CN117571795B - 一种气体传感器油烟干扰环境下性能测试方法 - Google Patents

一种气体传感器油烟干扰环境下性能测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种气体传感器油烟干扰环境下性能测试方法，该方法用于获取可燃气体传感器油烟干扰环境下的性能数据，包括：在常温洁净空气条件下测量传感器中敏感元件的第一电阻值；将传感器放置在标准浓度的可燃气体中测量第二电阻值；将感器放置在标准浓度的可燃气体和一定浓度的油烟气体组成的混合气体中测量第三电阻值；根据电阻值计算原始灵敏度和干扰后灵敏度进而得到传感器的灵敏度漂移值；改变油烟气体浓度和温度条件，得到传感器性能数据。本发明的测试方法简洁高效、操作简便、可以广泛应用在各类气体传感器油烟干扰环境下的性能测试，能够准确测量传感器在实际油烟环境中的性能参数。

Description

一种气体传感器油烟干扰环境下性能测试方法
技术领域
本发明属于传感器技术领域，具体涉及一种气体传感器油烟干扰环境下性能测试方法。
背景技术
可燃气体传感器是一种将某种可燃气体（如天然气）浓度转化成对应数字号的传感器，用于检测可燃气体浓度的传感器大多是催化燃烧传感器，在实际应用环境中，油烟气体会对传感器的性能产生影响，因此研究油烟干扰环境下传感器的性能具有重要的实际意义。
现有技术中，对传感器的性能的测试方法主要现有技术对可燃气体传感器的性能测试方法主要有：标定气体测试法，将传感器置于标准气体中，通过对比传感器的输出信号和标准气体浓度，可以评估传感器的性能，包括灵敏度、线性度、重复性、稳定性等；参考气体测试法，将传感器置于参考气体中，参考气体通常为纯净的空气或高纯度的氮气等，可以评估传感器的零点漂移和量程漂移等性能参数；动态测试法，将传感器置于实际的应用场景中，可以评估传感器的实时响应速度、抗干扰能力、稳定性等性能参数，该方法需要较长时间和较多的人力物力资源；环境试验法，将传感器置于不同的环境条件下，如温度、湿度、压力等，观察传感器的输出信号变化。
然而，上述方法较少考虑到油烟气体对传感器性能的实际影响，在可燃气体传感器的实际应用场景中，油烟气体往往是干扰其性能的主要因素，针对上述问题，有必要对可燃气体传感器在油烟干扰环境下性能进行针对性的测定。
发明内容
本发明的目的在于提供一种气体传感器油烟干扰环境下性能测试方法，具体技术方案如下：
一种气体传感器油烟干扰环境下性能测试方法，用于获取可燃气体传感器油烟干扰环境下的性能数据，所述方法包括如下步骤：
步骤S1，在常温洁净空气条件下测量传感器中敏感元件的第一电阻值。
进一步的，所述敏感元件的第一电阻值的测量方法为：
在测试箱中所述传感器敏感元件的加热丝两端接入加热电压，使得传感器的敏感元件达到正常工作温度。
在传感器敏感元件的两端接入测量电压，并在测量回路中串联负载电阻/>，与气体传感器敏感元件电阻组成分压电路。
则在洁净空气条件下测量传感器中敏感元件的第一电阻值为：
其中，为测量电压在负载电阻/>上的分压。
步骤S2，将所述传感器放置在标准浓度的可燃气体中，测量传感器中敏感元件的第二电阻值。
进一步的，在标准浓度的可燃气体中，传感器中敏感元件的第二电阻值的计算方法与所述第第一电阻值的计算方法相同，都是根据串联负载电阻和传感器敏感元件电阻组成分压电路求解当前环境下的传感器敏感元件电阻值。
所述标准浓度的可燃气体为5%mol/mol的天然气或甲烷。
步骤S3，根据所述第一电阻值和所述第二电阻值得到所述传感器的原始灵敏度。
进一步的，所述传感器的原始灵敏度的计算方法为：
其中，为敏感元件的第一电阻值，/>为敏感元件的第二电阻值。
步骤S4，将所述传感器放置在标准浓度的可燃气体和一定浓度的油烟气体组成的混合气体中，测量传感器中敏感元件的第三电阻值。
进一步的，传感器中敏感元件的第三电阻值的计算方法与所述第第一电阻值的计算方法相同。
所述油烟气体采用油烟气体发生装置获得，所述油烟气体发生装置安装在测试箱体的底部位置，通过带有多个孔洞的隔板与测试箱连接，在需要油烟气体时，控制所述油烟气体发生装置产生一定浓度的油烟气体，上述气体通过隔板上的多个孔洞进入测试箱体，实现获得标准浓度的可燃气体和一定浓度的油烟气体组成的混合气体；在测试结束后，测试箱体的顶部还设置有油烟净化装置，可以及时净化测试箱体中的油烟气体。
步骤S5，根据所述第一电阻值和所述第三电阻值得到所述传感器的干扰后灵敏度。
进一步的，所述传感器的干扰后灵敏度的计算方法为：
其中，为敏感元件的第一电阻值，/>为敏感元件的第三电阻值。
步骤S6，基于所述原始灵敏度和干扰后灵敏度得到传感器的灵敏度漂移值。
进一步的，基于所述原始灵敏度和干扰后灵敏度得到传感器的灵敏度漂移值的计算方法为：
式中，为在浓度/>的油烟气体干扰环境下的传感器的灵敏度漂移值。
步骤S7，改变油烟气体浓度，重复步骤S4，得到不同油烟浓度干扰下的传感器性能数据。
进一步的，根据油烟气体干扰环境下的传感器的灵敏度漂移值计算得到传感器性能数据：
改变油烟气体的浓度值，得到不同油烟浓度干扰下的传感器性能数据离散坐标点，油烟气体浓度的取值范围为/>，单位：mg/m3。
对所述传感器性能数据离散坐标点进行线性拟合即可得到传感器在油烟干扰环境下的性能函数。
步骤S8，改变温度条件，重复步骤S1~S7，得到不同工作温度下的传感器性能数据。
本发明与现有技术相比，其有益效果是：
本发明公开了气体传感器油烟干扰环境下性能测试方法，用于获取可燃气体传感器油烟干扰环境下的性能数据；该方法能够帮助用户准确测量传感器在实际油烟环境中的性能参数，根据其性能参数进而合理的设置和使用可燃气体传感器，从而减少因油烟环境带来的传感器性能下降产生的无效测量风险。
附图说明
图1为本发明实施例的一种气体传感器油烟干扰环境下性能测试方法流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
如图1所示，为一种气体传感器油烟干扰环境下性能测试方法流程图，用于获取可燃气体传感器油烟干扰环境下的性能数据，该方法包括如下8个步骤：
步骤S1，在常温洁净空气条件下测量传感器中敏感元件的第一电阻值。
需要说明的是，气体传感器的敏感元件包括在特定金属或半导体材料电阻以及其表面制备是耐高温催化剂层，在一定温度下，可燃气体在表面催化燃烧，电阻温度升高，导致电阻的阻值变化，由此生成电信号并获得可燃气体的浓度值；另外，上述气体传感器的敏感元件通常需要再特定温度下才能工作，因此，气体传感器的敏感元件还包括加热丝，使得其材料电阻维持一定的工作温度。
敏感元件的第一电阻值的测量方法为：在测试箱中所述传感器敏感元件的加热丝两端接入加热电压，使得传感器的敏感元件达到正常工作温度。在传感器敏感元件的两端接入测量电压/>，并在测量回路中串联负载电阻/>，与气体传感器敏感元件电阻组成分压电路。
则在洁净空气条件下测量传感器中敏感元件的第一电阻值为：
其中，为测量电压在负载电阻/>上的分压。
步骤S2，将所述传感器放置在标准浓度的可燃气体中，测量传感器中敏感元件的第二电阻值。
需要说明的是，在标准浓度的可燃气体中，传感器中敏感元件的第二电阻值的计算方法与所述第第一电阻值的计算方法相同，都是根据串联负载电阻和传感器敏感元件电阻组成分压电路求解当前环境下的传感器敏感元件电阻值。
标准浓度的可燃气体可以是5%mol/mol的天然气或甲烷。
步骤S3，根据所述第一电阻值和所述第二电阻值得到所述传感器的原始灵敏度。
需要说明的是，所述传感器的原始灵敏度的计算方法为：
其中，为敏感元件的第一电阻值，/>为敏感元件的第二电阻值。
步骤S4，将所述传感器放置在标准浓度的可燃气体和一定浓度的油烟气体组成的混合气体中，测量传感器中敏感元件的第三电阻值。
传感器中敏感元件的第三电阻值的计算方法与所述第第一电阻值的计算方法相同；油烟气体采用油烟气体发生装置获得，所述油烟气体发生装置安装在测试箱体的底部位置，通过带有多个孔洞的隔板与测试箱连接，在需要油烟气体时，控制所述油烟气体发生装置产生一定浓度的油烟气体，上述气体通过隔板上的多个孔洞进入测试箱体，实现获得标准浓度的可燃气体和一定浓度的油烟气体组成的混合气体；在测试结束后，测试箱体的顶部还设置有油烟净化装置，可以及时净化测试箱体中的油烟气体。
步骤S5，根据所述第一电阻值和所述第三电阻值得到所述传感器的干扰后灵敏度。
传感器的干扰后灵敏度的计算方法为：
其中，为敏感元件的第一电阻值，/>为敏感元件的第三电阻值。
步骤S6，基于所述原始灵敏度和干扰后灵敏度得到传感器的灵敏度漂移值。
基于所述原始灵敏度和干扰后灵敏度得到传感器的灵敏度漂移值的计算方法为：
式中，为在浓度/>的油烟气体干扰环境下的传感器的灵敏度漂移值。
步骤S7，改变油烟气体浓度，重复步骤S4，得到不同油烟浓度干扰下的传感器性能数据。
根据油烟气体干扰环境下的传感器的灵敏度漂移值计算得到传感器性能数据：
改变油烟气体的浓度值，得到不同油烟浓度干扰下的传感器性能数据离散坐标点，油烟气体浓度的取值范围为/>，单位：mg/m3。
对所述传感器性能数据离散坐标点进行线性拟合即可得到传感器在油烟干扰环境下的性能函数。
步骤S8，改变温度条件，重复步骤S1~S7，得到不同工作温度下的传感器性能数据。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种气体传感器油烟干扰环境下性能测试方法，用于获取可燃气体传感器油烟干扰环境下的性能数据，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
步骤S1，在常温洁净空气条件下测量传感器中敏感元件的第一电阻值；
步骤S2，将所述传感器放置在标准浓度的可燃气体中，测量传感器中敏感元件的第二电阻值；
步骤S3，根据所述第一电阻值和所述第二电阻值得到所述传感器的原始灵敏度；
步骤S4，将所述传感器放置在标准浓度的可燃气体和一定浓度的油烟气体组成的混合气体中，测量传感器中敏感元件的第三电阻值；
步骤S5，根据所述第一电阻值和所述第三电阻值得到所述传感器的干扰后灵敏度；
步骤S6，基于所述原始灵敏度和干扰后灵敏度得到传感器的灵敏度漂移值；
步骤S7，改变油烟气体浓度，重复步骤S4，得到不同油烟浓度干扰下的传感器性能数据；
步骤S8，改变温度条件，重复步骤S1~S7，得到不同工作温度下的传感器性能数据。
2.根据权利要求1所述的气体传感器油烟干扰环境下性能测试方法，其特征在于，所述敏感元件的第一电阻值的测量方法为：
在测试箱中所述传感器敏感元件的加热丝两端接入加热电压，使得传感器的敏感元件达到正常工作温度；
在传感器敏感元件的两端接入测量电压，并在测量回路中串联负载电阻/>，与气体传感器敏感元件电阻组成分压电路；
则在洁净空气条件下测量传感器中敏感元件的第一电阻值为：
；
其中，为测量电压在负载电阻/>上的分压。
3.根据权利要求2所述的气体传感器油烟干扰环境下性能测试方法，其特征在于，所述传感器的原始灵敏度的计算方法为：
；
其中，为敏感元件的第一电阻值，/>为敏感元件的第二电阻值；
所述传感器的干扰后灵敏度的计算方法为：
；
其中，为敏感元件的第一电阻值，/>为敏感元件的第三电阻值。
4.根据权利要求3所述的气体传感器油烟干扰环境下性能测试方法，其特征在于，基于所述原始灵敏度和干扰后灵敏度得到传感器的灵敏度漂移值的计算方法为：
；
式中，为在浓度/>的油烟气体干扰环境下的传感器的灵敏度漂移值。
5.根据权利要求4所述的气体传感器油烟干扰环境下性能测试方法，其特征在于，根据油烟气体干扰环境下的传感器的灵敏度漂移值计算得到传感器性能数据：
；
改变油烟气体的浓度值，得到不同油烟浓度干扰下的传感器性能数据离散坐标点，油烟气体浓度的取值范围为/>，单位：mg/m3；
对所述传感器性能数据离散坐标点进行线性拟合即可得到传感器在油烟干扰环境下的性能函数。
6.根据权利要求1所述的气体传感器油烟干扰环境下性能测试方法，其特征在于，所述标准浓度的可燃气体为5%mol/mol的天然气或甲烷；所述油烟气体采用油烟气体发生装置获得。
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