CN113533641A - 一种气体传感器的标定和校准方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种气体传感器的标定和校准方法及系统，包括以下步骤：S101：测量气体传感器在两个以上已知浓度的气体环境中所对应的输出量；S103：将步骤S101所得气体传感器的输出量与各自对应气体环境的已知浓度拟合为标定曲线，实现气体传感器的标定；S105：利用设定的标准曲线对步骤S103所得标定曲线进行校准，在相同浓度的气体环境下，采用标准曲线所对应的输出量替换标定曲线所对应的输出量。本发明在预设气体浓度环境中对气体传感器进行同时实现校准和标定，减少了气体传感器的出厂时间。

Description

一种气体传感器的标定和校准方法及系统

技术领域

本发明涉及气体传感器领域，具体涉及一种气体传感器的标定和校准方法及系统。

背景技术

气体传感器在有毒、可燃、易爆、二氧化碳等气体探测领域有着广泛的应用，环境问题一直是全国乃至全世界最关心的话题之一，人类赖以生存的环境一直在遭受着严重的破坏，如何保护环境就需要建立环境监管机制，建设物联网成为必要，而气体传感器作为环境检测的必备传感器将有助于建设环境物联网。

气体传感器是一种将某种气体体积分数转化成对应电信号的转换器。据麦姆斯咨询介绍，测量仪器的价值由其准确性决定。气体传感器也算是一种测量“仪器”，保证气体传感器的准确性对确保质量控制、提升可靠性来讲至关重要。

目前，在对气体传感器进行标定和校准时，先将气体传感器置于气体标定室中进行标定，然后将其取出，通过计算机模拟相应浓度的气体环境以获得气体传感器的相应输出量(通过万用表测量得到)，整个过程繁琐，耗时长，且测得的输出量并非在气体标定室的环境中得出，对于气体传感器的精度有一定影响。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供了一种气体传感器的标定和校准方法及系统，在已知浓度的气体环境中对气体传感器进行标定和校准，提高效率和精度。

本发明采用以下技术方案：

一种气体传感器的标定和校准方法，包括以下步骤：S101、测量气体传感器在两个以上已知浓度的气体环境中所对应的输出量；S103、将步骤S101所得气体传感器的输出量与各自对应气体环境的已知浓度拟合为标定曲线，实现气体传感器的标定；S105、利用设定的标准曲线对步骤S103所得标定曲线进行校准，在相同浓度的气体环境下，采用标准曲线所对应的输出量替换标定曲线所对应的输出量。

作为优选，测量气体传感器的输出量，具体为：抽空标定装置内的气体，使标定装置内为真空或者接近于真空状态，关闭抽真空阀门；开启进气电磁阀，将已知浓度的气体减压后通入标定装置；通入气体过程中，利用比例阀对进气进行调节，先大后小，待标定装置内气压接近标定装置外部气压时减小流量；实时采集标定装置内的气压情况，待标定装置内气压恢复到大气压，减小气体流量至200ml/min，同时打开排气阀门，使标定装置内气体循环，待标定装置内气体分布均匀时，测量气体传感器的输出量。

一种基于云平台的气体传感器的标定和校准方法，包括以下步骤：S301、气体传感器置于标定房间内的标定装置内，标定平台发出校准指令；S303、在标定装置内形成已知浓度的气体环境；S305、测量气体传感器在该已知浓度的气体环境中所对应的输出量；S307、执行步骤S303、S305，得到至少两个以上已知浓度的气体环境中所对应的输出量；S309、将所得气体传感器的输出量与各自对应气体环境的已知浓度拟合为标定曲线，实现气体传感器的标定；S311、利用设定的标准曲线对步骤S309所得标定曲线进行校准，在相同浓度的气体环境下，采用标准曲线所对应的输出量替换标定曲线所对应的输出量。

作为优选，在标定装置内形成已知浓度的气体环境，具体为：抽空标定装置内的气体，使标定装置内为真空或者接近于真空状态，关闭抽真空阀门；开启进气电磁阀，将已知浓度的气体减压后通入标定装置；通入气体过程中，利用比例阀对进气进行调节，先大后小，待标定装置内气压接近标定房间内气压时减小流量；实时采集标定装置内的气压情况，待标定装置内气压恢复到大气压，减小气体流量至200ml/min，同时打开排气阀门，使标定装置内气体循环，待标定装置内气体分布均匀即可。

作为优选，在标定平台发出标定指令后，需要对气体传感器进行通电预热，以保证运行稳定。

一种基于云平台的气体传感器的标定和校准方法，其特征在于包括以下步骤：S501、气体传感器置于标定房间内的标定装置内，标定平台发出校准指令；S503、在标定装置内形成已知浓度的气体环境；S505、测量气体传感器在该已知浓度的气体环境中所对应的输出量；S507、利用该已知浓度的气体环境下标准曲线所对应的输出量替换步骤S505所得输出量；S509、执行步骤S503、S505、S507，得到至少两个以上已知浓度的气体环境中所对应的输出量；S511、将步骤S509所得输出量与各自对应气体环境的已知浓度拟合为曲线。

作为优选，在标定装置内形成已知浓度的气体环境，具体为：抽空标定装置内的气体，使标定装置内为真空或者接近于真空状态，关闭抽真空阀门；开启进气电磁阀，将已知浓度的气体减压后通入标定装置；通入气体过程中，利用比例阀对进气进行调节，先大后小，待标定装置内气压接近标定房间内气压时减小流量；实时采集标定装置内的气压情况，待标定装置内气压恢复到大气压，减小气体流量至200ml/min，同时打开排气阀门，使标定装置内气体循环，待标定装置内气体分布均匀即可。

作为优选，在标定平台发出标定指令后，需要对气体传感器进行通电预热，以保证运行稳定。

一种气体传感器的标定和校准系统，包括标定装置、控制柜、真空泵和气瓶，其中，标定装置，内部设有采样板，用于测量气体传感器在已知浓度的气体环境中所对应的输出量，并利用该已知浓度的气体环境下标准曲线所对应的输出量替换前述测量所得输出量；真空泵，通过抽真空阀门与标定装置内部连通，用于抽空标定装置内的气体；气瓶，内部存储有已知浓度的气体，通过进气电磁阀与标定装置内部连通，用于为标定装置提供已知浓度的气体；控制柜，分别与进气电磁阀、抽真空阀门、真空泵以及标定装置排气口处的排气电磁阀通信连接，用于控制标定装置的进气和排气，使得标定装置内形成已知浓度的气体环境。

作为优选，所述系统还包括标定平台，所述标定装置设置于标定房间内并通过网络连接标定平台；所述标定房间内设有若干环境传感器，所述环境传感器通过网络连接标定平台。

作为优选，

标定装置内形成已知浓度的气体环境，具体为：

抽空标定装置内的气体，使标定装置内为真空或者接近于真空状态，关闭抽真空阀门；

开启进气电磁阀，将已知浓度的气体减压后通入标定装置；通入气体过程中，利用比例阀对进气进行调节，先大后小，待标定装置内气压接近标定房间内气压时减小流量；

实时采集标定装置内的气压情况，待标定装置内气压恢复到大气压，减小气体流量至200ml/min，同时打开排气电磁阀，使标定装置内气体循环，待标定装置内气体分布均匀即可。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明在已知浓度的气体环境中对气体传感器进行同时实现校准和标定，不仅提高了生产效率，减少了气体传感器的出厂时间，而且能够有效保证气体传感器的精度。

2、本发明通过标定平台对标定装置进行操作，起到远程标定和校准的效果，给操作工提供了一个安全的操作空间；系统集成了控制、采样、保存等一系列流程程序，可以自动化实现同一批次的气体传感器的校准，高度智能化实现标定；同一批次校准完之后自动将当前批次的校准和标定数据发送至标定平台保存，产品有效期内进行留存，保存在同一批次传感器文件下，方便在校准时操作和后续查询。

3、本发明的标定房间内安装有环境传感器，通过对标定房间内的各种气体浓度进行监测，并通过网络实时反映在标定平台上，在某种有毒有害气体浓度超过安全上限时，自动打开标定房间内的换气装置，确保标定房间内环境处于一个安全状态。

4、在标定房间内顶部拐角处设置摄像头来起到视频监控的效果，在标定房间的房门内外两侧安装红外检测器，在操作工进出时发送进出信息，在室内环境不安全时，发出警报，阻止进入，提高安全性。

5、采用流量计准确的控制通入气体标定室(标定装置)的被测气体流量，配合数字式的微差压表显示标定装置内当前气压值，相比于人工控制的方式，该自动控制方式使气压和被测气体浓度的控制更加准确，且大大降低了操作工的手工操作难度，提高了工作效率。

附图说明

图1为标定系统的结构示意图。

图2为标定系统的另一种结构示意图。

图3为标定系统的标定流程图。

图4为标定系统的电路示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明技术方案，以下结合附图与具体实施例进行详细说明。

实施例1

如图1-4所示，一种气体传感器的标定和校准方法，包括以下步骤：

S101、测量气体传感器在两个以上已知浓度的气体环境中所对应的输出量，所述输出量为电压或者电流，本实施例中选用电压；

其中，测量气体传感器的输出量，具体为：操作人员将气体传感器放入气体标定室(标定装置)内，操作控制柜，利用PLC控制真空泵抽空标定装置内的气体，使标定装置内为真空或者接近于真空状态，再关闭抽真空阀门(例如抽真空电磁阀)，开启进气电磁阀，将已知浓度的气体减压后通过流量计(采集流量数据)通入标定装置；通入气体过程中，利用比例阀对进气进行调节，先大后小，待标定装置内气压接近标定装置外部气压(标定装置置于标定房间内时，则该外部气压为标定房间内的气压)时减小流量；用微差压表实时采集标定装置内的气压情况，待标定装置内气压恢复到大气压，减小气体流量至200ml/min，同时打开排气阀门(例如排气电磁阀)，使标定装置内气体循环，设定时间结束，待标定装置内气体分布均匀时，测量气体传感器的输出量，完成一个已知浓度的气体环境中的输出量采集。之后重复上述步骤并通入不同已知浓度的气体，得到相应的输出量；本实施例中使用三个不同已知浓度的气体进行输出量采集。

S103、将步骤S101所得气体传感器的输出量与各自对应气体环境的已知浓度拟合为标定曲线，实现气体传感器的标定；具体的，将S101得到的三个不同已知浓度的气体和对应的输出量拟合为一条函数曲线，所述曲线横坐标为气体浓度，纵坐标为电压值。

S105、利用设定的标准曲线对步骤S103所得标定曲线进行校准，在相同浓度的气体环境下，采用标准曲线所对应的输出量替换标定曲线所对应的输出量，使标定曲线与标准曲线重合。

其中，所述标准曲线为预先设置的符合出厂要求的曲线。在进行校准时，例如标定曲线中5000PPM浓度对应的输出量为8V，而标准曲线中5000PPM浓度对应的输出量为10V，则将标定曲线中5000PPM浓度对应的输出量修改为10V。

其中，在标定已知浓度气体的同时，标定装置内的采样板会实时采集多个气体传感器的模拟输出(如4-20mA电流、0-5/10V电压)。

在标定低浓度气体的同时，标定装置内的采样板会自动标定为模拟输出的低点(如4mA电流输出、0V电压输出)。

在标定高浓度气体的同时，标定装置内的采样板会自动标定为模拟输出的高点(如20mA电流输出、5/10V电压输出)。

作为优选，操作控制柜，利用PLC控制真空泵抽空标定装置内气体前，需要对气体传感器进行通电预热，为了保证气体传感器的稳定运行。

同一批次标定完之后保存当前批次的标定数据，产品有效期内进行留存，保存在同一批次传感器文件下，方便后续查询。

一种气体传感器的标定和校准系统，包括标定装置、控制柜、真空泵和气瓶，其中，

标定装置，内部设有采样板，用于测量气体传感器在已知浓度的气体环境中所对应的输出量，并利用该已知浓度的气体环境下标准曲线所对应的输出量替换前述测量所得输出量；

真空泵，通过抽真空阀门与标定装置内部连通，用于抽空标定装置内的气体；

气瓶，内部存储有已知浓度的气体，通过进气电磁阀与标定装置内部连通，用于为标定装置提供已知浓度的气体；

控制柜，分别与进气电磁阀、抽真空阀门、真空泵以及标定装置排气口处的排气电磁阀通信连接，用于控制标定装置的进气和排气，使得标定装置内形成已知浓度的气体环境。

所述标定装置(例如手套箱，为气体传感器提供一个标定空间)分为大仓和小仓，所述小仓可用于实验检测和较少数量的气体传感器的标定，而大仓则是用于批量气体传感器的标定，可一次实现大量标定，节省了标定气体，也大大减少了逐个标定所耗费的时间精力，标定装置内部还设有采样板，用于实时采集气体传感器输出的输出量并进行校准。

所述控制柜主要是由PLC、开关电源、电磁阀、微差压表和集气管组成，由PLC来实现控制各个电磁阀、真空泵的开启和关闭，控制标定装置的进气和排气，使得标定装置内形成已知浓度的气体环境。电磁阀包括抽真空阀门(例如抽真空电磁阀)、进气电磁阀、比例电磁阀、减压电磁阀(控制气体减压)、排气电磁阀。控制柜外还设置有流量计，接入到集气管和进气电磁阀之间，以准确的控制通入标定装置内的气体流量，配合数字式的微差压表显示标定装置内当前气压值，选用的是单向流量计，也保证了气体不会通过流量计回流而导致的标定不准确。

气瓶点则是各个PPM浓度气体的气瓶、氮气瓶等集中放置点。在做相应气体传感器标定的时候，将各个PPM浓度的气瓶均通过气管连接至控制柜中，再由控制柜中的集气管连接至标定装置(手套箱)中。

控制柜的一路220VAC输出为真空泵提供了电源，该路的通断过程受PLC控制，使用继电器来进行控制该路的通断(继电器切换时同步实现220VAC的真空泵供电输出和抽真空阀门的打开，使抽真空同步进行)，真空泵提供了标定装置(手套箱)真空环境的实现，该真空情况通过控制柜中连接的微差压表示数来反映。

实施例2

一种基于云平台的气体传感器的标定和校准方法，包括以下步骤：

S301、气体传感器置于标定房间内的标定装置内，标定平台发出校准指令，通过网关传递给控制柜；

S303、控制柜致使PLC控制真空泵抽空标定装置内气体，在标定装置内形成已知浓度的气体环境；其中，在标定装置内形成已知浓度的气体环境，具体为：操作控制柜，利用PLC控制真空泵抽空标定装置内的气体，使标定装置内为真空或者接近于真空状态，再关闭抽真空阀门(例如抽真空电磁阀)，开启进气电磁阀，将已知浓度的气体减压(通过减压电磁阀实现)后通过流量计(采集流量数据)通入标定装置；通入气体过程中，利用比例阀对进气进行调节，先大后小，待标定装置内气压接近标定装置外部气压(该外部气压为标定房间内的气压)时减小流量；用微差压表实时采集标定装置内的气压情况，待标定装置内气压恢复到大气压，减小气体流量至200ml/min，同时打开排气阀门(例如排气电磁阀)，使标定装置内气体循环，设定时间结束，待标定装置内气体分布均匀；

S305、测量气体传感器在该已知浓度的气体环境中所对应的输出量，完成一个已知浓度气体传感器输出量的采集；

S307、执行步骤S303、S305，得到至少两个以上已知浓度的气体环境中所对应的输出量，本实施例中测量三个已知浓度的气体环境中所对应的输出量；

S309、将所得气体传感器的输出量与各自对应气体环境的已知浓度拟合为标定曲线，实现气体传感器的标定；将S307得到的三个不同已知浓度的被测气体和对应的输出量拟合为一条函数曲线，所述曲线横坐标为气体浓度，纵坐标为电压值；

S311、利用设定的标准曲线对步骤S309所得标定曲线进行校准，在相同浓度的气体环境下，采用标准曲线所对应的输出量替换标定曲线所对应的输出量。其中，所述标准曲线为预先设置的符合出厂要求的曲线。在进行校准时，例如标定曲线中5000PPM浓度对应的输出量为8V，而标准曲线中5000PPM浓度对应的输出量为10V，则将标定曲线中5000PPM浓度对应的输出量修改10V。

其中，在标定已知浓度气体的同时，标定装置内的采样板会实时采集多个气体传感器的模拟输出(如4-20mA电流、0-5/10V电压)。

在标定低浓度已知浓度气体的同时，标定装置内的采样板会自动标定为模拟输出的低点(如4mA电流输出、0V电压输出)。

在标定高浓度已知浓度气体的同时，标定装置内的采样板会自动标定为模拟输出的高点(如20mA电流输出、5/10V电压输出)。

作为优选，在标定平台发出标定指令后，需要对气体传感器进行通电预热，为了保证气体传感器的稳定运行。

同一批次标定完之后保存当前批次的标定数据，产品有效期内进行留存，保存在同一批次传感器文件下，方便后续查询。

一种基于云平台的气体传感器的标定和校准系统，包括标定装置、标定平台、标定房间、控制柜、真空泵和气瓶，其中，

标定装置，内部设有采样板，用于测量气体传感器在已知浓度的气体环境中所对应的输出量，并利用该已知浓度的气体环境下标准曲线所对应的输出量替换前述测量所得输出量；

真空泵，通过抽真空阀门与标定装置内部连通，用于抽空标定装置内的气体；

气瓶，内部存储有已知浓度的气体，通过进气电磁阀与标定装置内部连通，用于为标定装置提供已知浓度的气体；

控制柜，分别与进气电磁阀、抽真空阀门、真空泵以及标定装置排气口处的排气电磁阀通信连接，用于控制标定装置的进气和排气，使得标定装置内形成已知浓度的气体环境；

标定房间，用于放置标定装置；

标定平台，通过网络分别与控制柜和标定装置通信连接，用于控制标定和校准流程的启动。

所述标定装置(例如手套箱，为气体传感器提供一个标定空间)分为大仓和小仓，所述小仓可用于实验检测和较少数量的气体传感器的标定，而大仓则是用于批量气体传感器的标定，可一次实现大量标定，节省了标定气体，也大大减少了逐个标定所耗费的时间精力，标定装置内部还设有采样板，用于实时采集气体传感器输出的输出量并进行校准。

所述控制柜主要是由PLC、开关电源、电磁阀、微差压表和集气管组成，由PLC来实现控制各个电磁阀、真空泵的开启和关闭，控制标定装置的进气和排气，使得标定装置内形成已知浓度的气体环境。电磁阀包括抽真空阀门(例如抽真空电磁阀)、进气电磁阀、比例电磁阀、减压电磁阀(控制气体减压)、排气电磁阀。控制柜外还设置有流量计，接入到集气管和进气电磁阀之间，以准确的控制通入标定装置内的气体流量，配合数字式的微差压表显示标定装置内当前气压值，选用的是单向流量计，也保证了气体不会通过流量计回流而导致的标定不准确。

气瓶点则是各个PPM浓度气体的气瓶、氮气瓶等集中放置点。在做相应气体传感器标定的时候，将各个PPM浓度的气瓶均通过气管连接至控制柜中，再由控制柜中的集气管连接至标定装置(手套箱)中。

控制柜的一路220VAC输出为真空泵提供了电源，该路的通断过程受PLC控制，使用继电器来进行控制该路的通断(继电器切换时同步实现220VAC的真空泵供电输出和抽真空阀门的打开，使抽真空同步进行)，真空泵提供了标定装置(手套箱)真空环境的实现，该真空情况通过控制柜中连接的微差压表示数来反映。

所述标定房间可设置为若干个，根据所标定气体的有毒有害及易燃危险等级进行划分，分为高危标定间、一般标定间，所述标定装置在每个标定房间都有进行配备。每个标定房间仅可同时标定一种气体，且标定平台将当前所标定的气体状况与标定房间的环境信息相匹配并实时更新。操作人员可通过智能终端设备登陆到标定平台(或者直接在标定平台上登录)，进行注册，并由指导人员来分配每个操作工所负责标定的房间编号和气体种类。标定房间内除了气体标定装置外还配备有若干环境传感器、换气装置和视频监控，标定房间内的设备均采用网关并通过互联网来与标定平台连接，对标定平台传输数据，用来实时显示标定房间内的各种气体浓度情况和实时状态。

所述标定房间内设有若干环境传感器，所述环境传感器通过网络连接标定平台，通过对标定房间内的有毒有害气体浓度进行监测，并通过网络实时反映在标定平台上，在某种有毒有害气体浓度超过安全上限时，自动打开房间内的换气装置(其中一种实现方式类似于智能家居)，确保标定房间内环境处于一个安全状态；所述标定房间房门内外均设有与标定平台连接的警报装置，当标定房间有害气体浓度超过安全上限时，标定平台控制警报装置发出警报，阻止操作人员进入。

实施例3

一种基于云平台的气体传感器的标定和校准方法，包括以下步骤：

S501、气体传感器置于标定房间内的标定装置内，标定平台发出校准指令，通过网关传递给控制柜；

S503、控制柜致使PLC控制真空泵抽空标定装置内气体，在标定装置内形成已知浓度的气体环境；其中，在标定装置内形成已知浓度的气体环境，具体为：操作控制柜，利用PLC控制真空泵抽空标定装置内的气体，使标定装置内为真空或者接近于真空状态，再关闭抽真空阀门(例如抽真空电磁阀)，开启进气电磁阀，将已知浓度的气体减压(通过减压电磁阀实现)后通过流量计(采集流量数据)通入标定装置；通入气体过程中，利用比例阀对进气进行调节，先大后小，待标定装置内气压接近标定装置外部气压(该外部气压为标定房间内的气压)时减小流量；用微差压表实时采集标定装置内的气压情况，待标定装置内气压恢复到大气压，减小气体流量至200ml/min，同时打开排气阀门(例如排气电磁阀)，使标定装置内气体循环，设定时间结束，待标定装置内气体分布均匀；

S505、测量气体传感器在该已知浓度的气体环境中所对应的输出量，完成一个已知浓度气体传感器输出量的采集；

S507、利用该已知浓度的气体环境下标准曲线所对应的输出量替换步骤S505所得输出量，其中，所述标准曲线为预先设置的符合出厂要求的曲线。例如测量得到5000PPM浓度对应的输出值为8V，而标准曲线中5000PPM浓度对应的输出值为10V，则将测量得到中5000PPM浓度对应的输出值修改10V；

S509、执行步骤S503、S505、S507，得到至少两个以上已知浓度的气体环境中所对应的输出量，本实施例中，共测量三个已知浓度的气体环境中所对应的输出量；

S511、将步骤S509所得三个输出量与各自对应气体环境的已知浓度拟合为曲线，具体的，本实施例适用于标准曲线为直线或者接近直线的情况。

其中，在标定已知浓度气体的同时，标定装置内的采样板会实时采集多个气体传感器的模拟输出(如4-20mA电流、0-5/10V电压)。

在标定低浓度已知浓度气体的同时，标定装置内的采样板会自动标定为模拟输出的低点(如4mA电流输出、0V电压输出)。

在标定高浓度已知浓度气体的同时，标定装置内的采样板会自动标定为模拟输出的高点(如20mA电流输出、5/10V电压输出)。

作为优选，在标定平台发出标定指令后，需要对气体传感器进行通电预热，为了保证气体传感器的稳定运行。

同一批次标定完之后保存当前批次的标定数据，产品有效期内进行留存，保存在同一批次传感器文件下，方便后续查询。

一种基于云平台的气体传感器的标定和校准系统，包括标定装置、标定平台、标定房间、控制柜、真空泵和气瓶，其中，

标定装置，内部设有采样板，用于测量气体传感器在已知浓度的气体环境中所对应的输出量，并利用该已知浓度的气体环境下标准曲线所对应的输出量替换前述测量所得输出量；

真空泵，通过抽真空阀门与标定装置内部连通，用于抽空标定装置内的气体；

气瓶，内部存储有已知浓度的气体，通过进气电磁阀与标定装置内部连通，用于为标定装置提供已知浓度的气体；

控制柜，分别与进气电磁阀、抽真空阀门、真空泵以及标定装置排气口处的排气电磁阀通信连接，用于控制标定装置的进气和排气，使得标定装置内形成已知浓度的气体环境；

标定房间，用于放置标定装置；

标定平台，通过网络分别与控制柜和标定装置通信连接，用于控制标定和校准流程的启动。

所述标定装置(例如手套箱，为气体传感器提供一个标定空间)分为大仓和小仓，所述小仓可用于实验检测和较少数量的气体传感器的标定，而大仓则是用于批量气体传感器的标定，可一次实现大量标定，节省了标定气体，也大大减少了逐个标定所耗费的时间精力，标定装置内部还设有采样板，用于实时采集气体传感器输出的输出量并进行校准。

所述控制柜主要是由PLC、开关电源、电磁阀、微差压表和集气管组成，由PLC来实现控制各个电磁阀、真空泵的开启和关闭，控制标定装置的进气和排气，使得标定装置内形成已知浓度的气体环境。电磁阀包括抽真空阀门(例如抽真空电磁阀)、进气电磁阀、比例电磁阀、减压电磁阀(控制气体减压)、排气电磁阀。控制柜外还设置有流量计，接入到集气管和进气电磁阀之间，以准确的控制通入标定装置内的气体流量，配合数字式的微差压表显示标定装置内当前气压值，选用的是单向流量计，也保证了气体不会通过流量计回流而导致的标定不准确。

气瓶点则是各个PPM浓度气体的气瓶、氮气瓶等集中放置点。在做相应气体传感器标定的时候，将各个PPM浓度的气瓶均通过气管连接至控制柜中，再由控制柜中的集气管连接至标定装置(手套箱)中。

控制柜的一路220VAC输出为真空泵提供了电源，该路的通断过程受PLC控制，使用继电器来进行控制该路的通断(继电器切换时同步实现220VAC的真空泵供电输出和抽真空阀门的打开，使抽真空同步进行)，真空泵提供了标定装置(手套箱)真空环境的实现，该真空情况通过控制柜中连接的微差压表示数来反映。

所述标定房间可设置为若干个，根据所标定气体的有毒有害及易燃危险等级进行划分，分为高危标定间、一般标定间，所述标定装置在每个标定房间都有进行配备。每个标定房间仅可同时标定一种气体，且标定平台将当前所标定的气体状况与标定房间的环境信息相匹配并实时更新。操作人员可通过智能终端设备登陆到标定平台(或者直接在标定平台上登录)，进行注册，并由指导人员来分配每个操作工所负责标定的房间编号和气体种类。标定房间内除了气体标定装置外还配备有若干环境传感器、换气装置和视频监控，标定房间内的设备均采用网关并通过互联网来与标定平台连接，对标定平台传输数据，用来实时显示标定房间内的各种气体浓度情况和实时状态。

所述标定房间内设有若干环境传感器，所述环境传感器通过网络连接标定平台，通过对标定房间内的有毒有害气体浓度进行监测，并通过网络实时反映在标定平台上，在某种有毒有害气体浓度超过安全上限时，自动打开房间内的换气装置(其中一种实现方式类似于智能家居)，确保标定房间内环境处于一个安全状态；所述标定房间房门内外均设有与标定平台连接的警报装置，当标定房间有害气体浓度超过安全上限时，标定平台控制警报装置发出警报，阻止操作人员进入。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围以权利要求所限定的范围为准，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内做出的若干改进和润饰，也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种气体传感器的标定和校准方法，其特征在于包括以下步骤：

S101、测量气体传感器在两个以上已知浓度的气体环境中所对应的输出量；

S103、将步骤S101所得气体传感器的输出量与各自对应气体环境的已知浓度拟合为标定曲线，实现气体传感器的标定；

S105、利用设定的标准曲线对步骤S103所得标定曲线进行校准，在相同浓度的气体环境下，采用标准曲线所对应的输出量替换标定曲线所对应的输出量。

2.根据权利要求1所述的气体传感器的标定和校准方法，其特征在于，测量气体传感器的输出量，具体为：

抽空标定装置内的气体，使标定装置内为真空或者接近于真空状态，关闭抽真空阀门；

开启进气电磁阀，将已知浓度的气体减压后通入标定装置；通入气体过程中，利用比例阀对进气进行调节，先大后小，待标定装置内气压接近标定装置外部气压时减小流量；

实时采集标定装置内的气压情况，待标定装置内气压恢复到大气压，减小气体流量至200ml/min，同时打开排气阀门，使标定装置内气体循环，待标定装置内气体分布均匀时，测量气体传感器的输出量。

3.一种基于云平台的气体传感器的标定和校准方法，其特征在于包括以下步骤：

S301、气体传感器置于标定房间内的标定装置内，标定平台发出校准指令；

S303、在标定装置内形成已知浓度的气体环境；

S305、测量气体传感器在该已知浓度的气体环境中所对应的输出量；

S307、执行步骤S303、S305，得到至少两个以上已知浓度的气体环境中所对应的输出量；

S309、将所得气体传感器的输出量与各自对应气体环境的已知浓度拟合为标定曲线，实现气体传感器的标定；

S311、利用设定的标准曲线对步骤S309所得标定曲线进行校准，在相同浓度的气体环境下，采用标准曲线所对应的输出量替换标定曲线所对应的输出量。

4.根据权利要求3所述的基于云平台的气体传感器的标定和校准方法，其特征在于，在标定装置内形成已知浓度的气体环境，具体为：

抽空标定装置内的气体，使标定装置内为真空或者接近于真空状态，关闭抽真空阀门；

开启进气电磁阀，将已知浓度的气体减压后通入标定装置；通入气体过程中，利用比例阀对进气进行调节，先大后小，待标定装置内气压接近标定房间内气压时减小流量；

实时采集标定装置内的气压情况，待标定装置内气压恢复到大气压，减小气体流量至200ml/min，同时打开排气阀门，使标定装置内气体循环，待标定装置内气体分布均匀即可。

5.根据权利要求3所述的一种基于云平台的气体传感器的标定方法，其特征在于，在标定平台发出标定指令后，需要对气体传感器进行通电预热。

6.一种基于云平台的气体传感器的标定和校准方法，其特征在于包括以下步骤：

S501、气体传感器置于标定房间内的标定装置内，标定平台发出校准指令；

S503、在标定装置内形成已知浓度的气体环境；

S505、测量气体传感器在该已知浓度的气体环境中所对应的输出量；

S507、利用该已知浓度的气体环境下标准曲线所对应的输出量替换步骤S505所得输出量；

S509、执行步骤S503、S505、S507，得到至少两个以上已知浓度的气体环境中所对应的输出量；

S511、将步骤S509所得输出量与各自对应气体环境的已知浓度拟合为曲线。

7.根据权利要求6所述的基于云平台的气体传感器的标定和校准方法，其特征在于，在标定装置内形成已知浓度的气体环境，具体为：

抽空标定装置内的气体，使标定装置内为真空或者接近于真空状态，关闭抽真空阀门；

开启进气电磁阀，将已知浓度的气体减压后通入标定装置；通入气体过程中，利用比例阀对进气进行调节，先大后小，待标定装置内气压接近标定房间内气压时减小流量；

实时采集标定装置内的气压情况，待标定装置内气压恢复到大气压，减小气体流量至200ml/min，同时打开排气阀门，使标定装置内气体循环，待标定装置内气体分布均匀即可。

8.一种气体传感器的标定和校准系统，其特征在于：包括标定装置、控制柜、真空泵和气瓶，其中，

标定装置，内部设有采样板，用于测量气体传感器在已知浓度的气体环境中所对应的输出量，并利用该已知浓度的气体环境下标准曲线所对应的输出量替换前述测量所得输出量；

真空泵，通过抽真空阀门与标定装置内部连通，用于抽空标定装置内的气体；

气瓶，内部存储有已知浓度的气体，通过进气电磁阀与标定装置内部连通，用于为标定装置提供已知浓度的气体；

控制柜，分别与进气电磁阀、抽真空阀门、真空泵以及标定装置排气口处的排气电磁阀通信连接，用于控制标定装置的进气和排气，使得标定装置内形成已知浓度的气体环境。

9.根据权利要求8所述的一种气体传感器的标定和校准系统，其特征在于，所述系统还包括标定平台，所述标定装置设置于标定房间内并通过网络连接标定平台；所述标定房间内设有若干环境传感器，所述环境传感器通过网络连接标定平台。

10.根据权利要求9所述的一种气体传感器的标定和校准系统，其特征在于，标定装置内形成已知浓度的气体环境，具体为：

抽空标定装置内的气体，使标定装置内为真空或者接近于真空状态，关闭抽真空阀门；

开启进气电磁阀，将已知浓度的气体减压后通入标定装置；通入气体过程中，利用比例阀对进气进行调节，先大后小，待标定装置内气压接近标定房间内气压时减小流量；

实时采集标定装置内的气压情况，待标定装置内气压恢复到大气压，减小气体流量至200ml/min，同时打开排气电磁阀，使标定装置内气体循环，待标定装置内气体分布均匀即可。

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