CN1088520C - 动态气敏元件性能测试装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
一种动态气敏元件性能测试装置及其方法，包括测试箱和测试箱中的气敏元件、热电偶、风扇以及模拟/数字、数字/模拟转换器和计算机。测试箱采用色谱仪进样器并在测试箱内放置风扇使气体混合均匀，气敏元件在测试箱测试过程中处于变化的温度场中，经过转换处理，计算机记录下气敏特性曲线，采用非线性回归等技术处理数据，精确地描述气敏元件性能。
Description
技术领域：本发明涉及一种气敏元件性能测试系统，特别涉及一种由计算机控制的动态气敏元件性能自动测试装置及其方法。
背景技术：目前国内气敏元件性能测试主要采用静态测试方法，在稳定的加热电压下记录气敏元件在空气中和气氛下电阻的变化，以电阻的比值作为表征灵敏度的参数。这种方法由于过于简单，得到的信息量太少，难以准确表征气敏元件的特性。
发明内容：本发明的目的是提供一种动态气敏元件自动测试分析系统获取大量信息，并采用计算机进行数据处理，以准确的描述气敏元件之特性。本发明采用的技术方案是：
一种动态气敏元件性能测试装置，包括：用于测试气敏元件的测试箱[1]、用于测试数据的气敏元件[2]、用于检测温度的热电偶[3]、用于使气体混合均匀的风扇[4]、用于模拟量和数字量转换的模拟/数字、数字/模拟转换器[5]、用于完成自动控制程序和进行数据处理的计算机[6]；其特征在于：
所述的测试箱[1]采用色谱进样器并在测试箱气敏元件[2]的上方放置风扇[3]使气体混合均匀，热电偶[4]与气敏元件[2]和模拟/数字转换器[5]相连接，模拟/数字、数字/模拟转换器[5]又与计算机[6]相连接，气敏元件[2]在测试箱[1]的测试过程中处于变化的温度场中，温度值经过模拟/数字、数字/模拟转换器[5]由计算机[6]自动记录和反馈控制测试过程，在测试中自动按程序完成实验环境调节、检测、记录，通过非线性回归和人工智能等技术自动处理数据和获得数据，从而精确地描述出气敏元件[2]的性能。一种动态气敏元件性能测试方法，包括：(1).用于测试数据的气敏元件；(2)用于测试气敏元件的测试箱；(3).用于检测温度的热电偶；(4).用于使气体混合均匀的风扇；(5).用于数字量和模拟量转换的模拟/数字、数字/模拟转换器；(6).用于完成自动控制程序和进行数据处理的计算机；其特征在于：(a).程序进行初始化时，置入各参数(Vj、t1、t2)初始值，测试气敏元件测试箱中的加热系统和风扇开始工作，程序自动通过模拟/数字、数字/模拟转换器读入热电偶电动势，转换为温度值，当温度呈周期性稳定变化时可以进气；
(b).进气后，由计算机控制加热过程，在控制系统工作的整个阶段，检测输出电压V0和测试电压Vt，程序自动记录气敏元件的输出电压，经过转换器转换处理，记录下元件的气敏特性曲线，同时程序自动监控和反馈调节加热过程，以保证动态加热过程的稳定性；
(c)加热并同时将采样的热电偶温度值存储至数组b(t)，根据数组b(t)的值判断温度是否是周期性变化，连续加热至用户满意时停止，再根据a(t)值采用非线性回归分析拟合并求出进气后的函数Rj(t)。
本发明的有益效果是：由于对气敏元件采用动态测试方法，计算机自动按程序完成试验环境调节、检测、数据获取、记录、数据处理等步骤，因而动态测试方法比常规静态测试能获取更大量的信息。通过使用计算机，采用非线性回归等技术处理数据，能够精确地描述气敏元件性能。
附图说明：图1是本发明的检测与控制系统原理图。图2是图1相应的程序控制流程图。
具体实施方式：下面结合附图对实施例进行详细说明。
图1中动态气敏元件性能测试与控制系统原理是：开机预热后，程序进行初始化，制入参数的初始值，测试箱1中的加热系统和风扇4开始工作。气敏元件2与热电偶3相连接又通过模拟/数字、数字/模拟转换器5与计算机6相连接，此时程序自动通过数字/模拟转换器5读入热电偶3的电势值，转换为温度值。当温度呈周期性稳定变化时，程序认为系统稳定，提示可以进气。
进气后，程序自动记录气敏元件的输出电压信号，经过转换处理，记录下元件的气敏特性曲线。同时程序自动监控加热状况并调节加热电压，以保证动态加热过程的稳定性。按照使用者的要求，程序自动停止测试。测试结束后，采用非线性回归分析拟合出气敏特性曲线的方程。
图2是图1相应程序控制流程图，下面对该系统实现加热的自动控制及对气敏元件在不同环境中的实时检测进行描述：
程序启动后，首先进行初始化。置入所需的Vj、t1、t2等数值，其中Vj为加热电压，t1为加热时间，t2为加热间隙时间。连续三次加热并同时将采样的热电偶温度值存储至数组b(t)，根据b(t)的值判断温度是否是周期性变化，若是则系统提示用户注入气体至测试箱，并连续加热至用户满意时停止，否则继续加热。
根据用户给定的时间段，在该区域求给定点的切线和各切线点的数据。采用多路模拟开关自动检测热电偶的温度值，并根据Vj、t1、t2等参数值施加周期性变化的电压自动控制对电阻丝的加热。由计算机按要求控制加热过程，在控制系统工作的整个阶段，检测输出电压V0和测试电压Vt，由公式：
求出可变电阻Rj的值，(其中t代表时间，Rcons为固定阻值)，并存入数组a(t)，同时显示并输出可变电阻Rj随时间变化的曲线图。根据该领域相关的经验和知识，可假设可变电阻的阻值随温度的变化而呈正态分布：
系统采用非线性回归方法，根据实时检测的数据a(t)采用非线性回归分析拟合出进气后的方程函数Rj(t)，并求出Rj(t)。
Claims (2)
1.一种动态气敏元件性能测试装置，包括：
用于测试气敏元件的测试箱[1]、用于测试数据的气敏元件[2]、用于检测温度的热电偶[3]、用于使气体混合均匀的风扇[4]、用于数字量和模拟量转换的模拟/数字、数字/模拟转换器[5]、用于完成自动控制程序和数据处理的计算机[6]；其特征在于：
所述的测试箱[1]采用色谱进样器并在测试箱气敏元件[2]的上方放置风扇[3]使气体混合均匀，热电偶[4]与气敏元件[2]和模拟/数字转换器[5]相连接，模拟/数字、数字/模拟转换器[5]又与计算机[6]相连接，气敏元件[2]在测试箱[1]的测试过程中处于变化的温度场中，温度值经过模拟/数字、数字/模拟转换器[5]由计算机[6]自动控制测试过程，在测试中自动按程序完成实验环境调节、检测、记录，通过非线性回归等技术自动处理数据和获得数据，从而精确地描述出气敏元件[2]的性能；
2.一种动态气敏元件性能测试方法，包括：
(1).用于测试数据的气敏元件；
(2).用于测试气敏元件的测试箱；
(3).用于检测温度的热电偶；
(4).用于使气体混合均匀的风扇；
(5)用于使温度值转换的模拟/数字、数字/模拟转换器；
(6).用于完成自动控制程序的计算机；其特征在于：
(a).程序进行初始化时，置入各参数(Vj、t1、t2)初始值，Vj为加热电压，t1为加热时间，t2为加热间隙时间，测试气敏元件测试箱中的加热系统和风扇开始工作，程序自动通过模拟/数字、数字/模拟转换器读入热电偶电动势，转换为温度值，当温度呈周期性稳定变化时可以进气；
(b).进气后，由计算机控制加热过程，在控制系统工作的整个阶段，检测输出电压V0和测试电压Vt，程序自动记录气敏元件的输出电压，经过转换器转换处理，记录下元件的气敏特性曲线，同时程序自动监控和反馈调节加热过程，以保证动态加热过程的稳定性；
(c)加热并同时将采样的热电偶温度值存储至数组b(t)，b(t)是用于存储温度数据的数组名。根据数组b(t)的值判断温度是否是周期性变化，连续加热至用户满意时停止，再根据a(t)值采用非线性回归分析拟合并求出进气后的函数Rj(t)。a(t)是用于存储可变电阻Rj的电阻值的数组名，Rj(t)是代表可变电阻Rj阻值变化的方程函数。
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