CN112362825A - 传感器性能测试箱 - Google Patents
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Abstract
传感器性能测试箱，包括底座，底座上设有箱体，箱体顶部设有箱盖，底座上设有位于箱体前侧的面板，箱体内设有温湿度传感器和气体浓度传感器，箱体右侧壁设有箱体进气口、箱体取样口、箱体排气口和传感器测试接口，面板上设有面板进气口、多个通讯接口、面板出气口和面板取样口，面板进气口与箱体进气口连接，面板取样口与箱体取样口连接，面板出气口与箱体排气口连接。本发明实现气体传感器性能的批量测试，提高测试效率，能提供温度、湿度、气体浓度均匀的实验环境，使传感器批量测试一致性更好，具有测试环境监测、测试信号输出等功能；适应低浓度、可吸附、有毒有害、腐蚀性气体等恶劣工况的传感器性能测试的要求。
Description
技术领域
本发明涉及传感器性能测试技术领域，具体涉及一种多只传感器在气体浓度、温度、湿度可调的环境中性能变化的测试箱。
背景技术
气体传感器的普遍应用带动了气体传感器产业的快速发展，尤其是低浓度的气体传感器（如PPM级的气体传感器），挥发性气体或有毒有害气体传感器，由于用途特殊，发展更快速。而目前落后的气体传感器测试设备又限制了气体传感器产业的快速发展。
气体传感器的性能受温度、气体湿度影响较大，且不能进行批量测试，现阶段应用的测试工装测试流程较为繁琐，且每次测试数量很少1-3只，各传感器测试时测试工装的环境参数（温度、湿度、气体浓度）均会存在一定差异，导致测得的传感器性能一致性不好。
目前传感器朝着小型化、智能化方向发展，应用日益广泛，实现传感器的批量化测试，提高传感器测试的效率、准确度和一致性，对传感器产业发展有着重要意义。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种可进行传感器批量测试，且能进行PPM级具有挥发性、吸附性、腐蚀性、有毒有害气体传感器性能测试，并将传感器测试的环境气体浓度、湿度、温度等处理均匀的密闭测试箱。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：传感器性能测试箱，包括底座，底座上设有箱体，箱体顶部设有箱盖，底座上设有位于箱体前侧的面板，箱体内设有温湿度传感器和气体浓度传感器，箱体右侧壁设有箱体进气口、箱体取样口、箱体排气口和传感器测试接口，面板上设有面板进气口、多个通讯接口、面板出气口和面板取样口，面板进气口通过气体输送管与箱体进气口连接，气体输送管在箱体后侧的底座上设置为加热盘管结构，面板取样口通过取样管与箱体取样口连接，面板出气口通过排气管与箱体排气口连接，温湿度传感器和气体浓度传感器分别通过数据线与其中一个通讯接口连接，传感器测试接口与其他通讯接口通过信号线连接。
箱体前侧壁设有观察窗，观察窗由钢化玻璃制作，观察窗周边通过聚四氟乙烯垫与箱体密封；在观察窗外侧贴有照明用LED灯带；LED灯带通过导线与一个通讯接口连接，箱体内底部设有传感器放置平台。
箱体内右侧设有与箱体进气口连接的气体均布倍增器，气体均布倍增器包括中心线沿左右方向水平设置的导流筒，导流筒右端部扣合有筒盖，筒盖中部开设有与导流筒对应连通的透气孔，导流筒右端面同轴向开设有环形导流槽，导流筒后侧通过L型连接管与箱体进气口连接，L型连接管的前端与环形导流槽连接，筒盖左端面外圈设有与导流筒右端面外圈通过止口结构对应装配的外密封扣合环，筒盖左端面内圈设有伸入到筒盖右端口内部的内扣合环，内扣合环与导流筒右端口内圆之间形成圆环形的喷气缝，筒盖左端面设有用于连通喷气缝和环形导流槽的环形通道。
筒盖、外密封扣合环和内扣合环导流筒一体制作而成，导流筒左侧外圆为左细右粗的第一圆锥面，导流筒与外密封扣合环之间采用沉头螺钉连接；
导流筒的左侧部内圆为左粗右细的第二圆锥面，导流筒的内圆在第二圆锥面的最小直径处到喷气缝之间的部分为左细右粗的第三圆锥面。
取样管上设有截止阀，排气管上设有可调节流量计。
导流筒后侧沿径向方向开设有与环形导流槽连通的内螺纹孔，L型连接管的前端伸入并螺纹连接在内螺纹孔内。
箱盖后侧通过合页铰接在箱体上，箱体前侧设有手柄，箱盖与箱体在左侧及右侧均通过C型夹紧固连接，箱盖下侧边沿与箱体上侧边缘之间设有氟胶垫片，在C型夹的作用下，箱盖通过氟胶垫片紧压箱体使箱体内部空腔密封。
箱体底部与底座之间设有隔热棉，隔热棉与底座相邻的侧面上设有铝箔层。
箱体左侧内壁设有右端尖的左分流锥筒，箱体右侧内壁设有左端尖的右分流锥筒，左分流锥筒、右分流锥筒和导流筒的中心线重合。
导流筒的外圆同中心线设有圆环形的出气管，出气管和导流筒通过连接支架固定在箱体的右侧壁上，出气管的左侧开设有若干个出气小孔，出气管的后侧通过导气管与箱体排气口连接。
采用上述技术方案，隔热棉侧面上的铝箔层具有隔热防热辐射的作用；底座后部有加热盘管结构，作用是整个测试箱放入高低温试验箱内，加热盘管结构受热对进入箱体的气体进行加热，根据进气量可调整加热盘管结构的长度，使进入的气体被完全加热至高低温试验箱内的温度；底座前端的面板集成了进气、取样、排气、信号、控制等接口的面板。
箱体和箱盖全部由316不锈钢制作。箱盖和箱体通过氟胶垫片密封，二者在后部通过合页连接，实验时由C型夹夹紧，实现密封；箱体内部经过高度抛光，达到镜面标准，可最大限度起到防吸附、防腐蚀效果；
箱体前部有大面积观察窗，便于观察测试时传感器的状态，通过通讯接口可控制LED灯带的开启和关闭。传感器放置平台，用以放置待测传感器；
箱体内右侧根据进气量的大小和箱体尺寸，设置有气体均布倍增器，用来将进气均匀喷出，并将筒盖右端口的气流抽向左侧，是箱体内气体产生循环的动力源；在导流筒的外部设置环形的出气管，出气管左侧表面均匀设有若干个出气小孔（或者采用带有细小孔径的金属蚀刻网），可以使箱体内部向外均匀排气；箱体右侧面和左侧面正中的位置各有一个锥形的左分流锥筒和右分流锥筒，用于让箱体内气体均匀折返，产生均匀流场；气体均布倍增器、左分流锥筒、右分流锥筒和环形的出气管之间的配合可使箱体内的气体分布均匀，从而使箱体内的气体浓度和湿度分布均匀。
同时在箱体内的右侧壁还集成了温湿度传感器、气体浓度传感器、气体取样口等，用以监测箱体内部环境参数，便于对外部气体发生装置、高低温试验箱等设备进行反馈调节。
箱体内的右侧壁还具有传感器输出电信号用的集成多通道线束接口，用以给传感器性能测试供电和输出电信号。
本发明在工作时，先打开箱盖，将待测的批量传感器放置在下箱体内底部的传感器放置平台上，将各个传感器接好线，与箱体内集成多通道线束接口相连。关上箱盖，用C型夹夹紧。将整个测试箱放置进高低温实验箱内，然后将进气管路（与面板进气口连接）、取样管路（与面板取样口连接）、出气管路（连接气体收集罐）和线束接口等在底座前侧的面板处接好，关上高低温试验箱的箱门，调整好配气设备，即可进行实验，传感器性能测试箱可将众多传感器的电信号输出给信号处理系统，从而对批量传感器进行性能的测试。
此箱体设计的原理是：创造一个温度、湿度、气体浓度均匀的环境，供批量的传感器性能测试用。设置加热盘管结构，可让气体在进入箱体之前达到高低温试验箱内的温度，整个设备放在高低温试验箱内，所以箱体温度和最终进入的气体温度相同，可以使温度均匀。同时，底座及隔热棉的设计，可使箱体与加热盘管结构后的凉风隔离开，避免对温度产生影响。通过可调节流量计来调节出气量，以调节箱体内的气体浓度。取样时可打开截止阀，通过面板取样口取样。
综上所述，本发明的有益效果是：
1、实现气体传感器性能的批量测试，提高测试效率；
2、能提供温度、湿度、气体浓度均匀的实验环境，使传感器批量测试一致性更好；
3、具有测试环境监测、测试信号输出等功能，功能全，使用便捷；
4、适应低浓度、可吸附、有毒有害、腐蚀性气体等恶劣工况的传感器性能测试的要求。
附图说明
图1是本发明的立体结构示意图；
图2是本发明取下箱盖后的俯视图；
图3是本发明的左视剖面图；
图4是本发明中传感器性能测试箱管路及线路图；
图5是本发明中气体均布倍增器的立体结构示意图；
图6是本发明中气体均布倍增器的轴向剖视结构示意图；
图7是图6中A处的放大图。
具体实施方式
如图1-图7所示，本发明的传感器性能测试箱，包括底座1，底座1上设有箱体2，箱体2顶部设有箱盖3，底座1上设有位于箱体2前侧的面板4，箱体2内设有温湿度传感器5和气体浓度传感器6，箱体2右侧壁设有箱体进气口7、箱体取样口8、箱体排气口9和传感器测试接口10，面板4上设有面板进气口11、三个通讯接口12、面板出气口13和面板取样口14，面板进气口11通过气体输送管16与箱体进气口7连接，气体输送管16在箱体2后侧的底座1上设置为加热盘管结构15，面板取样口14通过取样管17与箱体取样口8连接，面板出气口13通过排气管18与箱体排气口9连接，温湿度传感器5和气体浓度传感器6分别通过数据线与其中一个通讯接口12连接，传感器测试接口10与其他通讯接口12通过信号线连接。
箱体2前侧壁设有观察窗19，观察窗19由钢化玻璃制作，观察窗19周边通过聚四氟乙烯垫与箱体2密封；在观察窗19外侧贴有照明用LED灯带20；LED灯带20通过导线与一个通讯接口12连接，箱体2内底部设有传感器放置平台21。
箱体2内右侧设有与箱体进气口7连接的气体均布倍增器22，气体均布倍增器22包括中心线沿左右方向水平设置的导流筒23，导流筒23右端部扣合有筒盖24，筒盖24中部开设有与导流筒23对应连通的透气孔，导流筒23右端面同轴向开设有环形导流槽25，导流筒23后侧通过L型连接管26与箱体进气口7连接，L型连接管26的前端与环形导流槽25连接，筒盖24左端面外圈设有与导流筒23右端面外圈通过止口结构对应装配的外密封扣合环27，筒盖24左端面内圈设有伸入到筒盖24右端口内部的内扣合环28，内扣合环28与导流筒23右端口内圆之间形成圆环形的喷气缝29，筒盖24左端面设有用于连通喷气缝29和环形导流槽25的环形通道30。
筒盖24、外密封扣合环27和内扣合环28导流筒23一体制作而成，导流筒23左侧外圆为左细右粗的第一圆锥面31，导流筒23与外密封扣合环27之间采用沉头螺钉连接；
导流筒23的左侧部内圆为左粗右细的第二圆锥面32，导流筒23的内圆在第二圆锥面32的最小直径处到喷气缝29之间的部分为左细右粗的第三圆锥面33。
取样管17上设有截止阀34，排气管18上设有可调节流量计35。
导流筒23后侧沿径向方向开设有与环形导流槽25连通的内螺纹孔，L型连接管26的前端伸入并螺纹连接在内螺纹孔内。
箱盖3后侧通过合页36铰接在箱体2上，箱体2前侧设有手柄37，箱盖3与箱体2在左侧及右侧均通过C型夹38紧固连接，箱盖3下侧边沿与箱体2上侧边缘之间设有氟胶垫片39，在C型夹38的作用下，箱盖3通过氟胶垫片39紧压箱体2使箱体2内部空腔密封。
箱体2底部与底座1之间设有隔热棉40，隔热棉40与底座1相邻的侧面上设有铝箔层。
箱体2左侧内壁设有右端尖的左分流锥筒41，箱体2右侧内壁设有左端尖的右分流锥筒42，左分流锥筒41、右分流锥筒42和导流筒23的中心线重合。
导流筒23的外圆同中心线设有圆环形的出气管43，出气管43和导流筒23通过连接支架44固定在箱体2的右侧壁上，出气管43的左侧开设有若干个出气小孔，出气管43的后侧通过导气管与箱体排气口9连接。
隔热棉40侧面上的铝箔层具有隔热防热辐射的作用；底座1后部有加热盘管结构15，作用是整个测试箱放入高低温试验箱内，加热盘管结构15受热对进入箱体2的气体进行加热，根据进气量可调整加热盘管结构15的长度，使进入的气体被完全加热至高低温试验箱内的温度；底座1前端的面板4集成了进气、取样、排气、信号、控制等接口的面板4。
箱体2和箱盖3全部由316不锈钢制作。箱盖3和箱体2通过氟胶垫片39密封，二者在后部通过合页36连接，实验时由C型夹38夹紧，实现密封；箱体2内部经过高度抛光，达到镜面标准，可最大限度起到防吸附、防腐蚀效果；
箱体2前部有大面积观察窗19，便于观察测试时传感器的状态，通过通讯接口12可控制LED灯带20的开启和关闭。传感器放置平台21，用以放置待测传感器；
箱体2内右侧根据进气量的大小和箱体2尺寸，设置有气体均布倍增器22，用来将进气均匀喷出，并将筒盖24右端口的气流抽向左侧，是箱体2内气体产生循环的动力源；在导流筒23的外部设置环形的出气管43，出气管43左侧表面均匀设有若干个出气小孔（或者采用带有细小孔径的金属蚀刻网），可以使箱体2内部向外均匀排气；箱体2右侧面和左侧面正中的位置各有一个锥形的左分流锥筒41和右分流锥筒42，用于让箱体2内气体均匀折返，产生均匀流场；气体均布倍增器22、左分流锥筒41、右分流锥筒42和环形的出气管43之间的配合可使箱体2内的气体分布均匀，从而使箱体2内的气体浓度和湿度分布均匀。
气体均布倍增器22根据流体力学原理——附壁效应，只用少量压缩气体作为动力源，压缩气体依次通过L型连接管26、环形导流槽25和环形通道30，最后由环形的喷气缝29沿第三圆锥面33向后喷出，然后再沿第二圆锥面32喷出导流筒23，带动导流筒23内部及筒盖24右侧周围气体流动形成向左喷射的初级气流，这股初级气流吸附在导流筒23的内圆表面，于是在导流筒23空腔中心产生一低压区，因而周围大量的空气被吸入，初级气流和周围气流汇合后就形成高速、高容量的气流，流量为耗气量的数倍，结构简单，成本低。在这里可减少箱体2内其他易吸附气体的设备或材料，也达到令箱体2内气体混合均匀的目的，同时减少对传感器做微量气体实验时，气体的吸附对密闭测试箱内气体浓度的影响。图6所示的箭头为气流流向。
根据面板进气口11的流量和箱体的尺寸，合理设计气体均布倍增器22的环形尺寸大小及导流筒23的第二圆锥面32和第三圆锥面33的长度及锥度，利用箱体2上的左分流锥筒41、右分流锥筒42和圆环形的出气管43，可使箱体2内形成一个均匀稳定的流场，从而使进入箱体2内的气体浓度、湿度、温度分布均匀。左分流锥筒41起到将由左向右的气流上下前后方向扩散后再向右折回，右分流锥筒42起到将由右向左折回的气流向中心导流到筒盖24的右端口内。
同时在箱体2内的右侧壁还集成了温湿度传感器5、气体浓度传感器6、气体取样口等，用以监测箱体2内部环境参数，便于对外部气体发生装置、高低温试验箱等设备进行反馈调节。
箱体2内的右侧壁还具有传感器输出电信号用的集成多通道线束接口，用以给传感器性能测试供电和输出电信号。
本发明在工作时，先打开箱盖3，将待测的批量传感器放置在下箱体2内底部的传感器放置平台21上，将各个传感器接好线，与箱体2内集成多通道线束接口相连。关上箱盖3，用C型夹38夹紧。将整个测试箱放置进高低温实验箱内，然后将进气管路（与面板进气口11连接）、取样管17路（与面板取样口14连接）、出气管43路（连接气体收集罐）和线束接口等在底座1前侧的面板4处接好，关上高低温试验箱的箱门，调整好配气设备，即可进行实验，传感器性能测试箱可将众多传感器的电信号输出给信号处理系统，从而对批量传感器进行性能的测试。
此箱体2设计的原理是：创造一个温度、湿度、气体浓度均匀的环境，供批量的传感器性能测试用。设置加热盘管结构15，可让气体在进入箱体2之前达到高低温试验箱内的温度，整个设备放在高低温试验箱内，所以箱体2温度和最终进入的气体温度相同，可以使温度均匀。同时，底座1及隔热棉40的设计，可使箱体2与加热盘管结构15后的凉风隔离开，避免对温度产生影响。通过可调节流量计35来调节出气量，以调节箱体2内的气体浓度。取样时可打开截止阀34，通过面板取样口14取样。
本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (10)
1.传感器性能测试箱，其特征在于：包括底座，底座上设有箱体，箱体顶部设有箱盖，底座上设有位于箱体前侧的面板，箱体内设有温湿度传感器和气体浓度传感器，箱体右侧壁设有箱体进气口、箱体取样口、箱体排气口和集成多通道线束接口，面板上设有面板进气口、多个通讯接口、面板出气口和面板取样口，面板进气口通过气体输送管与箱体进气口连接，气体输送管在箱体后侧的底座上设置为加热盘管结构，面板取样口通过取样管与箱体取样口连接，面板出气口通过排气管与箱体排气口连接，温湿度传感器和气体浓度传感器分别通过数据线与其中一个通讯接口连接，集成多通道线束接口与其他通讯接口通过信号线连接。
2.根据权利要求1所述的传感器性能测试箱，其特征在于：箱体前侧壁设有观察窗，观察窗由钢化玻璃制作，观察窗周边通过聚四氟乙烯垫与箱体密封；在观察窗外侧贴有照明用LED灯带；LED灯带通过导线与一个通讯接口连接，箱体内底部设有传感器放置平台。
3.根据权利要求1或2所述的传感器性能测试箱，其特征在于：箱体内右侧设有与箱体进气口连接的气体均布倍增器，气体均布倍增器包括中心线沿左右方向水平设置的导流筒，导流筒右端部扣合有筒盖，筒盖中部开设有与导流筒对应连通的透气孔，导流筒右端面同轴向开设有环形导流槽，导流筒后侧通过L型连接管与箱体进气口连接，L型连接管的前端与环形导流槽连接，筒盖左端面外圈设有与导流筒右端面外圈通过止口结构对应装配的外密封扣合环，筒盖左端面内圈设有伸入到筒盖右端口内部的内扣合环，内扣合环与导流筒右端口内圆之间形成圆环形的喷气缝，筒盖左端面设有用于连通喷气缝和环形导流槽的环形通道。
4.根据权利要求3所述的传感器性能测试箱，其特征在于：筒盖、外密封扣合环和内扣合环导流筒一体制作而成，导流筒左侧外圆为左细右粗的第一圆锥面，导流筒与外密封扣合环之间采用沉头螺钉连接；
导流筒的左侧部内圆为左粗右细的第二圆锥面，导流筒的内圆在第二圆锥面的最小直径处到喷气缝之间的部分为左细右粗的第三圆锥面。
5.根据权利要求1或2所述的传感器性能测试箱，其特征在于：取样管上设有截止阀，排气管上设有可调节流量计。
6.根据权利要求1或2所述的传感器性能测试箱，其特征在于：导流筒后侧沿径向方向开设有与环形导流槽连通的内螺纹孔，L型连接管的前端伸入并螺纹连接在内螺纹孔内。
7.根据权利要求1或2所述的传感器性能测试箱，其特征在于：箱盖后侧通过合页铰接在箱体上，箱体前侧设有手柄，箱盖与箱体在左侧及右侧均通过C型夹紧固连接，箱盖下侧边沿与箱体上侧边缘之间设有氟胶垫片，在C型夹的作用下，箱盖通过氟胶垫片紧压箱体使箱体内部空腔密封。
8.根据权利要求1或2所述的传感器性能测试箱，其特征在于：箱体底部与底座之间设有隔热棉，隔热棉与底座相邻的侧面上设有铝箔层。
9.根据权利要求3所述的传感器性能测试箱，其特征在于：箱体左侧内壁设有右端尖的左分流锥筒，箱体右侧内壁设有左端尖的右分流锥筒，左分流锥筒、右分流锥筒和导流筒的中心线重合。
10.根据权利要求9所述的传感器性能测试箱，其特征在于：导流筒的外圆同中心线设有圆环形的出气管，出气管和导流筒通过连接支架固定在箱体的右侧壁上，出气管的左侧开设有若干个出气小孔，出气管的后侧通过导气管与箱体排气口连接。
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