需要进行设定，比如设定3分钟、5分钟等等，对于一个校准过程用时的长短，也可以视情况而定，根据经验设定，比如经检测的长期数据记录分析，在某几个时间段既能够出现高浓度点又能出现低浓度点，那么这些时间段都可以设定成一个校准过程的时间。

气体传感器校准方法的实施例，该方法包括以下步骤：

步骤1、将待校准气体传感器安装在传感器老化工装上；

步骤2、低浓度点校准：将气体传感器自动校准系统暴露在空气中，当所述微处理器电路接收到的气体浓度位于设定的低浓度区间并且保持稳定时长后，所述微处理器电路将该气体浓度作为低浓度点并通过通讯转换模块向待校准气体传感器发送校准信号进行校准；

高浓度点校准：将气体传感器自动校准系统安放在校准室内，向校准室内通入与待校准气体传感器所检测气体种类相对应的气体，当所述微处理器电路接收到的气体浓度位于设定的高浓度区间并且保持稳定时长后，所述微处理器电路将该气体浓度作为高浓度点并通过通讯转换模块向待校准气体传感器发送校准信号进行校准。

本气体传感器校准方法校准的气体传感器，一般为用于检测甲烷等气体的传感器，高精度气体传感器的种类要与待校准气体传感器的类型适配，对于甲烷气体传感器的校准，在选取低浓度点并进行的校准的时候将气体传感器自动校准系统暴露在空气中，但是对于高浓度点的校准，需要向校准室内通入甲烷气体，甲烷气体通入量根据所述校准室的内部体积以及所述气体的浓度进行估算，使得通入甲烷气体后，该气体的浓度位于高浓度区间内，这样当高精度气体传感器测得该高浓度区间里的某个值时，达到稳定时长后，微处理器电路发出校正信号对传感器进行校正，非常方便。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (6)

1.气体传感器自动校准系统，包括至少一个具有通讯转换模块的传感器老化工装，其特征在于：他还包括微处理器电路以及高精度气体传感器，所述微处理器电路的气体浓度采样输入端与所述高精度气体传感器的输出端连接，所述通讯转换模块具有输入端和用于与待校准气体传感器通讯的输出端，所述微处理器电路的校准信号输出端与所述通讯转换模块的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的气体传感器自动校准系统，其特征在于：所述高精度气体传感器为CO₂气体传感器。

3.根据权利要求1所述的气体传感器自动校准系统，其特征在于：所述高精度气体传感器为甲烷气体传感器。

4.根据权利要求1或2或3所述的气体传感器自动校准系统，其特征在于：所述微处理器电路为MCU处理电路。

5.使用权利要求1中气体传感器自动校准系统的气体传感器校准方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1、将待校准气体传感器安装在传感器老化工装上；

步骤2、低浓度点校准：将气体传感器自动校准系统暴露在空气中，当所述微处理器电路接收到的气体浓度位于设定的低浓度区间并且保持稳定时长后，所述微处理器电路将该气体浓度作为低浓度点并通过通讯转换模块向待校准气体传感器发送校准信号进行校准；

高浓度点校准：当所述微处理器电路接收到的气体浓度位于设定的高浓度区间并且保持稳定时长后，所述微处理器电路将该气体浓度作为高浓度点并通过通讯转换模块向待校准气体传感器发送校准信号进行校准。

6.使用权利要求1中气体传感器自动校准系统的气体传感器校准方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1、将待校准气体传感器安装在传感器老化工装上；

步骤2、低浓度点校准：将气体传感器自动校准系统暴露在空气中，当所述微处理器电路接收到的气体浓度位于设定的低浓度区间并且保持稳定时长后，所述微处理器电路将该气体浓度作为低浓度点并通过通讯转换模块向待校准气体传感器发送校准信号进行校准；

高浓度点校准：将气体传感器自动校准系统安放在校准室内，向校准室内通入与待校准气体传感器所检测气体种类相对应的气体，当所述微处理器电路接收到的气体浓度位于设定的高浓度区间并且保持稳定时长后，所述微处理器电路将该气体浓度作为高浓度点并通过通讯转换模块向待校准气体传感器发送校准信号进行校准。