CN117470412A - 一种排气温度传感器测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种排气温度传感器测试装置，包括：恒温箱，其内部为密闭腔体，所述恒温箱内设有待测试的排气温度传感器；加热器，其设置在恒温箱内，并且所述加热器用于将恒温箱内的加热；干燥器，其设置在恒温箱内，并且所述干燥器用于吸收恒温箱内的水分；温湿度传感器，其设置在恒温箱上，并且所述温湿度传感器用于测量恒温箱内温度和湿度。本发明所述的排气温度传感器测试装置，能够充分检验热电偶探头在加热除湿时探头内的水分的排出情况，提升了装配此热电偶的排气温度传感器的质量可靠性，降低了故障率，解决了此类轻微失效热电偶排温测量准确性问题，降低了热电偶的失效率。

Description

一种排气温度传感器测试装置

技术领域

本发明涉及传感器测试技术领域，尤其是指一种排气温度传感器测试装置。

背景技术

车用热电偶型排气温度传感器探头位置空隙普遍采用氧化镁粉进行填充，从而实现热电偶探头的热量传递和绝缘密封。而氧化镁粉具有极强的吸湿性，在氧化镁粉的填装过程中如与空气接触则会导致空气中的水分大量进入氧化镁中造成热电偶探头的绝缘性能下降，会导致排气温度传感器的测量准确性下降，尤其在高温环境下氧化镁中的水分子活性加强，绝缘性下降严重，甚至导致排温传感器失效。

目前行业内普遍采用加热蒸发水汽的方式来解决氧化镁的吸水问题，即将填充氧化镁粉后的热电偶探头放入恒温箱中加热，一段时间后取出并在其两端使用环氧树脂进行密封以隔绝水分。但是，采用此方式排除水分存在以下问题：

1)无法确认水分是否完全排出，在恒温箱中加热一段时间后缺乏相应的检测手段来确认水分是否完全排出，目前只能通过大量的测试经验数据积累后设定对应的温度值和加热时间。然而不同的探头由于生产节拍的不同和供应商的不同，其探头水分的积累程度也不同，靠经验数据的加热温度和时间无法解决所有的探头氧化镁的进水问题，依然存在较大比例的绝缘性能下降的传感器。

2)在加热结束用环氧树脂密封后如果探头氧化镁中仍然存在水分，则会使传感器正常工作的采样电流变小甚至消失，在发现此类传感器时行业内的做法是直接将此传感器归为失效件进行替换和报废处理，没有再次进行排水处理的手段和方法，因此热电偶排温传感器的失效比例和损失较大。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中采用加热蒸发水汽来解决氧化镁的吸水问题后，无法通过可靠的数据确认氧化镁中水分排出的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种排气温度传感器测试装置，包括：恒温箱，其内部为密闭腔体，所述恒温箱内设有待测试的排气温度传感器；加热器，其设置在恒温箱内，并且所述加热器用于将恒温箱内的加热；干燥器，其设置在恒温箱内，并且所述干燥器用于吸收恒温箱内的水分；温湿度传感器，其设置在恒温箱上，并且所述温湿度传感器用于测量恒温箱内温度和湿度。

在本发明的一个实施例中，所述恒温箱内设有风扇，所述风扇用于吹风以在恒温箱内形成热空气循环。

在本发明的一个实施例中，所述排气温度传感器包括热电偶、热电偶金属外壳和氧化镁粉，所述热电偶设置在热电偶金属外壳内，并且所述热电偶金属外壳与热电偶之间用氧化镁粉填充。

在本发明的一个实施例中，所述热电偶上连接有热电偶连接线，所述热电偶金属外壳上连接有线束一，所述热电偶连接线和线束一的另一端连接至PC端。

在本发明的一个实施例中，所述温湿度传感器的测试头位于恒温箱内。

在本发明的一个实施例中，所述温湿度传感器的连接线连接至PC端。

在本发明的一个实施例中，所述恒温箱为矩形箱体，所述干燥器和风扇分别位于恒温箱内部长度方向的两端。

在本发明的一个实施例中，所述加热器设置在恒温箱的底板上，并且加热器位于干燥器和风扇之间。

在本发明的一个实施例中，所述排气温度传感器位于加热器的正上方。

在本发明的一个实施例中，所述恒温箱的外部设有传感器测试标定控制盒，所述温湿度传感器的连接线、热电偶连接线和线束一连接至传感器测试标定控制盒，所述传感器测试标定控制盒连接至PC端。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

本发明所述的排气温度传感器测试装置，能够充分检验热电偶探头在加热除湿时探头内的水分的排出情况，提升了装配此热电偶的排气温度传感器的质量可靠性，降低了故障率，减少了故障所带来的索赔损失；热电偶在经过加热除湿后若检测到某探头内依然存在水分而且无法继续排出时，并且其绝缘电阻相比于产品技术要求的差距在一定的合理区间内能够计算出其在排温传感器中的温度补偿值，解决了此类轻微失效热电偶排温测量准确性问题，降低了热电偶的失效率。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明的排气温度传感器测试装置的结构示意图；

图2是本发明的排气温度传感器测试装置的流程图一；

图3是本发明的排气温度传感器测试装置的流程图二；

图4是本发明的传感器测试标定控制盒的框架图。

说明书附图标记说明：恒温箱1、加热器2、干燥器3、温湿度传感器4、线束二41、风扇5、传感器测试标定控制盒6、排气温度传感器100、热电偶101、热电偶金属外壳102、氧化镁粉103、热电偶连接线104、线束一105、线束三106、温度传感器测量线201、绝缘电阻测量线202、输出供电线203、传感器测试标定控制盒204、MCU微控制器205、控制信号线206、电源模块207、控制盒供电线208、控制盒接地线209、USB线210。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

实施例一

参照图1-3所示，本发明的排气温度传感器测试装置，包括：恒温箱1，其内部为密闭腔体，所述恒温箱1内设有待测试的排气温度传感器100；加热器2，其设置在恒温箱1内，并且所述加热器2用于将恒温箱1内的加热；干燥器3，其设置在恒温箱1内，并且所述干燥器3用于吸收恒温箱1内的水分；温湿度传感器4，其设置在恒温箱1上，并且所述温湿度传感器4用于测量恒温箱1内温度和湿度。

本发明的排气温度传感器测试装置能够解决以下问题：

1)检测热电偶探头在加热除湿时探头内的水分的排出情况；

2)若检测到某探头内依然存在水分而且无法继续排出时能够自动重新标定排温传感器的控制程序，使传感器在绝缘电阻性能下降的基础上仍然能够正确的测量排气温度数据而不失效。

上述结构中，所述恒温箱1内设有风扇5，所述风扇5用于吹风以在恒温箱1内形成热空气循环。

上述结构中，所述排气温度传感器100包括热电偶101、热电偶金属外壳102和氧化镁粉103，所述热电偶101设置在热电偶金属外壳102内，并且所述热电偶金属外壳102与热电偶101之间用氧化镁粉103填充。所述热电偶101上连接有热电偶连接线104，所述热电偶金属外壳102上连接有线束一105，所述热电偶连接线104和线束一105的另一端连接至PC端。

上述结构中，所述温湿度传感器4的测试头位于恒温箱1内。所述温湿度传感器4的连接线连接至PC端。

上述结构中，所述恒温箱1为矩形箱体，所述干燥器3和风扇5分别位于恒温箱1内部长度方向的两端。所述加热器2设置在恒温箱1的底板上，并且加热器2位于干燥器3和风扇5之间。所述排气温度传感器100位于加热器2的正上方。风扇5吹动在恒温箱1内形成空气流动，从而使得排气温度传感器100内被加热出的水分被干燥器3吸收。

上述结构中，所述恒温箱1的外部设有传感器测试标定控制盒6，所述温湿度传感器4的连接线、热电偶连接线104和线束一105连接至传感器测试标定控制盒6，所述传感器测试标定控制盒6连接至PC端。温湿度传感器4上连接有线束二41，所述热电偶连接线104上连接有线束三106，所述线束二41和线束三106连接至传感器测试标定控制盒6。传感器测试标定控制盒6在加热除湿开始后每1毫秒采集1次恒温箱内的温度、湿度和热电偶的绝缘电阻值，通过USB发送到PC上位机；PC上位机软件发送指定的传感器测试标定控制盒6，传感器测试标定控制盒6内部的电压调节模块设置电压到指定值；数据异常识别：传感器测试标定控制盒6通过线束电压值来识别绝缘电阻信号线、温湿度传感器信号的异常，如电压值高于或者低于设定的阈值，则可认定为异常数据并终止加热除湿。

恒温箱1为密闭环境，填充氧化镁粉后的热电偶探头放置于恒温箱1中的指定位置后，开启加热器2和风扇5。通过热空气循环把热电偶探头氧化镁粉中的水汽带出后由干燥器3所吸收，可防止水汽回流。温湿度传感器能够在恒温箱加热过程中实时测量恒温箱内的温度和湿度值。

传感器测试标定控制盒6引出两根导线分别连接到热电偶自身的连接线和热电偶金属上，在热电偶探头加热的过程中能够实时测量热电偶探头的绝缘电阻值。传感器测试标定控制盒能够将采集的热电偶绝缘电阻、恒温箱温度和湿度通过数据线发送到PC端上位机当中。

PC端上位机中有对应的控制软件，可实时显示当前的加热温度、加热时间、恒温箱湿度、热电偶绝缘电阻值，并基于加热除湿结束后的绝缘电阻值和相应的软件算法来判断热电偶性能是否满足车辆的使用要求。对于绝缘性能不足的热电偶探头软件算法则会生成相应的补偿值使其满足车辆使用要求而无需报废处理。

实施例二

基于实施例一结构的基础上，传感器测试标定控制盒6包括：温度传感器测量线201、绝缘电阻测量线202、输出供电线203、传感器测试标定控制盒204、MCU微控制器205、控制信号线206、电源模块207、控制盒供电线208、控制盒接地线209和USB线210几个主要部分。

传感器测试标定控制盒6的内部具备MCU微控制器205、电源模块207和若干连接导线。MCU微控制器205具备2路ADC采样接口、USB接口和串口控制信号接口。电源模块207能够按照控制信号线的要求调节输出电压值，如图4所示。

输出供电线203连接到热电偶自身的连接线上，绝缘电阻测量线202连接到热电偶的金属外壳上。在热电偶探头加热的过程中MCU微控制器205根据PC端上位机通过USB线210发送过来的指令，调整输出供电线203的输出电压值，并通过ADC Channe l_1实时测量热电偶探头的绝缘电阻值。同时ADC_Channe l_2采集恒温箱温度和湿度值，通过USB线210把采集到的数据发送到PC端上位机当中。

PC端上位机中有对应的控制软件，可实时显示当前的加热温度、加热时间、恒温箱湿度、热电偶绝缘电阻值，并基于加热除湿结束后的绝缘电阻值和相应的软件算法来判断热电偶性能是否满足车辆的使用要求。对于绝缘性能不足的热电偶探头软件算法则会生成相应的补偿值使其满足车辆使用要求而无需报废处理。

传感器测试标定控制盒6的软件算法，如图2所示：

1、数据采集和转发：控制盒在加热除湿开始后每1毫秒采集1次恒温箱内的温度、湿度和热电偶的绝缘电阻值，在增加时间戳后通过USB发送到PC上位机；

2、绝缘电阻测量电压控制：PC上位机软件发送指定的绝缘电阻测量电压值到测试盒，测试盒内部的电压调节模块设置电压到指定值；

3、数据异常识别：控制盒通过线束电压值来识别绝缘电阻信号线、温湿度传感器信号的异常，如电压值高于或者低于设定的阈值，则可认定为异常数据并终止加热除湿。

PC端上位机软件逻辑算法，如图3所示：

1、数据实时显示：实时显示恒温箱温度、湿度、加热时长、热电偶绝缘电阻；

2、热电偶加热除湿算法：恒温箱加热开启后，PC上位机按照既定的测试周期和既定的电压幅值变化曲线轮流测试热电偶的绝缘电阻值，当绝缘电阻值在一定数量的测试周期内满足要求(即：测量值>R_下限且测量值<R_上限)或者值固定不变时，停止加热除湿。

3、热电偶温度测量补偿算法：当热电偶加热除湿停止后，若绝缘电阻值不满足使用要求时进行热电偶温度测量补偿值计算。PC端上位机能够基于当前热电偶绝缘电阻计算热电偶测量补偿系数α，计算公式如下：

α＝1+(R_下限/R_测量)

式中R_测量为使用本专利描述的设备测量的绝缘电阻值，R_下限为热电偶产品要求的绝缘电阻下限值。

如此热电偶接入其他电子控制器后，当电子控制器测量得到热电偶两端的U_测量后再乘以热电偶测量补偿系数α，即可消除掉水分未彻底排出，绝缘电阻过低而引起的测量误差，仍然能够准确的测量温度值，提升了热电偶的利用率。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种排气温度传感器测试装置，其特征在于，包括：

恒温箱，其内部为密闭腔体，所述恒温箱内设有待测试的排气温度传感器；

加热器，其设置在恒温箱内，并且所述加热器用于将恒温箱内的加热；

干燥器，其设置在恒温箱内，并且所述干燥器用于吸收恒温箱内的水分；

温湿度传感器，其设置在恒温箱上，并且所述温湿度传感器用于测量恒温箱内温度和湿度。

2.根据权利要求1所述的排气温度传感器测试装置，其特征在于：所述恒温箱内设有风扇，所述风扇用于吹风以在恒温箱内形成热空气循环。

3.根据权利要求1所述的排气温度传感器测试装置，其特征在于：所述排气温度传感器包括热电偶、热电偶金属外壳和氧化镁粉，所述热电偶设置在热电偶金属外壳内，并且所述热电偶金属外壳与热电偶之间用氧化镁粉填充。

4.根据权利要求3所述的排气温度传感器测试装置，其特征在于：所述热电偶上连接有热电偶连接线，所述热电偶金属外壳上连接有线束一，所述热电偶连接线和线束一的另一端连接至PC端。

5.根据权利要求4所述的排气温度传感器测试装置，其特征在于：所述温湿度传感器的测试头位于恒温箱内。

6.根据权利要求5所述的排气温度传感器测试装置，其特征在于：所述温湿度传感器的连接线连接至PC端。

7.根据权利要求2所述的排气温度传感器测试装置，其特征在于：所述恒温箱为矩形箱体，所述干燥器和风扇分别位于恒温箱内部长度方向的两端。

8.根据权利要求7所述的排气温度传感器测试装置，其特征在于：所述加热器设置在恒温箱的底板上，并且加热器位于干燥器和风扇之间。

9.根据权利要求8所述的排气温度传感器测试装置，其特征在于：所述排气温度传感器位于加热器的正上方。

10.根据权利要求6所述的排气温度传感器测试装置，其特征在于：所述恒温箱的外部设有传感器测试标定控制盒，所述温湿度传感器的连接线、热电偶连接线和线束一连接至传感器测试标定控制盒，所述传感器测试标定控制盒连接至PC端。