CN105784931B - 自动控温实验室用气体传感器测试箱 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及自动控温实验室用气体传感器测试箱，可有效解决实验室用于气体传感器测试过程中的环境支持的问题，技术方案是，主箱体为中空结构，主箱体侧面设置有拆装式的活动门板，主箱体的两侧分别设置有进气口和出气口，主箱体内底部设置有电热丝，主箱体的顶部设置有光源，主箱体内设置有竖直的滑杆，滑杆上设置能够有沿其长向上、下滑动和固定的网板，网板上分别装有并排设置的温度传感器、压力传感器和待测的气体传感器，主箱体顶部设置有冷却箱，电热丝、光源、温度传感器和压力传感器分别与设置在主箱体或冷却箱上的控制器相连，本发明具备自动控制箱体内温度、压力和光照条件的功能，可以实现偏离环境条件的实验要求条件测试。
Description
技术领域
本发明涉及气体传感器测试设备，特别是一种自动控温实验室用气体传感器测试箱。
背景技术
传感技术是现代迅速发展起来的技术，也是一项令世人瞩目的技术，气体传感器是一种能够将环境中某些气体的体积分数、成分等信息转换成相对应的电信号的转换器装置，目前还可以将其与计算机科学结合起来，实现自动检测、监控、报警等。对气体进行检测或测试气体传感器过程只有气体传感器是不行的，需要一个完整的气体检测系统，其中检测气体的场所和容器起着非常重要的作用。主要作用是需要给传感器提供一个指定温度、压力、光照、气流及便于观察和更换材料的支持。目前实验室所用的测试环境都是测试者自行提供，缺少系统的参数调节功能和统一性，实验效果无法保证，导致实验结果重复性差，实验数据误差较大。因此，对实验室用的气体传感器测试箱的改进和创新有着巨大的需求市场。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种自动控温实验室用气体传感器测试箱，可有效解决实验室用于气体传感器测试过程中的环境支持的问题。
本发明解决的技术方案是，一种自动控温实验室用气体传感器测试箱，包括主箱体，主箱体为中空结构，主箱体侧面设置有拆装式的活动门板，主箱体的两侧分别设置有进气口和出气口，主箱体内底部设置有电热丝，主箱体的顶部设置有光源，主箱体内设置有竖直的滑杆，滑杆上设置能够有沿其长向上、下滑动和固定的网板，网板上分别装有并排设置的温度传感器、压力传感器和待测的气体传感器，主箱体顶部设置有能使主箱体内部空间降温的冷却箱，电热丝、光源、温度传感器和压力传感器分别与设置在主箱体或冷却箱上的控制器相连。
本发明结构新颖独特，操作简单，易生产，成本低，具备自动控制箱体内温度、压力和光照条件的功能，可以调节气体传感器测试位置，对密度大或密度小的特殊气体测试有着很大的优势，具备冷却箱和加热丝，可以实现偏离环境条件的实验要求条件测试，使用方便，效果好，是实验室中进行气体传感器测试和研究的设备上的创新。
附图说明
图1为本发明的主视图。
图2为本发明的左视图。
图3为本发明的剖面右视图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
由图1至图3给出，本发明包括主箱体，主箱体2为中空结构，主箱体2侧面设置有拆装式的活动门板8，主箱体2的两侧分别设置有进气口9和出气口12，主箱体2内底部设置有电热丝20，主箱体的顶部设置有光源21，主箱体内设置有竖直的滑杆14，滑杆上设置能够有沿其长向上、下滑动和固定的网板18，网板上分别装有并排设置的温度传感器15、压力传感器16和待测的气体传感器17，主箱体顶部设置有能使主箱体内部空间降温的冷却箱1，电热丝20、光源21、温度传感器15和压力传感器16分别与设置在主箱体或冷却箱上的控制器3相连。
为保证使用效果，所述的网板18经滑套13装在滑杆上，滑套上设置有用于固定的锁紧螺栓22，构成网板沿滑杆上下滑动和固定的活动结构；
所述的活动门板8经锁扣5覆盖在主箱体侧面的口部上，使其密封，锁扣上设置有用于固定活动门板的紧固螺栓6，活动门板与主箱体之间设置有密封圈19；
所述的冷却箱1为中空结构，主箱体的顶板2a作为冷却箱的底板，冷却箱上部设置有进料口24，进料口24上设置有与控制器相连的第一电磁阀23，冷却箱的下部设置有排水口4，排水口上装与控制器相连的第二电磁阀11，主箱体的顶板2a为导热材料制成；
所述的进气口有多个，每个进气口和出气口上均设置有与控制器相连的电磁阀10；
所述的主箱体上设置有均布的多个强电接线柱7a和多个均布的弱电接线柱7b，用于连接各个电器元件的电源线与信号线；
所述的光源为紫光灯、日光灯、红外线灯中一种；
所述的冷却箱1和主箱体2各侧板与底板之间均粘接严密，不漏气不漏液；主箱体2的顶板2a采用导热材料制成，其余面板采用透明玻璃板制成，
所述的控制器分别与电热丝20、光源21、温度传感器15、压力传感器16、压力传感器16、第一阀门、第二阀门和第三阀门相连，对其整体工作进行全面控制，需要说明的是，控制器为市售产品(现有技术)，如广州市大弘自动化科技有限公司的DH－FFU－L01型控制器，即可根据温度传感器和压力传感器的监测数据控制主箱体内电热丝电源的通断状态以及各个电磁阀的导通状态，控制器还可以根据用户设定的光照条件控制箱体内光源电源的通断状态，从而自行设置温度、压力和光照参数；所述的温度传感器、压力传感器均为市售产品，也可采用一体化的温度压力传感器，如广州指南针传感仪器有限公司PTB706压力温度一体变送器。
本发明的使用情况是：
1.将主箱体2内的光源21的电源线和电热丝20的电源线连接到主箱内侧强电接线柱7a对应位置，在箱体外侧将光源接线柱和电热丝接线柱连接到控制器的对应位置。将主箱体内压力传感器、温度传感器的电源与信号线连接到主箱内侧的弱电接线柱15上，在箱体外侧将弱电接线柱分别连接到控制器上对应位置。将待测的气体传感器放置在网板18上，在滑杆上调节网板的高度(如检测氢气、甲烷等密度小的气体时网板要处于高处，而检测二氧化碳、甲苯等密度大的气体时网板要处于低处)，将气体传感器导线连接到主箱内侧的弱电接线柱上，在箱体外侧将对应的接线柱连接到电脑或特定的检测器上，垫上主箱门板的密封垫圈，压上活动门板，上紧四个锁扣；
2.检查排水口16、进气口5、出气口6、进料口的关闭状态，打开电源，通过压力、温度传感器反馈的箱内温度与压力信号查看主箱体内温度与压力条件，如果主箱体内温度高于气体检测要求温度，则打开冷却箱进料口上的第一电磁阀，向冷却箱1输入冰块(如温度要求更低，可在冷却箱内输入液氮)，直到主箱体内温度达到检测要求。过程中冷却箱内冰块融化产生多余的水可以打开排水口16排出；如果主箱体内温度低于气体检测要求温度，则通过控制器设定加热温度，控制器根据设定值打开主箱体内的电热丝，使主箱体内的温度达到设定要求；
3.将待测气体连接到进气口的一个接口上，将保护气(如氮气)连接到进气口的另一个接口上，如果需要第三种气体，可以连接到进气口的第三个接口上；
4.按照待测的气体传感器对应的检测气体的要求浓度向主箱体内充入该气体，进行气体传感器检测；
5.更换箱内气体浓度时，打开出气口，关闭检测气体对应的进气口，打开氮气对应的进气口，缓慢充气5－15分钟，将主箱体2内的原气体置换掉，关闭出气口，关闭氮气对应的进气口，再按照气体检测浓度要求充入检测气体；
6.检测完成后，关闭电源，关闭检测气体对应的进气口，打开出气口，打开氮气对应的进气口，缓慢充氮气5－15分钟，将主箱内气体置换掉(如有些有毒气体一氧化碳、苯等，不能直接打开活动门板)，再松开主箱体的活动门板上的锁扣，取掉活动门板，将气体传感器导线从弱电接线柱处取下，取出气体传感器即可进行数据处理，得出检测结果。
与现有技术相比，本发明结构新颖独特，简单合理，具备自动调控检测条件，独立密闭检测环境等功能，可以在实验室中进行多种气体传感器的研制与检测(特别是针对有毒有害气体)，安全，易操作，寿命长，精度高，使用方便，效果好，是实验室气体传感器研制方面设备上的创新，有良好的社会和经济效益。并经试验产生了相同或相近似的结果，如在进行甲烷气体的生物电化学传感器研究过程中，原来只是在普通的常压密封箱中进行，研究过程的温度只能为室内温度，不能按照检测要求进行调节，也无法及时准确的知道和调节箱内气体压力，每次一个浓度测试完成后要把残余气体排出需要到室外重新拆卸密封箱才能完成，费工费时。而且由于温度、压力没有稳定保证和测试过程太长等因素必然会造成较大的误差，同一浓度在相同条件下5次测得的结果相对标准偏差(RSD)甚至大于2％，一系列气体浓度的测试结果线性拟合确定度(R2)甚至小于0.978，这大大影响了传感器作为检测设备而必需具有的精确性要求。而使用本发明的自动控温实验室用气体传感器测试箱后，相同条件下进行对比，同一浓度在相同条件下5次测得的结果RSD小于0.15％，一系列气体浓度的测试结果R2大于0.999.这充分说明使用本发明大大提高了气体传感器研究的精确性和可靠性。而且，使用本发明还可以方便的获得不同温度条件和压力条件下的气体传感器检测参数，可为此类传感器的产品提供更权威更科学的数据依据。
具体数据如下表1、2，
表1 为同一浓度甲烷在使用本发明和未使用本发明情况下用同一传感器测得的数据与误差统计表
表2 为一系列浓度甲烷在使用本发明和未使用本发明情况下用同一传感器测得的数据与拟合确定度统计
Claims (5)
1.一种自动控温实验室用气体传感器测试箱，包括主箱体，其特征在于，主箱体（2）为中空结构，主箱体（2）侧面设置有拆装式的活动门板（8），主箱体（2）的两侧分别设置有进气口（9）和出气口（12），主箱体（2）内底部设置有电热丝（20），主箱体的顶部设置有光源（21），主箱体内设置有竖直的滑杆（14），滑杆上设置有沿其长向上、下滑动和固定的网板（18），网板上分别装有并排设置的温度传感器（15）、压力传感器（16）和待测的气体传感器（17），主箱体顶部设置有能使主箱体内部空间降温的冷却箱（1），电热丝（20）、光源（21）、温度传感器（15）和压力传感器（16）分别与设置在主箱体或冷却箱上的控制器（3）相连；所述的网板（18）经滑套（13）装在滑杆上，滑套上设置有用于固定的锁紧螺栓（22），构成网板沿滑杆上下滑动和固定的活动结构；所述的冷却箱（1）为中空结构，主箱体的顶板（2a）作为冷却箱的底板，冷却箱上部设置有进料口（24），进料口（24）上设置有与控制器相连的第一电磁阀（23），冷却箱的下部设置有排水口（4），排水口上装与控制器相连的第二电磁阀（11），主箱体的顶板（2a）为导热材料制成。
2.根据权利要求1所述的自动控温实验室用气体传感器测试箱，其特征在于，所述的活动门板（8）经锁扣（5）覆盖在主箱体侧面的口部上，锁扣上设置有用于固定活动门板的紧固螺栓（6），活动门板与主箱体之间设置有密封圈（19）。
3.根据权利要求1所述的自动控温实验室用气体传感器测试箱，其特征在于，所述的进气口有多个，每个进气口和出气口上均设置有与控制器相连的第三电磁阀（10）。
4.根据权利要求1所述的自动控温实验室用气体传感器测试箱，其特征在于，所述的主箱体上设置有均布的多个强电接线柱（7a）和多个均布的弱电接线柱（7b）。
5.根据权利要求1所述的自动控温实验室用气体传感器测试箱，其特征在于，所述的光源为紫光灯、日光灯、红外线灯中一种。
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