CN108120805A - 气体浓度检测装置和气体浓度检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气体浓度检测装置和气体浓度检测方法，包括真空的检测腔体、气体浓度检测传感器、真空的取样元件以及检测分析仪；取样元件与检测腔体连接，检测腔体与外部存储待检测气体的密封腔体连接，气体浓度检测传感器设置于检测腔体内，检测分析仪分别与气体浓度检测传感器以及取样元件连接。上述气体浓度检测装置，通过气体浓度检测传感器和真空的检测腔体对气体进行浓度检测，可以得到实时准确的检测结果，通过取样元件对密封腔体内的气体进行取样，并利用检测分析仪分析得到更为精确的检测结果，而且通过检测分析仪对比两种浓度检测结果，判断传感器是否发生故障，从而避免了因传感器故障导致获得错误的浓度信息，使检测结果更为准确。

Description

气体浓度检测装置和气体浓度检测方法

技术领域

本申请涉及检测领域，特别是涉及一种气体浓度检测装置和气体浓度检测方法。

背景技术

随着电子技术的发展，对电子器件的封装过程要求越来越严格，当封装过程中存在“氢效应”时，会改变器件的使用性能，导致器件不正常的工作，使器件失效，最终大大缩短器件的使用寿命。为了能解决器件的氢效应问题，需要对器件的抗“氢中毒”能力进行快速评价。这需要在高温、高压的氢气气体中加速器件氢效应的效果，因此我们需要对高温、高压腔体中的氢气浓度进行精确控制，需要对氢气浓度进行实时检测。

目前，主要通过设置气体浓度检测传感器进行气体浓度检测，因高温高压环境，容易使气体浓度检测传感器造成损坏，而且当气体浓度检测传感器得多次检测结果对比误差较小时，难以判断是气体浓度本身发生了变化还是气体浓度检测传感器出现了故障，无法获得准确的气体浓度检测结果。

发明内容

基于此，有必要针对难以判断是气体浓度本身发生了变化还是气体浓度检测传感器出现了故障，无法获得准确的气体浓度检测结果的问题，提供一种准确的气体浓度检测装置和气体浓度检测方法。

一种气体浓度检测装置，包括真空的检测腔体、气体浓度检测传感器、真空的取样元件以及用于接收气体浓度检测传感器发送的传感器检测结果，并对取样元件中的取样气体进行浓度分析，得到取样检测结果，通过对比传感器检测结果与取样检测结果，判断气体浓度检测传感器是否故障的检测分析仪；

取样元件与检测腔体连接，检测腔体与外部存储待检测气体的密封腔体连接，气体浓度检测传感器设置于检测腔体内，检测分析仪分别与气体浓度检测传感器以及取样元件连接。

上述气体浓度检测装置，利用气体浓度检测传感器和真空的检测腔体对外部存储待检测气体的密封腔体中的气体进行浓度检测，可以得到实时准确的检测结果，通过真空的取样元件对气体进行取样，并通过检测分析仪分析得到取样元件中气体的浓度检测结果，对气体浓度进行二次检测得到更为精确的检测结果，而且通过检测分析仪对比通过传感器和取样元件获得的浓度检测结果，可以判断气体浓度检测传感器是否发生故障，从而避免了因气体浓度检测传感器故障导致获得错误的浓度信息，使检测结果更为准确。

在其中一个实施例中，还包括温度调节器，检测腔体通过温度调节器与存储待检测气体的密封腔体连接。

在其中一个实施例中，检测分析仪还包括显示器，显示器设置于检测分析仪。

在其中一个实施例中，还包括真空处理组件，真空处理组件与检测腔体连接。

在其中一个实施例中，真空处理组件包括机械真空泵和/或分子真空泵。

在其中一个实施例中，还包括真空度检测仪，真空度检测仪连接于检测腔体与真空处理组件之间。

在其中一个实施例中，检测腔体的容积小于存储待检测气体的密封腔体容积的1％。

在其中一个实施例中，还包括通断控制组件，通断控制组件包括第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀以及第四控制阀；

存储待取样气体的密封腔体与检测腔体通过第一控制阀连接，真空处理组件与检测腔体通过第二控制阀连接，取样元件通过第三控制阀与检测腔体连接。

在其中一个实施例中，取样元件包括第四控制阀，第四控制阀与第三控制阀可拆卸连接。

一种基于气体浓度检测装置的气体浓度检测方法，包括以下步骤：

获取气体浓度检测传感器发送的气体浓度数据；

将获取的多组气体浓度数据进行对比，当多组气体浓度数据差异较大时，通过取样元件对气体进行取样；

获取通过对取样元件中取样气体分析得到的气体浓度数据；

当通过传感器获得的数据与通过取样分析得到的数据差异大于设定范围时，发送气体浓度检测传感器故障信息；

当通过传感器获得的数据与通过取样分析得到的数据差异小于设定范围时，发送气体浓度变化信号。

上述气体浓度检测方法，利用气体浓度检测传感器对存储待检测气体的密封腔体中的气体浓度进行检测，可以得到实时检测结果，多组气体浓度数据差异较大时，通过取样元件对密封腔体内的气体进行浓度检测，对比气体浓度检测传感器和取样元件获得的浓度结果检测，判断气体浓度检测传感器发生故障还是气体浓度本身的变化，从而避免了因气体浓度检测传感器故障导致获得错误的浓度信息，使检测结果更为准确。

附图说明

图1为本申请一个实施例中气体浓度检测装置的结构示意图；

图2为本申请另一个实施例中气体浓度检测装置的结构示意图；

图3为本申请一个实施例中气体浓度检测方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体地实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

如图1所示，一种气体浓度检测装置，包括真空的检测腔体200、真空的取样元件300、气体浓度检测传感器400以及用于接收气体浓度检测传感器发送的传感器检测结果，并对取样元件中的取样气体进行浓度分析，得到取样检测结果，通过对比传感器检测结果与取样检测结果，判断气体浓度检测传感器是否故障的检测分析仪500；

取样元件300与检测腔体200连接，检测腔体200与外部存储待检测气体的密封腔体A连接，气体浓度检测传感器400设置于检测腔体200内，检测分析仪500分别与气体浓度检测传感器400以及取样元件300连接。

存储待取样气体的密封腔体A中含有待取样的气体，具体地，存储待取样气体的密封腔体A可以是用于评估电子器件抗“氢中毒”能力的含有一定浓度氢气的高温高压腔体。检测腔体200是指用于检测气体浓度，且具有一定容积的中空密封腔体A。取样元件300是指是指用于采集和保存待检测气体，并使采集的气体通过检测设备分析获得气体浓度检测结果的元件。气体浓度检测传感器400是指用于检测气体浓度，将气体浓度信号转化为电信号的器件，具体地，当需要在混合气体中同时检测多种气体的浓度时，可以在检测腔体200内部设置多个气体浓度检测传感器400，用于检测不同的气体浓度。检测分析仪500是指用于对取样元件300中的气体进行精确地浓度分析，得到气体浓度检测结果，并且可以接收气体浓度检测传感器400发送的气体浓度检测数据，将接收的传感器数据与分析得到的取样数据进行对比分析，从而判断气体浓度传感器是否出现故障。

上述气体浓度检测装置，利用气体浓度检测传感器400和真空的检测腔体200对外部存储待检测气体的密封腔体A中的气体进行浓度检测，可以得到实时准确的检测结果，通过真空的取样元件300对气体进行取样，利用检测分析仪500分析得到取样元件300中气体的浓度检测结果，对气体浓度进行二次检测得到更为精确的检测结果，而且通过检测分析仪500对比通过传感器400和取样元件300获得的浓度检测结果，可以判断气体浓度检测传感器400是否发生故障，从而避免了因气体浓度检测传感器400故障导致获得错误的浓度信息，使检测结果更为准确。

下面通过对高温高压环境下的氢气的浓度检测为例进行说明，可以理解，气体所在环境可以是低温、常温、高温、低压、高压环境的任意组合，待取样气体也可以是任意气体，以下实施例只是为了描述具体地实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

如图2所示，在其中一个实施例中，检测分析仪500还包括显示器520，显示器520设置于检测分析仪500，显示器520用于接收气体浓度检测传感器400发送的电信号，并显示气体浓度检测结果。

显示器520是指用于接收并显示气体浓度检测结果的器件，用户可以通过显示结果快速了解到待检测气体的浓度，进一步的，显示器520还可以同时显示多组检测结果，可以使用户便捷地了解到待检测气体的浓度是否发生变化，并通过多组结果分析对比，采取相应的措施。

在其中一个实施例中，还包括温度调节器600，检测腔体200通过温度调节器600与存储待检测气体的密封腔体A连接，温度调节器600用于调节从存储待检测气体的密封腔体A进入检测腔体200的气体温度。

温度调节器600是指用于调节从存储待检测气体的密封腔体A进入检测腔体200的气体温度的器件，具体地，温度调节器600可以是水冷器也可以是加热器，水冷器是指当原本处于高温环境中的气体需要进入检测腔体200时，用于降低气体温度，减小高温环境对气体浓度检测传感器400的损坏的器件，待检测气体为高温的氢气时，通过降温处理，可以避免高温状态下的氢气与空气接触发生爆炸的情况发生，使用更安全。具体地，可以通过设置循环流动的冷水管作为水冷器。加热器是指当原本处于低温环境中的气体需要进入检测腔体200时，用于身高气体温度，减小高温环境对气体浓度检测传感器400的损坏的器件，具体地，可以通过设置循环流动的热水管作为加热器，通过冷水或热水管道等温度调节器600，设置简单方便，避免了高温或低温环境对气体浓度检测传感器400造成损坏。

在其中一个实施例中，还包括真空处理组件700，真空处理组件700与检测腔体200连接。

真空处理组件700是指用于对密封的空间进行抽真空处理的组件，具体地，真空处理组件700可以是抽气泵、真空泵等。在通过气体浓度检测传感器400进行浓度检测之前，需对检测腔体200进行真空处理，避免因存在其他杂质气体影响检测结果。当通过取样元件300进行取样时，需对检测腔体200进行真空处理，避免在取样连接过程中混入空气，而且可以使得进入取样元件300的气体浓度不会因体积变化而发生改变。

在其中一个实施例中，真空处理组件700包括机械真空泵和/或分子真空泵。

真空泵通常是对特定的封闭空间抽气来获得真空的设备，其中，机械真空泵指利用机械方法对被抽容器进行抽气而获得真空的设备，利用机械的方法，周期性地改变泵内吸气腔的容积，使容器中的气体不断地通过泵的进气口膨胀到吸气腔中，然后通过压缩经排气口排出泵外，机械真空泵的极限真空度可以达到10^-4Pa，机械真空泵具有抽气速度快的特点。分子真空泵是指利用高速旋转的转子把动量传输给气体分子，使之获得定向速度，从而被压缩、被驱向排气口后为前级抽走的一种真空泵，分子真空泵具有极限真空度高的特点。

具体地，可以通过机械真空泵对检测腔体200进行抽真空处理，也可以分子真空泵对检测腔体200进行抽真空处理。

更具体地，可以通过机械真空泵对检测腔体200进行抽真空处理，当检测到检测腔体200内部的真空度达到预设真空度时，其中预设真空度可以是10^-3Pa，通过分子真空泵对检测腔体200进行抽真空处理，当检测到检测腔体200内部的真空度达到10^-5Pa时，停止抽真空动作。机械真空泵抽真空速度快，但极限真空度不高，分子真空泵可以达到较好的真空度，但处理速度慢，通过将机械真空泵与分子真空泵相结合的方式，使检测腔体200的真空度快速达到要求。

在其中一个实施例中，还包括真空度检测仪800，真空度检测仪800连接于检测腔体200与真空处理组件700之间，真空度检测仪800用于检测检测腔体200的真空度。

真空度检测仪800是指用于测量真空度的仪器，真空度检测仪800的测量范围为9.999×10^-1Pa～1×10^-5Pa，通过设置真空度检测仪800可以获取检测腔体200的准确真空度，以减小氢气进入检测腔体200后浓度的变化。

在其中一个实施例中，检测腔体200的容积小于存储待检测气体的密封腔体A容积的1％。

设置容积远小于存储待取样气体的密封腔体A的容积的检测腔体200，使待检测气体进入检测腔体200后，尽量避免气体浓度发生变化，具体地，检测腔体200的容积与存储待取样气体的密封腔体A的容积的比例小于1:100，以减小氢气进入检测腔体200后浓度的变化。

在其中一个实施例中，还包括通断控制组件，通断控制组件包括第一控制阀920、第二控制阀940、第三控制阀960以及第四控制阀980；

存储待取样气体的密封腔体A与检测腔体200通过第一控制阀920连接，真空处理组件700与检测腔体200通过第二控制阀940连接，取样元件300通过第三控制阀960与检测腔体200连接。

通过设置多个控制阀，隔绝检测装置内部与外界空气的接触，避免高温下的氢气与空气接触发生爆炸的危险，待检测气体和取样气体受到污染，更有利于获得准确的浓度检测结果。具体地，通过使用第一控制阀920连接检测腔体200和存储待取样气体的密封腔体A，控制高温环境下的氢气进入检测腔体200，通过使用第二控制阀940连接检测腔体200与真空处理组件700，在抽真空处理完成之后，及时断开真空处理组件700与检测腔体200的连接，保持检测腔体200处于真空状态。

在其中一个实施例中，控制阀为气密性良好，可应用于真空环境的控制阀，具体地，可以是型号为SUS316 6.35的控制阀。

在其中一个实施例中，取样元件300包括第四控制阀980，第四控制阀980与第三控制阀960可拆卸连接。

取样元件300与第四控制阀980的连接可以是固定连接，当取样元件300已进行真空处理时，第四控制阀980在取样开始之前和取样完成之后处于关闭状态，确保取样之前取样元件300处于真空状态，并且在取样完成后内部气体不与外界接触。第四控制阀980与第三控制阀960可拆卸连接，便于取样元件300的装卸，具体地，第三控制阀960与第四控制阀980之间的距离可以小于10cm，以使得在断开第三控制阀960与第四控制阀980时，不会有大量的待检测进入到空气中，避免产生空气污染和与空气发生反应的危险。具体地，第四控制阀980与第三控制阀960之间可以通过带胶垫的螺纹紧固件啮合，使得在连接状态时接口处密封状态。

在其中一个实施例中，取样元件300的真空度低于10^-8Pa。

通过控制取样元件300的真空度，尽量较小从密封腔体A进入取样元件300中的待取样气体的浓度因体积变换产生的影响，从而采集到浓度准确的待取样气体。

如图3所示，一种基于气体浓度检测装置的气体浓度检测方法，包括以下步骤：

步骤100，获取气体浓度检测传感器发送的气体浓度数据。

通过气体浓度检测传感器可以实时检测气体浓度，并将气体浓度信号转化为电信号，数据处理系统通过对接收的电信号进行解析，得到气体浓度数据。

步骤S200，将获取的多组气体浓度数据进行对比，当多组气体浓度数据差异较大时，通过取样元件对气体进行取样。

通过获取并记录多组气体浓度数据进行分析，判断气体浓度是否存在异常，当存在异常情况，如存在浓度检测结果与标准气体浓度差异较大时，说明可能气体浓度检测传感器存在故障，导致检测结果不准确，也可能是存在气体本身存在泄漏等问题，导致浓度变化，此时，通过取样元件对待检测气体进行取样分析。

在步骤S200之后，还包括，在预设的时间段内，通过取样元件对气体进行取样。为了确保密封腔体中气体浓度的准确性，需按照设定的时间定期对气体进行取样分析，具体地，可以为一个星期取样一次，避免气体浓度本身变化和气体浓度检测传感器故障同时发生导致显示数据没有出现误差的情况，从而得到准确的气体检测浓度结果。

步骤S300，获取通过对取样元件中取样气体分析得到的气体浓度数据。

通过对待检测气体进行取样，并对取样气体进行分析，获得气体浓度检测数据，通过不同的途径对待检测气体进行浓度检测，可以快速有效的得到故障原因，便于用户及时处理。

步骤S400，当通过传感器获得的数据与通过取样分析得到的数据差异大于设定范围时，发送气体浓度检测传感器故障信息。

比较通过传感器获得的数据与通过取样分析得到的数据，通过数据差异的大小判断故障原因，当通过传感器获得的数据与通过取样分析得到的数据差异大于设定范围时，说明通过气体浓度检测传感器获得的数据不准确，存在故障，提醒用户及时更换气体浓度检测传感器。

步骤S500，当通过传感器获得的数据与通过取样分析得到的数据差异小于设定范围时，发送气体浓度变化信号。

当气体本身浓度发生时，通过传感器获得的数据与通过取样分析得到的数据应该基本相同，两者之间的差异应该处于允许的误差范围内，此时，应提醒用户气体浓度发生变化，及时检查是否存在气体泄漏等情况。

上述气体浓度检测方法，利用气体浓度检测传感器对存储待检测气体的密封腔体中的气体浓度进行检测，可以得到实时检测结果，多组气体浓度数据差异较大时，通过取样对密封腔体内的气体进行浓度检测，对比气体浓度检测传感器直接获得和取样获得的浓度结果检测，判断气体浓度检测传感器发生故障还是气体浓度本身的变化，从而避免了因气体浓度检测传感器故障导致获得错误的浓度信息，使检测结果更为准确。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种气体浓度检测装置，其特征在于，包括真空的检测腔体、气体浓度检测传感器、真空的取样元件以及用于接收所述气体浓度检测传感器发送的传感器检测结果，并对所述取样元件中的取样气体进行浓度分析，得到取样检测结果，通过对比所述传感器检测结果与所述取样检测结果，判断所述气体浓度检测传感器是否故障的检测分析仪；

所述取样元件与所述检测腔体连接，所述检测腔体与外部存储待检测气体的密封腔体连接，所述气体浓度检测传感器设置于所述检测腔体内，所述检测分析仪分别与所述气体浓度检测传感器以及所述取样元件连接。

2.根据权利要求1所述的气体浓度检测装置，其特征在于，还包括温度调节器，所述检测腔体通过所述温度调节器与所述存储待检测气体的密封腔体连接。

3.根据权利要求1所述的气体浓度检测装置，其特征在于，所述检测分析仪还包括显示器，所述显示器设置于所述检测分析仪。

4.根据权利要求1所述的气体浓度检测装置，其特征在于，还包括真空处理组件，所述真空处理组件与所述检测腔体连接。

5.根据权利要求1所述的气体浓度检测装置，其特征在于，所述真空处理组件包括机械真空泵和/或分子真空泵。

6.根据权利要求1所述的气体浓度检测装置，其特征在于，还包括真空度检测仪，所述真空度检测仪连接于所述检测腔体与所述真空处理组件之间。

7.根据权利要求1所述的气体浓度检测装置，其特征在于，所述检测腔体的容积小于所述存储待检测气体的密封腔体容积的1％。

8.根据权利要求1所述的气体浓度检测装置，其特征在于，还包括通断控制组件，所述通断控制组件包括第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀以及第四控制阀；

所述存储待取样气体的密封腔体与所述检测腔体通过所述第一控制阀连接，所述真空处理组件与所述检测腔体通过所述第二控制阀连接，所述取样元件通过所述第三控制阀与所述检测腔体连接。

9.根据权利要求8所述的气体浓度检测装置，其特征在于，所述取样元件包括第四控制阀，所述第四控制阀与所述第三控制阀可拆卸连接。

10.一种根据权利要求1-9所述的气体浓度检测装置的气体浓度检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取气体浓度检测传感器发送的气体浓度数据；

将获取的多组所述气体浓度数据进行对比，当所述多组所述气体浓度数据差异较大时，通过取样元件对气体进行取样；

获取通过对取样元件中取样气体分析得到的气体浓度数据；

当通过所述传感器获得的数据与通过所述取样分析得到的数据差异大于设定范围时，发送气体浓度检测传感器故障信息；

当通过所述传感器获得的数据与通过所述取样分析得到的数据差异小于设定范围时，发送气体浓度变化信号。