CN103543127B - 气体传感器的检测方法 - Google Patents

气体传感器的检测方法 Download PDF

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常洋
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Abstract

本发明公开了一种气体传感器的检测方法，属于传感器检测领域，为解决没有用于检测基于可调谐半导体激光吸收光谱技术的气体传感器的检测方法而设计。本发明气体传感器的检测方法包括步骤：测量激光器、测量电源电路、测量电流扫描电路、测量温度传感电路、测量信号放大电路和气室、以及测量温控电路。本发明气体传感器的检测方法为用于检测基于可调谐半导体激光吸收光谱技术的气体传感器的电路提供了定量检测，标明了每一个电路模块中需要检测的具体位置，很容易地就可以检测得知气体传感器是否符合要求，节约了大量的人力成本。

Description

气体传感器的检测方法
技术领域
本发明涉及一种气体传感器的检测方法，尤其是涉及一种用于检测基于可调谐半导体激光吸收光谱技术的气体传感器的检测方法。
背景技术
基于可调谐半导体激光吸收技术的气体传感器是现有的一种测量气体含量的装置，其基本结构如图1所示。该气体传感器通过测量激光透过气体后光谱的变化情况来测量该气体的含量，具有检测精度高、准确度高、响应速度快、本质安全、抗干扰性强的特点。
气体传感器装置中的电路部分是整个气体传感器的核心组成部分，实现了激光发生、接收以及信号处理、实时显示。该电路部分主要包括电源板、主板、气室和温控电路；其中，电源板包括激光器和电源电路，主板包括电流扫描电路、测温电路以及信号放大电路。
电路部分的性能和质量直接关系到气体传感器测量结果的准确性，需要一种准确、快速、便于操作的检测方法对电路部分进行检测，为气体传感器产业化生产、检测提供良好的依据。
发明内容
本发明的一个目的是提出一种准确、快速且易于操作的用于检测基于可调谐半导体激光吸收光谱技术的气体传感器的检测方法。
本发明的另一个目的是提出一种无损的用于检测基于可调谐半导体激光吸收光谱技术的气体传感器的检测方法。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种气体传感器的检测方法，用于检测基于可调谐半导体激光吸收光谱技术的气体传感器，所述方法包括下述步骤：
步骤1.焊接激光器引脚，测量所述激光器的TEC+和TEC-两端，当所测电阻值为10Ω±1Ω时判定激光器为合格；测量所述激光器的R+和R-引脚，当所测电阻值为9KΩ±1KΩ时判定激光器为合格；
步骤2.在电源板的电源电路输入端接入12V直流电源，当总输出电流值小于0.1A时判定电源电路为合格；对所述电源电路通电，测量PV+5V和PGND两端的输出电压值，当输出电压值为5V±40mV时判定电源电路为合格；测量DVDD和DGND两端电压值，当电压值为3.3V±0.2V时判定电源电路为合格；测试DV+5V和DGND两端电压值，当电压值为5.0V±0.2V时判定电源电路为合格；将电源电路连接至电源板，测量AV+5V和AGND两端电压值，当电压值为5.0V±0.2V时判定电源电路为合格；
步骤3.在主板中下载、安装测试程序，将所述主板J3接口插针的第二管脚和第三管脚安装至电源板；确认测试程序安装成功；
步骤4.将所述主板的串口连接至调试终端，在所述调试终端上设置波特率为57600；上电，在所述调试终端中依次输入d-s、2000、回车、18、回车、100、回车，用示波器测试输出波形，当输出波形为锯齿波且波形范围在400mV-900mV之间时判定主板的电流扫描电路为合格；其中，所述示波器参数为扫描时间250ms,扫描电压500mV，正极接DV+5V,负极接OUT_AC；
步骤5.将一温度传感器连接在主板的温度传感电路上；上电，电压测量仪器的正极接C44上脚，负极接地；当测得的输出电压为800mV±10mV时判定为合格；将所述温度传感器放置在100℃的环境中，当测得的输出电压为2.2V±0.1V时判定温度传感电路为合格；
步骤6.将所述激光器连接至气体传感器的气室，所述气室连接至主板的信号放大电路；上电，将示波器的正极接R41脚，负极接地，当所得波形为上升的锯齿波纹中间出现一个下凹的曲线时判定信号放大电路和气室均为合格；
步骤7.将温控电路连接至所述电源板相应的接口上；上电，测量总输出电流，当测量值为0.1A±0.03A、且一分钟内温控电路的主控芯片温度为25℃-30℃时判定所述温控电路为合格；
步骤8.当步骤1至7中所有项目测试为合格时判定气体传感器为合格，否则判定气体传感器为不合格。
特别是，步骤1中在焊接激光器引脚之前将所述激光器引脚剪短至设定长度。
特别是，步骤1中在焊接激光器引脚时使用防静电工艺。
特别是，步骤1中在焊接激光器引脚时焊接温度最高为250℃。
特别是，在步骤3中，确认测试程序安装是否成功的方法包括下述步骤：
步骤3.1在激光器接线口的TEC+和TEC-两端接10Ω电阻；
步骤3.2安装JLINK仿真器；
步骤3.3上电；在程序操作界面点击下载程序，当屏幕下方出现的提示信息为Applicationrunning时判定程序下载成功。
本发明气体传感器的检测方法用于检测基于可调谐半导体激光吸收光谱技术的气体传感器，为气体传感器的批量生产提供准确、快速、且易于操作的电路检测方法。本发明检测方法为用于检测基于可调谐半导体激光吸收光谱技术的气体传感器的电路提供了定量检测，清楚地标明了每一个电路模块中需要检测的具体位置，很容易地就可以检测得知气体传感器是否符合要求，节约了大量的人力成本。
附图说明
图1基于可调谐半导体激光吸收技术的气体传感器结构示意图；
图2是本发明气体传感器的检测方法流程图；
图3是步骤6中判定信号放大电路和气室均合格时所显示波形示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
优选实施例一：
本优选实施例提供一种用于检测基于可调谐半导体激光吸收光谱技术的气体传感器的检测方法。整个电路测试工艺分为四个部分：下层电源板测试部分、上层主板测试部分、气室测试部分以及温控电路测试部分。其中，下层电源板测试包括激光器测试、电源电路测试；主板测试部分包括电流扫描电路测试、测温电路测试以及信号放大电路测试。检测主要是针对电源板和主板电路。
1、电源板测试部分步骤如下：
1.1首先进行激光器焊接和测量。激光器的引线通常都比较长，所以需要先将激光器引脚逐根剪断，再用电烙铁进行焊接。电烙铁保持250℃恒温，焊接时以不烫手为标准，焊接过程佩戴防静电手环。激光器焊接完毕后，用万用表测量TEC+和TEC-两端，查看电阻值是否约为10Ω；用万用表测量R+和R-引脚，查看电阻值是否约为9KΩ，全部过程当中佩戴防静电手环。
1.2进行电源电路测量。在电源电路输入端接入12V直流电源，然后查看电源上的总输出电流是否小于0.1A，小于0.1A为合格；在通电状态，用示波器测PV+5V、PGND两端的输出波形，输出电压值为5V，变化范围为±40mv为合格。同时，测量DVDD和DGND两端电压为3.3V±0.2V，则为合格；测试DV+5V/DGND两端电压为5.0V±0.2V，则为合格；连接上层板，测试AV+5V/AGND两端电压为5.0V±0.2V，则为合格。
2、主板测试部分步骤如下：
2.1下载程序到主板电路中。关电，将上层板安装在电源板上，然后用跳线帽连接主板上J3接口插针的2、3两脚，在激光器接线口的TEC+和TEC-两端接上10Ω电阻，然后安装JLINK仿真器。之后，通上电，在电脑的程序操作界面点击下载程序，屏幕下方出现“Applicationrunning”，则表示程序下载成功，然后关电，拔掉仿真器。
2.2测试传感器扫描电路。将主板的串口接到电脑的调试终端（调试助手程序），设置波特率为57600，然后上电，在调试终端中输入d-s，再依次输入2000-回车-18-回车-100-回车，用示波器测试输出波形，示波器参数为扫描时间250ms,扫描电压500mV，正极接DV+5V,负极接OUT_AC，如果输出波形为锯齿波，波形范围为400mV-900mV，则视为合格。
2.3测试温度传感电路。将温度传感器接到温度传感电路上，然后上电，用示波器测试输出电压，正极接C44上脚，负极接地，此时的输出电压约为800mV，再将传感器放入开水中，测量的输出电压如果约为2.2V，则为合格。
2.4测试信号放大电路。首先将样机和气室通过法兰盘连接，气室和待测电路板通过两根导线相连，然后上电测试，示波器正极接R41脚，负极接地，输出波形如图3所示为合格。
3、气室测量部分：方法同2.4，如果示波器测得输出电压如图3所示，则说明气室合格。
4、温度控制电路测试部分：将温控电路板接到电源板相应的接口上，然后上电观察电源总的输出电流是否为0.1A左右，并且用手指接触主控芯片，以一分钟不烫手为准。
优选实施例二：
如图2所示，本优选实施例提供一种气体传感器的检测方法，用于检测基于可调谐半导体激光吸收光谱技术的气体传感器，该方法包括下述步骤：
步骤1.焊接激光器引脚，测量激光器的TEC+和TEC-两端，当所测电阻值为10Ω±1Ω时判定激光器为合格；测量激光器的R+和R-引脚，当所测电阻值为9KΩ±1KΩ时判定激光器为合格。
步骤2.在电源板的电源电路输入端接入12V直流电源，当总输出电流值小于0.1A时判定电源电路为合格；对电源电路通电，测量PV+5V和PGND两端的输出电压值，当输出电压值为5V±40mV时判定电源电路为合格；测量DVDD和DGND两端电压值，当电压值为3.3V±0.2V时判定电源电路为合格；测试DV+5V和DGND两端电压值，当电压值为5.0V±0.2V时判定电源电路为合格；将电源电路连接至电源板，测量AV+5V和AGND两端电压值，当电压值为5.0V±0.2V时判定电源电路为合格。
步骤3.在主板中下载、安装测试程序，将主板J3接口插针的第二管脚和第三管脚安装至电源板；确认测试程序安装成功。
步骤4.将主板的串口连接至调试终端，在调试终端上设置波特率为57600；上电，在调试终端中依次输入d-s、2000、回车、18、回车、100、回车，用示波器测试输出波形，当输出波形为锯齿波且波形范围在400mV-900mV之间时判定主板的电流扫描电路为合格；其中，示波器参数为扫描时间250ms,扫描电压500mV，正极接DV+5V,负极接OUT_AC。
步骤5.将一温度传感器连接在主板的温度传感电路上；上电，电压测量仪器的正极接C44上脚，负极接地；当测得的输出电压为800mV±10mV时判定为合格；将温度传感器放置在100℃的环境中，当测得的输出电压为2.2V±0.1V时判定温度传感电路为合格。
步骤6.将激光器连接至气体传感器的气室，气室连接至主板的信号放大电路。上电，将示波器的正极接R41脚，负极接地，当所得波形为上升的锯齿波纹中间出现一个下凹的曲线（如图3所示）时判定信号放大电路和气室均为合格。
步骤7.将温控电路连接至电源板相应的接口上。上电，测量总输出电流，当测量值为0.1A±0.03A、且一分钟内温控电路的主控芯片温度为25℃-30℃时判定温控电路为合格。
步骤8.当步骤1至7中所有项目测试为合格时判定气体传感器为合格，否则判定气体传感器为不合格。

Claims (5)

1.一种气体传感器的检测方法，用于检测基于可调谐半导体激光吸收光谱技术的气体传感器，其特征在于，所述方法包括下述步骤：
步骤1.焊接激光器引脚，测量所述激光器的TEC+和TEC-两端，当所测电阻值为10Ω±1Ω时判定激光器为合格；测量所述激光器的R+和R-引脚，当所测电阻值为9KΩ±1KΩ时判定激光器为合格；
步骤2.在电源板的电源电路输入端接入12V直流电源，当总输出电流值小于0.1A时判定电源电路为合格；对所述电源电路通电，测量PV+5V和PGND两端的输出电压值，当输出电压值为5V±40mV时判定电源电路为合格；测量DVDD和DGND两端电压值，当电压值为3.3V±0.2V时判定电源电路为合格；测试DV+5V和DGND两端电压值，当电压值为5.0V±0.2V时判定电源电路为合格；将电源电路连接至电源板，测量AV+5V和AGND两端电压值，当电压值为5.0V±0.2V时判定电源电路为合格；
步骤3.在主板中下载、安装测试程序，将所述主板J3接口插针的第二管脚和第三管脚安装至电源板；确认测试程序安装成功；
步骤4.将所述主板的串口连接至调试终端，在所述调试终端上设置波特率为57600；上电，在所述调试终端中依次输入d-s、2000、回车、18、回车、100、回车，用示波器测试输出波形，当输出波形为锯齿波且波形范围在400mV-900mV之间时判定主板的电流扫描电路为合格；其中，所述示波器参数为扫描时间250ms,扫描电压500mV，正极接DV+5V,负极接OUT_AC；
步骤5.将一温度传感器连接在主板的温度传感电路上；上电，电压测量仪器的正极接C44上脚，负极接地；当测得的输出电压为800mV±10mV时判定为合格；将所述温度传感器放置在100℃的环境中，当测得的输出电压为2.2V±0.1V时判定温度传感电路为合格；
步骤6.将所述激光器连接至气体传感器的气室，所述气室连接至主板的信号放大电路；上电，将示波器的正极接R41脚，负极接地，当所得波形为上升的锯齿波纹中间出现一个下凹的曲线时判定信号放大电路和气室均为合格；
步骤7.将温控电路连接至所述电源板相应的接口上；上电，测量总输出电流，当测量值为0.1A±0.03A、且一分钟内温控电路的主控芯片温度为25℃-30℃时判定所述温控电路为合格；
步骤8.当步骤1至7中所有项目测试为合格时判定气体传感器为合格，否则判定气体传感器为不合格。
2.根据权利要求1所述的气体传感器的检测方法，其特征在于，步骤1中在焊接激光器引脚之前将所述激光器引脚剪短至设定长度。
3.根据权利要求1所述的气体传感器的检测方法，其特征在于，步骤1中在焊接激光器引脚时使用防静电工艺。
4.根据权利要求1所述的气体传感器的检测方法，其特征在于，步骤1中在焊接激光器引脚时焊接温度最高为250℃。
5.根据权利要求1所述的气体传感器的检测方法，其特征在于，在步骤3中，确认测试程序安装是否成功的方法包括下述步骤：
步骤3.1在激光器接线口的TEC+和TEC-两端接10Ω电阻；
步骤3.2安装JLINK仿真器；
步骤3.3上电；在程序操作界面点击下载程序，当屏幕下方出现的提示信息为Applicationrunning时判定程序下载成功。
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