CN108680702A - 一种测试传感器响应速度的装置及其测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测试传感器响应速度的装置及其测试方法。该装置包括至少一组测试腔体、进气机构和排气机构。所述测试腔体内设有参考传感器和样品架，所述样品架的位置和温度可调节，所述样品架上方设有进气机构，其通过供气罐依次与阀门2、阀门1和喷嘴连通，所述导气管方位调节机构位于阀门2和阀门1之间的导气管上，且位于测试腔体内。测试前先利用软件模拟装置确定部件位置以及各阀门开度；确定各重要连接所有测试信号；由进气孔道往测试腔体中通入背景气体，读取传感器件的测试值；调节待测传感器和喷嘴的相对位置，喷入测试目标气体，测试待测传感器的瞬态响应。本发明装置结构简单，方法新颖、高效且不受使用环境限制。

Description

一种测试传感器响应速度的装置及其测试方法

技术领域

本发明属于先进敏感器件测试的技术领域，具体涉及一种测试传感器响应速度的装置及其测试方法。

背景技术

传感器在日常生活、高科技应用等领域应用非常广泛，发挥着重要作用。影响传感器的性能优劣的因素之一取决于传感器的响应速度，所以传感器件的快速响应是十分重要的。常规的气体传感器件通常具有“秒”级别的响应速度。其对于某些应用场合是适用的。比如日常生活中的有害气体探测等，其不需要非常快的检测速度。但是在高速，大动态范围，需要快速反应的场合，特别是毫秒或者微秒级别的响应场合则不太适用。此时就需要开发特定用途的具有快速响应的传感器件。针对这样的器件的测试，需要有相应的高性能测试系统。

目前，已有的测试传感器件快速响应特性的系统一般使用快速在两个不同气体浓度的腔体中移动样品，快速改变温度，使用快速气阀等等方法。这些系统普遍存在系统本身响应慢，无法准确表征出器件的真实性能；系统构造复杂，使用不方便、维护困难；性能不稳定；测试系统无法通用；测试目标气体和背景气体互扩散严重，难以获得较好的腔体快速响应等等缺点。比如快速移动样品或者使用快速气阀都会引入机械和电磁扰动，对测试结果不利。其本身的测试机制或机构也难以获得毫秒或者微秒级的响应速度。为此，开发出一种能够测试传感器件快速响应特性的测试系统是目前亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种测试传感器响应速度的装置及其测试方法，该测试方法高效、新颖、适合多种场合。

一种测试传感器响应速度的装置，包括至少一组进气机构、测试腔体、进气孔道和排气机构，所述进气孔道和排气机构分别位于测试腔体的两侧，所述测试腔体内设有参考传感器，底部设有样品架，所述样品架上设有温度调节器、位置调节器和待测传感器；所述样品架上方设有伸入测试腔体内部的进气机构，所述进气结构包括供气罐、导气管、阀门2、导气管方位调节机构、阀门1和喷嘴，所述供气罐通过导气管依次与阀门2、阀门1和喷嘴连通，所述导气管方位调节结构、阀门1和喷嘴均在测试腔体内，且导气管方位调节机构位于阀门2与阀门1之间的导气管上；所述导气管方位调节机构、温度调节器和位置调节器均由控制模块控制。

作为改进的是，所述装置包括单组或多组进气机构。

作为改进的是，所述测试腔体的内壁材料为惰性材料。

上述测试传感器响应速度的装置的测试方法，包括以下步骤：步骤1，利用软件模拟喷嘴大小、喷嘴与待测传感器相对位置、以及阀门1开关速度，即根据流体力学方法分析喷嘴处压强的均匀性，从而确定喷嘴大小、喷嘴与待测传感器相对位置、阀门1开关速度；步骤2，连接所有测试信号；准备测试目标气体和背景气体，根据分析，选择大小形状合适的喷嘴，喷嘴大小应大于待测传感器敏感表面的尺寸，确保喷出的气体能够覆盖整个传感表面积；步骤3，由进气孔道往测试腔体中通入背景气体，直到背景气体在测试腔体内分布稳定，读取参考传感器的测试值；步骤4，根据分析所获得的优化参数，调节样品架和导气管方位调节机构，使得待测传感器和喷嘴均处于合适位置；步骤5，开启喷嘴，喷入测试目标气体，使测试目标气体瞬时、直接喷射到待测传感器表面并在其周围形成局域的、稳定的浓度分布，同时记录待测传感器传出的数据，即得传感器的瞬态响应。所述软件具备通过有限元流体力学方法模拟获得装置本身的反应时间，气流场分布、压强分布的能力。

作为改进的是，所述的阀门1的打开速度小于1秒。

作为改进的是，所述阀门1与喷嘴出口的距离小于10厘米，以获得尽量快速的气体切换。

有益效果：

与现有技术相比，本发明提供了一种测试传感器响应速度的装置及其测试方法。该测试方法新颖、高效且不受使用环境限制，为传感器设计、传感器检测等相关领域的研究提供了一条新的发展思路，具有深刻和广泛的研究意义和应用前景。具体表现如下：

1、本发明装置原理清晰明了，原理简单，易于控制，且成本较低；

2、本发明装置适合用于检测多种气体，包括有毒有害气体，气体在密封腔体内，不会泄露，提高了使用者的使用安全系数；

3、本发明装置，方便更换不同的测试气体，测试过程中只需要通过气路、阀门的配合即可实现更换，且腔体可以通用，提高了使用范围；

4、本发明装置测试时待测传感器位置固定，避免机械振动带来干扰，提高了测试结果的稳定性；

5、本发明装置可以测试高速传感器的反应特性，即控制测试目标气体喷出后达到待测传感器表面的速度，可以设置不同的测试速度，对应的待测传感器的响应速度比较容易达到毫秒甚至微秒，控制方便，精确度高；

6、本发明装置可测试传感器的交叉传感特性，只需要通过控制喷嘴喷出气体的流量。

附图说明

图1为本发明装置的结构示意图，其中，1-供气罐，2-导气管，3-导气管方位调节机构，4-阀门1，5-喷嘴，6-待测传感器，7-样品架，8-进气孔道，9-排气机构，10-测试腔体，11-参考传感器，12-阀门2，13-温度调节器，14-位置调节器。

图2为本发明信号控制图，其中10-测试腔体，20-温度调节器，30-位置调节器，40信号传感器，3-导气管方位调节机构。

具体实施方式

下面结合具体实例对本发明的发酵方法进行详细描述和说明。其内容是对本发明的解释而非限定本发明的保护范围。

实施例1

如图1所示，一种测试传感器响应速度的装置，包括三组进气机构、测试腔体、进气孔道和排气机构，所述进气孔道和排气机构分别位于测试腔体的两侧，所述测试腔体内设有参考传感器，底部设有样品架，所述样品架上设有温度调节器、位置调节器和待测传感器；所述样品架上方设有伸入测试腔体内部的进气机构，所述进气结构包括供气罐、导气管、阀门2、导气管方位调节机构、阀门1和喷嘴，所述供气罐通过导气管依次与阀门2、阀门1和喷嘴连通，所述导气管方位调节结构、阀门1和喷嘴均在测试腔体内，且导气管方位调节机构位于阀门2与阀门1之间的导气管上；所述导气管方位调节机构、温度调节器和位置调节器均由控制模块控制。

实施例2

上一种测试传感器响应速度的装置的测试方法，包括以下步骤：步骤1，利用软件模拟喷嘴大小、喷嘴与待测传感器相对位置、以及阀门1开关速度，即根据流体力学方法分析喷嘴处压强的均匀性，从而确定喷嘴大小、喷嘴与待测传感器相对位置、阀门1开关速度；步骤2，连接所有测试信号；准备测试目标气体和背景气体，根据分析，选择大小形状合适的喷嘴，喷嘴大小应大于待测传感器敏感表面的尺寸，确保喷出的气体能够覆盖整个传感表面积；步骤3，由进气孔道往测试腔体中通入背景气体，直到背景气体在测试腔体内分布稳定，读取参考传感器的测试值；步骤4，根据分析所获得的优化参数，调节样品架和导气管方位调节机构，使得待测传感器和喷嘴均处于合适位置；步骤5，开启喷嘴，喷入测试目标气体，使测试目标气体瞬时、直接喷射到待测传感器表面并在其周围形成局域的、稳定的浓度分布，同时记录待测传感器传出的数据，即得传感器的瞬态响应。

如图2所示，本发明装置在测试时，由控制模块控制样品架上的温度调节器、位置调机器和导气管方位调节结构，使得喷嘴与待测传感器之间的间距减少，且正对应，同时调节温度传感器，使得样品架的温度上升到所需的合适温度，即可进行检测。测试得到的数据，通过处理信号传感器的信号传到显示器上。

与现有技术相比，本发明测试传感器的装置简单，且可操作性强，且测试方法简单，重复性好，性能稳定，对环境要求低。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种测试传感器响应速度的装置，其特征在于，包括至少一组进气机构、测试腔体、进气孔道和排气机构，所述进气孔道和排气机构分别位于测试腔体的两侧，所述测试腔体内设有参考传感器，底部设有样品架，所述样品架上设有温度调节器、位置调节器和待测传感器；所述样品架上方设有伸入测试腔体内部的进气机构，所述进气结构包括供气罐、导气管、阀门2、导气管方位调节机构、阀门1和喷嘴，所述供气罐通过导气管依次与阀门2、阀门1和喷嘴连通，所述导气管方位调节结构、阀门1和喷嘴均在测试腔体内，且导气管方位调节机构位于阀门2与阀门1之间的导气管上；所述导气管方位调节机构、温度调节器和位置调节器均由控制模块控制。

2.根据权利要求1所述的一种测试传感器响应速度的装置，其特征在于，所述装置包括单组或多组进气机构。

3.根据权利要求1所述的一种测试传感器响应速度的装置，其特征在于，所述测试腔体的内壁材料为惰性材料。

4.基于权利要求1所述的一种测试传感器响应速度的装置的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，利用软件模拟喷嘴大小、喷嘴与待测传感器相对位置、以及阀门1开关速度，即根据流体力学方法分析喷嘴处压强的均匀性，从而确定喷嘴大小、喷嘴与待测传感器相对位置、阀门1开关速度；步骤2，连接所有测试信号；准备测试目标气体和背景气体，根据分析，选择大小形状合适的喷嘴，喷嘴大小应大于待测传感器敏感表面的尺寸，确保喷出的气体能够覆盖整个传感表面积；步骤3，由进气孔道往测试腔体中通入背景气体，直到背景气体在测试腔体内分布稳定，读取参考传感器的测试值；步骤4，根据分析所获得的优化参数，调节样品架和导气管方位调节机构，使得待测传感器和喷嘴均处于合适位置；步骤5，开启喷嘴，喷入测试目标气体，使测试目标气体瞬时、直接喷射到待测传感器表面并在其周围形成局域的、稳定的浓度分布，同时记录待测传感器传出的数据，即得传感器的瞬态响应。

5.根据权利要求4所述的一种测试传感器响应速度的装置的测试方法，其特征在于，所述的阀门1的打开速度小于1秒。

6.根据权利要求4所述的一种测试传感器响应速度的装置的测试方法，其特征在于，所述阀门1与喷嘴出口的距离小于10厘米。