CN113820155A - 一种模拟车载运行工况的氢浓度传感器测试装置 - Google Patents

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王仁广
郭帅帅
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王晓兵
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Abstract

本发明提供了一种模拟车载运行工况的氢浓度传感器测试装置，包括环形模块、加热模块、冷却模块、加湿模块、干燥模块、气压模块、鼓风模块、配气模块、样品模块、控制单元、供电单元和装置底盘，环形模块底部固定连接至装置底盘，环形模块内部开设有环形通道。本发明所述的一种模拟车载运行工况的氢浓度传感器测试装置，可模拟实际环境的温度、湿度和压力，测试氢浓度传感器在该环境中的性能；可模拟实际环境中的风速，测试氢浓度传感器在该环境中的性能；可自动配置环形模块内氢气浓度，快速测试氢浓度传感器在不同氢气浓度下的性能；可在线快速标定氢气浓度传感器。

Description

一种模拟车载运行工况的氢浓度传感器测试装置
技术领域
本发明属于燃料电池氢气检测技术领域，尤其是涉及一种模拟车载运行工况的氢浓度传感器测试装置。
背景技术
氢气具有易燃易爆的特点，在使用过程中安全保障十分重要。氢气泄漏监测和报警是做到安全保障的重要一环，因此需要使用氢浓度传感器监测氢气浓度。
氢浓度传感器使用需要进行性能测试，性能测试需要相应的测试装置。目前氢浓度传感器测试装置主要在环境温度、环境压力、环境湿度和环境风速下进行，无法模拟多种环境因素。测试用氢气浓度受到标气浓度限制，无法根据测试要求快速改变。测试装置无法对氢浓度传感器进行标定。
为解决上述问题，模拟不同温度、湿度、压力、湿度、不同氢气浓度因素影响下，氢浓度传感器的性能，并实现浓度测量值的标定，本专利开发一种模拟车载运行工况的氢浓度传感器测试装置。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种模拟车载运行工况的氢浓度传感器测试装置，以解决现有技术的不足。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种模拟车载运行工况的氢浓度传感器测试装置，包括环形模块、加热模块、冷却模块、加湿模块、干燥模块、气压模块、鼓风模块、配气模块、样品模块、控制单元、供电单元和装置底盘，所述环形模块底部固定连接至装置底盘，所述环形模块内部开设有环形通道，所述环形通道一侧从左至右分别设有加热模块、冷却模块、加湿模块、干燥模块，另一侧从左至右分别设有气压模块和鼓风模块，所述加热模块与气压模块之间设有样品模块，所述鼓风模块一侧设有配气模块，所述配气模块、干燥模块之间设有控制单元，所述加热模块、冷却模块、加湿模块、干燥模块、气压模块、鼓风模块、配气模块均信号连接至控制单元，所述控制单元电连接至供电单元。
进一步的，所述加热模块包括加热器和一号温度传感器，加热器和一号温度传感器均固定至环形通道内，所述加热器和一号温度传感器均信号连接至控制单元。
进一步的，所述冷却模块包括换热器和二号温度传感器，换热器和二号温度传感器均固定至环形通道内，所述换热器和二号温度传感器均信号连接至控制单元。
进一步的，所述加湿模块包括蒸汽发生器和一号湿度传感器，所述蒸汽发生器和一号湿度传感器均固定至环形通道内，所述蒸汽发生器和一号湿度传感器均信号连接至控制单元。
进一步的，所述干燥模块包括干燥器和二号湿度传感器，所述干燥器和二号湿度传感器均固定至环形通道内，所述干燥器和二号湿度传感器均信号连接至控制单元。
进一步的，所述气压模块包含抽风机和压力传感器，所述抽风机和压力传感器均固定至环形通道内，所述抽风机和压力传感器均信号连接至控制单元。
进一步的，所述鼓风模块包括鼓风机和流量传感器，所述鼓风机和流量传感器均固定至环形通道内，所述鼓风机和流量传感器均信号连接至控制单元。
相对于现有技术，本发明所述的一种模拟车载运行工况的氢浓度传感器测试装置具有以下优势：
(1)本发明所述的一种模拟车载运行工况的氢浓度传感器测试装置，可模拟实际环境的温度、湿度和压力，测试氢浓度传感器在该环境中的性能；可模拟实际环境中的风速，测试氢浓度传感器在该环境中的性能；可自动配置环形模块内氢气浓度，快速测试氢浓度传感器在不同氢气浓度下的性能；可在线快速标定氢气浓度传感器。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的一种模拟车载运行工况的氢浓度传感器测试装置结构原理图；
图2为本发明实施例所述的一种模拟车载运行工况的氢浓度传感器测试装置控制流程图。
附图标记说明：
1、环形模块；101、环形通道；2、加热模块；201、加热器；202、一号温度传感器；3、冷却模块；301、换热器；302、二号温度传感器；4、加湿模块；401、蒸汽发生器；402、一号湿度传感器；5、干燥模块；501、干燥器；502、二号湿度传感器；6、气压模块；601、抽风机；602、压力传感器；7、鼓风模块；701、鼓风机；702、流量传感器；8、配气模块；9、样品模块；10、控制单元；11、供电单元；12、装置底盘。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1至图2所示，一种模拟车载运行工况的氢浓度传感器测试装置包括环形模块1、加热模块2、冷却模块3、加湿模块4、干燥模块5、气压模块6、鼓风模块7、配气模块8、样品模块9、控制单元10、供电单元11和装置底盘12，所述环形模块1底部固定连接至装置底盘12，所述环形模块1内部开设有环形通道101，环形通道101用于放置加热模块2、与冷却模块3、加湿模块4、干燥模块5、气压模块6、鼓风模块7、配气模块8、样品模块9和控制单元10，所述环形通道101一侧从左至右分别设有加热模块2、冷却模块3、加湿模块4、干燥模块5，另一侧从左至右分别设有气压模块6和鼓风模块7，所述加热模块2与气压模块6之间设有样品模块9，所述鼓风模块7一侧设有配气模块8，所述配气模块8、干燥模块5之间设有控制单元10，所述加热模块2、冷却模块3、加湿模块4、干燥模块5、气压模块6、鼓风模块7、配气模块8均信号连接至控制单元10，所述控制单元10电连接至供电单元11，控制单元10为上位机。所述控制单元10与所述加热模块2、所述冷却模块3、所述加湿模块4、所述干燥模块5、所述气压模块6、所述鼓风模块7、所述配气模块8连接。所述控制单元10控制所述加热模块2使环形模块1内气流温度升高。所述控制单元10控制所述冷却模块3使环形模块1内气流温度降低。所述控制单元10控制所述加湿模块4使环形模块1内气流湿度增加。所述控制单元10控制所述干燥模块5使环形模块1内气流湿度降低。所述控制单元10控制所述气压模块6使环形模块1内气流压力达到一定要求。所述控制单元10控制所述配气模块8使环形模块1内氢气浓度达到一定要求。所述控制单元10控制所述鼓风模块7使环形模块1内气流速度达到一定要求。所述加热模块2、所述冷却模块3、所述加湿模块4、所述干燥模块5、所述气压模块6、所述配气模块8、所述鼓风模块7、所述控制单元10均与所述供电单元11连接。所述供电单元11为所述加热模块2、所述冷却模块3、所述加湿模块4、所述干燥模块5、所述气压模块6、所述配气模块8、所述鼓风模块7、所述控制单元10供电。
本模拟车载运行工况的氢浓度传感器测试装置可模拟实际环境的温度、湿度和压力，测试氢浓度传感器在该环境中的性能；可模拟实际环境中的风速，测试氢浓度传感器在该环境中的性能；可自动配置环形模块内氢气浓度，快速测试氢浓度传感器在不同氢气浓度下的性能；可在线快速标定氢气浓度传感器。
所述的加热模块2与所述的环形模块1连接，包括均位于环形通道101上的一号加热器201和一号温度传感器202，一号加热器201和一号温度传感器202均为现有技术，用于升高环形模块1内气流温度。
所述的冷却模块3与所述的环形模块1连接，包括均位于环形通道101上的换热器301和二号温度传感器302，换热器301和二号温度传感器302均为现有技术，用于降低环形模块1内气流温度。
所述的加湿模块4与所述的环形模块1连接，包括均位于环形通道101上的蒸汽发生器401和一号湿度传感器402，蒸汽发生器401和一号湿度传感器402均为现有技术，用于增加环形模块1内气流湿度。
所述的干燥模块5与所述的环形模块1连接，包括均位于环形通道101上的干燥器501和二号湿度传感器502，干燥器501和二号湿度传感器502均为现有技术，用于降低环形模块1内气流湿度。
所述的气压模块6与所述的环形模块1连接，包含均位于环形通道101上的抽风机601和压力传感器602，抽风机601和压力传感器602均为现有技术，用于改变环形模块1内气流压力。
所述的鼓风模块7与所述的环形模块1连接，包括均位于环形通道101上的鼓风机701和流量传感器702，鼓风机701和流量传感器702均为现有技术，用于改变环形模块1内气流速度。
所述的配气模块8与所述的环形模块1连接，用于改变环形模块1内氢气浓度。
所述的样品模块9与所述的环形模块1连接，用于环形模块1内放置被测氢气浓度传感器。
实施例1
氢浓度传感器性能进行标定测试，加热模块2和冷却模块3控制环形模块1内气流温度，加湿模块4和干燥模块5控制环形模块1内气流湿度，气压模块6控制环形通道101内气流压力，鼓风模块7控制环形模块1内气流速度，配气模块8使环形通道101内氢气浓度达到一定的要求。氢气浓度传感器测量值与实际值匹配和标定。
一种模拟车载运行工况的氢浓度传感器测试装置的测试方法包括如下步骤：
1)将被测氢气浓度传感器置于样品模块9中。
2)根据氢气浓度传感器应用的场景确定环形模块1内气流的目标温度，启动加热器201加热升高气流温度，一号温度传感器202实时监测温度大小；启动换热器301降低气流温度，二号温度传感器302实时监测温度大小。
3)根据氢气浓度传感器应用的场景确定环形模块1内气流的目标湿度，启动蒸汽发生器401升高气流湿度，一号湿度传感器402实时监测湿度高低；启动干燥器501降低气流湿度，二号湿度传感器502实时监测湿度高低。
4)根据氢气浓度传感器应用的场景确定环形模块1内气流的目标压力，启动抽风机601降低气流压力，压力传感器602实时监测压力大小。
5)根据氢气浓度传感器应用的场景确定环形模块1内气流的目标流速，启动鼓风机701提高气流流速，流量传感器702实时监测气流流量。
6)根据氢气浓度传感器量程设定环形模块1内氢气浓度，如1000ppm。
7)通过控制单元10控制环形模块1内气流温度、湿度、压力、流速。
8)监测氢气浓度传感器读数，并与设定的氢气浓度比较。
9)根据实际氢气浓度对氢气浓度传感器测试值进行标定。
10)可单独改变温度、湿度、压力或者风速环境，进行氢浓度传感器报警动作值试验、报警重复性试验等。
实施例2
1)将被测氢气浓度传感器置于样品模块中，引出线束接入控制装置。
2)根据氢气浓度传感器应用的场景确定环形模块内气流的目标流速，如5m/s，启动鼓风机701提高气流流速，流速传感器702实时监测气流流速，并反馈信号至鼓风机701，实现风速5m/s。
3)根据氢气浓度传感器应用的场景确定环形模块内气流的目标温度，若目标温度高于环境温度如35℃。启动加热器201加热升高气流温度，温度传感器实时监测温度大小，并反馈信号至加热器201，实现温度35℃；若目标温度低于环境温度如-5℃，启动换热器301降低气流温度，二号温度传感器302实时监测温度大小，并反馈信号至换热器301，实现温度-5℃。
4)根据氢气浓度传感器应用的场景确定环形模块内气流的目标湿度，启动蒸汽发生器401升高气流湿度，一号湿度传感器402实时监测湿度高低；启动干燥器501降低气流湿度，二号湿度传感器502实时监测湿度高低。当温度超调时，加热器201和换热器301可相互调节实现控温。
5)根据氢气浓度传感器应用的场景确定环形模块内气流的目标压力，如80kPa，启动抽风机601降低气流压力，压力传感器602实时监测压力大小，并反馈信号至抽风机601，实现压力80kPa。
6)根据氢气浓度传感器量程设定环形模块内氢气浓度，配气模块8在环形通道101内通入氢气，通过环形通道101体积等参数计算内部氢气浓度，如1000ppm。
7)通过控制单元10控制环形模块1内气流温度、湿度、压力、流速、氢气浓度，并稳定一定时间，如5min。
8)监测氢气浓度传感器读数，并与设定的氢气浓度比较。假设读数为995ppm，与设定值1000ppm相差5ppm。
9)根据实际氢气浓度对氢气浓度传感器测试值进行标定，将读数995ppm标定为1000ppm。
10)可单独改变温度、湿度、压力或者风速环境，进行氢浓度传感器报警动作值试验、报警重复性试验等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种模拟车载运行工况的氢浓度传感器测试装置，其特征在于：包括环形模块(1)、加热模块(2)、冷却模块(3)、加湿模块(4)、干燥模块(5)、气压模块(6)、鼓风模块(7)、配气模块(8)、样品模块(9)、控制单元(10)、供电单元(11)和装置底盘(12)，所述环形模块(1)底部固定连接至装置底盘(12)，所述环形模块(1)内部开设有环形通道(101)，所述环形通道(101)一侧从左至右分别设有加热模块(2)、冷却模块(3)、加湿模块(4)、干燥模块(5)，另一侧从左至右分别设有气压模块(6)和鼓风模块(7)，所述加热模块(2)与气压模块(6)之间设有样品模块(9)，所述鼓风模块(7)一侧设有配气模块(8)，所述配气模块(8)、干燥模块(5)之间设有控制单元(10)，所述加热模块(2)、冷却模块(3)、加湿模块(4)、干燥模块(5)、气压模块(6)、鼓风模块(7)、配气模块(8)均信号连接至控制单元(10)，所述控制单元(10)电连接至供电单元(11)。
2.根据权利要求1所述的一种模拟车载运行工况的氢浓度传感器测试装置，其特征在于：所述加热模块(2)包括加热器(201)和一号温度传感器(202)，加热器(201)和一号温度传感器(202)均固定至环形通道(101)内，所述加热器(201)和一号温度传感器(202)均信号连接至控制单元(10)。
3.根据权利要求1所述的一种模拟车载运行工况的氢浓度传感器测试装置，其特征在于：所述冷却模块(3)包括换热器(301)和二号温度传感器(302)，换热器(301)和二号温度传感器(302)均固定至环形通道(101)内，所述换热器(301)和二号温度传感器(302)均信号连接至控制单元(10)。
4.根据权利要求1所述的一种模拟车载运行工况的氢浓度传感器测试装置，其特征在于：所述加湿模块(4)包括蒸汽发生器(401)和一号湿度传感器(402)，所述蒸汽发生器(401)和一号湿度传感器(402)均固定至环形通道(101)内，所述蒸汽发生器(401)和一号湿度传感器(402)均信号连接至控制单元(10)。
5.根据权利要求1所述的一种模拟车载运行工况的氢浓度传感器测试装置，其特征在于：所述干燥模块(5)包括干燥器(501)和二号湿度传感器(502)，所述干燥器(501)和二号湿度传感器(502)均固定至环形通道(101)内，所述干燥器(501)和二号湿度传感器(502)均信号连接至控制单元(10)。
6.根据权利要求1所述的一种模拟车载运行工况的氢浓度传感器测试装置，其特征在于：所述气压模块(6)包含抽风机(601)和压力传感器(602)，所述抽风机(601)和压力传感器(602)均固定至环形通道(101)内，所述抽风机(601)和压力传感器(602)均信号连接至控制单元(10)。
7.根据权利要求1所述的一种模拟车载运行工况的氢浓度传感器测试装置，其特征在于：所述鼓风模块(7)包括鼓风机(701)和流量传感器(702)，所述鼓风机(701)和流量传感器(702)均固定至环形通道(101)内，所述鼓风机(701)和流量传感器(702)均信号连接至控制单元(10)。
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