CN112834572B - 一种应用在六氟化硫及其分解产物气敏传感器检测中的气敏传感器的测试方法 - Google Patents

一种应用在六氟化硫及其分解产物气敏传感器检测中的气敏传感器的测试方法 Download PDF

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Abstract

本申请属于气敏传感器技术领域。本申请提供了一种应用在六氟化硫及其分解产物气敏传感器检测中的气敏传感器的测试方法。通过动态配气系统可以提供不同类型气体、不同流速以及不同气体浓度的高精度测试环境，更接近六氟化硫及其分解产物气体实际应用情况，提升气敏测试的准确性。依据气体分子在气敏传感器上的吸附解吸，在气敏响应室内采集气体信号，保证了测试过程中腔室内气氛浓度的快速更替与平衡。收集装置可进行废气收集处理。分别利用电学检测系统以及数据分析系统实现气体信号的转换以及电信号的接收处理。本申请气敏传感器的动态测试平台结构简单、功能齐全、操作方便且检测准确度高。本申请气敏传感器的测试方法能够实现快速气敏检测以及对气敏传感性能的综合评价。

Description

一种应用在六氟化硫及其分解产物气敏传感器检测中的气敏传感器的测试方法
技术领域
本申请属于气敏传感器技术领域，尤其涉及一种应用在六氟化硫及其分解产物气敏传感器检测中的气敏传感器的测试方法。
背景技术
随着科技的发展，在六氟化硫电气设备状态诊断中六氟化硫及其分解产物气体检测的重要性越来越凸显，因而对这些气体进行实时的检测变得尤为重要。常用的光谱质谱法存在价格昂贵、设备复杂等缺点，只适用于实验室研究，在现场检测的应用受限。
气敏传感器，可以定义为利用物理、化学效应将气体体积分数转化为电信号的转换器。从技术上来讲，即所有的气敏传感器都是由传感器型设备通过检测电学或光学信号的变化来识别和测量气体的间接手段。目前，常采用气敏测试系统来评价气敏传感器的性能，以确保仪器检测的准确性。
但是常见的气敏测试系统为了保证设备的功能性，造成测试系统的体型庞大且操作复杂。而且，考虑到电力行业的特殊环境，尤其是针对六氟化硫及其分解产物气体检测，实验研究中更要综合复杂的环境条件，比如光辐照、温度、气氛等的控制，以及实现与物联网技术相结合的技术难题，因而常见的气敏测试系统已经不能满足电力行业中气体检测和缺陷诊断过程对于较高的效率、准确度以及经济性的需求。
发明内容
有鉴于此，本申请提供了一种应用在六氟化硫及其分解产物气敏传感器检测中的气敏传感器的测试方法，用于气敏测试具有快速、便捷、经济、高效的优点。
本申请的具体技术方案如下：
本申请提供一种气敏传感器的动态测试平台，包括动态配气系统、气敏响应室、电学检测系统、数据分析系统以及收集装置；
所述动态配气系统、所述气敏响应室以及所述收集装置依次通过管道连通，所述气敏响应室设有气敏传感器；
所述电学检测系统与所述气敏传感器电连接，所述数据分析系统与所述电学检测系统电连接。
优选的，所述动态配气系统包括混气箱以及多个进气箱；
多个所述进气箱分别与所述混气箱通过管道连通，所述管道上设有MFC质量流量控制器；
所述进气箱分为背景进气箱以及调控进气箱。
优选的，所述气敏响应室包括外壳、可伸缩电极以及透光窗；
所述气敏传感器嵌设于所述可伸缩电极上，所述可伸缩电极安装于所述外壳的底部，所述透光窗安装于所述外壳的顶部；
所述电学检测系统通过所述可伸缩电极与所述气敏传感器电连接。
优选的，还包括控温台；
所述控温台设于所述可伸缩电极的底部。
优选的，所述控温台的可调温度范围为25～500℃。
优选的，还包括光源；
所述光源架设于所述外壳上，且位于所述透光窗的正上方。
优选的，所述外壳的容积为100mL。
优选的，所述气敏传感器通过平板基底嵌设于所述可伸缩电极上。
本申请还提供一种气敏传感器的测试方法，包括如下步骤：
S1：通过动态配气系统通入背景气体至气敏响应室测得背景气体信号；
S2：在动态配气系统的流速配比设置下通入调控气体至气敏响应室，并调整气敏响应室的参数设置，测得目标气体信号；
S3：利用电学检测系统将背景气体信号和目标气体信号分别转化为背景电信号和目标电信号，数据分析系统接收并对背景电信号以及目标电信号进行比对分析，综合评价气敏传感器的性能。
本申请还提供所述动态测试平台或所述测试方法在六氟化硫及其分解产物气敏传感器检测中的应用。
综上所述，本申请提供了一种气敏传感器的动态测试平台及测试方法。通过动态配气系统可以提供不同类型气体、不同流速以及不同气体浓度的高精度测试环境，更接近六氟化硫及其分解产物气体实际应用情况，提升气敏测试的准确性。依据气体分子在气敏传感器上的吸附解吸，在气敏响应室内采集气体信号，保证了测试过程中腔室内气氛浓度的快速更替与平衡。收集装置可进行废气收集处理。分别利用电学检测系统以及数据分析系统实现气体信号的转换以及电信号的接收处理。本申请气敏传感器的动态测试平台结构简单、功能齐全、操作方便且检测准确度高。本申请气敏传感器的测试方法能够实现快速气敏检测以及对气敏传感性能的综合评价。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本申请实施例提供的气敏传感器的动态测试平台的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的气敏传感器的动态测试平台的动态配气系统的结构示意图。
图示说明：1、动态配气系统；11、背景进气箱；12、第一调控进气箱；13、第二调控进气箱；14、混气箱；111、MFC质量流量控制器；2、气敏响应室；21、气敏传感器；22、可伸缩电极；23、透光窗；24、控温台；3、收集装置；4、电学检测系统；5、数据分析系统。
具体实施方式
为使得本申请的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而非全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请实施例提供一种气敏传感器的动态测试平台，包括动态配气系统1、气敏响应室2、电学检测系统4、数据分析系统5以及收集装置3；动态配气系统1、气敏响应室2以及收集装置3依次通过管道连通，气敏响应室2设有气敏传感器21；电学检测系统4与气敏传感器21电连接，数据分析系统5与电学检测系统4电连接。
本申请实施例中，通过动态配气系统1可以提供不同类型气体、不同流速以及不同气体浓度的高精度测试环境，更接近六氟化硫及其分解产物气体实际应用情况，提升气敏测试的准确性。依据气体分子在气敏传感器21上的吸附解吸，在气敏响应室2内采集气体信号，保证了测试过程中腔室内气氛浓度的快速更替与平衡。收集装置3可进行废气收集处理。分别利用电学检测系统4以及数据分析系统5实现气体信号的转换以及电信号的接收处理。本申请气敏传感器21的动态测试平台结构简单、功能齐全、操作方便且检测准确度高。
本申请实施例中，电学测试系统整合电压源、电流源、数字万用表和电子负载的功能，实时处理气敏传感器21的响应信号，数据分析系统5是在Windows系统中装载可操控界面的运行程序。
进一步的，动态配气系统1包括混气箱14以及多个进气箱；多个进气箱分别与混气箱14通过管道连通，管道上设有MFC质量流量控制器111；进气箱分为背景进气箱11以及调控进气箱。
本申请实施例中，背景进气箱11通入的气体可以为氮气、SF6气体等不与目标气体和气敏传感器21发生氧化、还原反应的惰性气体，调控进气箱通入的气体可以为SO2F2、SOF2、SO2、H2S等SF6分解产物气体。通过设置MFC质量流量控制器111调整各个进气箱通入气体的流速，从而配置出不同组成的目标气体，以扩大气敏传感器21的测试范围，提高测试的效率和准确性；进气箱通入气体后在混气箱14进行缓冲再通入气敏响应室2，避免引起试验误差。本申请实施例以设置第一调控进气箱12和第二调控进气箱13为例，可以分别通入两种SF6分解产物气体，联合背景进气箱11，配置不同浓度的三种SF6分解产物气体混合标气。另外，动态配气系统1可通过调整气体的流速模拟实际测试的环境条件，进一步提高测试的有效性。
进一步的，气敏响应室2包括外壳、可伸缩电极22以及透光窗23；气敏传感器21嵌设于可伸缩电极22上，可伸缩电极22安装于外壳的底部，透光窗23安装于外壳的顶部；电学检测系统4通过可伸缩电极22与气敏传感器21电连接。
本申请实施例中，气敏传感器21嵌设于可伸缩电极22上可改善传感器的感应敏感度，透光窗23可以是石英玻璃，可确保光源顺利通入。
进一步的，还包括控温台24；控温台24设于可伸缩电极22的底部。
本申请实施例中，在气敏响应腔室内设置控温台24，能够提供不同的工作温度，以扩大气敏传感器21的测试范围，同时控温台24设于可伸缩电极22的底部，可作为稳定的测试基底，增大传热效率的同时能够简化实验研究中器件的结构。
进一步的，控温台24的可调温度范围为25～500℃。
进一步的，还包括光源；光源架设于外壳上，且位于透光窗23的正上方。
本申请实施例中，通过在气敏响应腔室外设光源，对待测器件进行光激活，从而提供光辅助测试环境，拓宽动态测试平台的测试功能，同时还可降低器件的工作温度，增加器件的耐久性。光源可以是LED光源。
进一步的，外壳的容积为100mL。
本申请实施例中，微型气敏响应室2能够保证腔室内的气氛浓度的快速更替与平衡。
进一步的，气敏传感器21通过平板基底嵌设于可伸缩电极22上。
本申请实施例中，气敏传感器21采用平板基底，避免来自器件的相互干扰作用，保证测试环境的稳定性。
以六氟化硫及其分解产物气敏传感器检测为例，本申请气敏传感器的动态测试平台的测试方法如下：
步骤一：打开背景进气箱11的减压阀通入氮气或氦气，清洗整个系统的管路和腔室中的残余气体，并检测气路的密封性；
步骤二：打开背景进气箱11的阀门，通入SF6背景气体并控制其流速输送至气敏响应室2中，数据分析系统5采集气敏传感器21在背景气体的电信号；
步骤三：分别打开背景进气箱11和调控进气箱的减压阀，通入SO2F2以及SF6两路气体，通过动态配气系统1进行调控流速配比，并在混气箱14内充分混匀成为目标气体，输送至气敏响应室2中，数据分析系统5实时采集气敏传感器21在目标气体的电信号；
步骤四：打开数据分析系统5的操作界面，将得到的目标气体电信号除去背景气体的电信号后得到的电信号变化值用于初步评价气敏响应性能；
步骤五：进一步改变工作条件，用SOF2、SO2、H2S等气体替换SO2F2，并调节MFC质量流量控制器111的气体流速比、控温台24的温度以及外设光源的强度，进一步进行数据处理完成对气敏传感性能的综合评判。
本申请气敏传感器的测试方法能够实现快速气敏检测以及对气敏传感性能的综合评价，能够满足电力行业中气体检测和缺陷诊断过程对于较高的效率、准确度以及经济性的需求。
以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种应用在六氟化硫及其分解产物气敏传感器检测中的气敏传感器的测试方法，基于一种气敏传感器的动态测试平台实施，其特征在于：
所述气敏传感器的动态测试平台包括动态配气系统、气敏响应室、电学检测系统、数据分析系统、光源以及收集装置；
所述动态配气系统、所述气敏响应室以及所述收集装置依次通过管道连通，所述气敏响应室设有气敏传感器，所述气敏响应室用于采集气体信号；
所述电学检测系统与所述气敏传感器电连接，所述数据分析系统与所述电学检测系统电连接，所述电学检测系统用于将所述气体信号转换为电信号；
所述动态配气系统包括混气箱以及多个进气箱；
多个所述进气箱分别与所述混气箱通过管道连通，所述管道上设有MFC质量流量控制器，MFC质量流量控制器用于调整各个进气箱通入气体的流速；
所述进气箱分为背景进气箱以及调控进气箱；
背景进气箱用于通入惰性气体，调控进气箱用于通入SF6分解产物气体；
所述气敏响应室包括外壳、可伸缩电极以及透光窗；
所述气敏传感器嵌设于所述可伸缩电极上，所述可伸缩电极安装于所述外壳的底部，所述透光窗安装于所述外壳的顶部；
所述电学检测系统通过所述可伸缩电极与所述气敏传感器电连接；
所述光源架设于所述外壳上，且位于所述透光窗的正上方；
所述电学检测系统通过所述可伸缩电极与所述气敏传感器电连接；
所述测试方法，包括如下步骤：
步骤一：打开背景进气箱的减压阀通入氮气或氦气，清洗整个系统的管路和腔室中的残余气体，并检测气路的密封性；
步骤二：打开背景进气箱的阀门，通入SF6背景气体并控制其流速输送至气敏响应室中，数据分析系统采集气敏传感器在背景气体的电信号；
步骤三：分别打开背景进气箱和调控进气箱的减压阀，通入SO2F2以及SF6两路气体，通过动态配气系统进行调控流速配比，并在混气箱内充分混匀成为目标气体，输送至气敏响应室中，数据分析系统实时采集气敏传感器在目标气体的电信号；
步骤四：打开数据分析系统的操作界面，将得到的目标气体电信号除去背景气体的电信号后得到的电信号变化值用于初步评价气敏响应性能。
2.根据权利要求1所述的应用在六氟化硫及其分解产物气敏传感器检测的气敏传感器的测试方法，其特征在于，还包括控温台；
所述控温台设于所述可伸缩电极的底部。
3.根据权利要求2所述的应用在六氟化硫及其分解产物气敏传感器检测的气敏传感器的测试方法，其特征在于，所述控温台的可调温度范围为25～500℃。
4.根据权利要求1所述的应用在六氟化硫及其分解产物气敏传感器检测的气敏传感器的测试方法，其特征在于，所述外壳的容积为100mL。
5.根据权利要求1所述的应用在六氟化硫及其分解产物气敏传感器检测的气敏传感器的测试方法，其特征在于，所述气敏传感器通过平板基底嵌设于所述可伸缩电极上。
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