CN214334838U - 一种气体传感器测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种气体传感器测试系统，包括自动化配气装置、与自动化配气装置输出端连接的传感器、与传感器信号输出端连接的数据采集装置与安装有LabVIEW的控制装置；自动化配气装置包括多个气体罐、第一气体通路、第二气体通路、用于切换第一气体通路与第二气体通路的电磁阀和多个用于调节第一气体通路中气体流量的第一质量流量计，气体罐包括待测气体罐、缓冲气体罐与至少一种对照气体罐，第一气体通路的一端分别连接待测气体罐、缓冲气体罐与对照气体罐，第二气体通路连接对照气体罐。本实用新型的气体传感器测试系统，能够配出任意浓度的气体来满足测试要求，并且实时监测记录传感器的输出电压值，使用安全方便，精确度高。

Description

一种气体传感器测试系统

技术领域

本实用新型涉及传感器测试技术领域，尤其涉及一种气体传感器测试系统。

背景技术

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，一般能对有毒、有害、易燃易爆等气体进行监测，而不同的气体需要监测的浓度范围不一样，在实际监测过程中需要保证气体传感器的对气体的检测结果的精确性，故在研发气体传感器的时候，需要对气体传感器的性能进行测试，例如可靠性、线性度、响应时间、不同浓度下的响应值等。然而现有技术的测试系统中，许多操作需要手动控制，自动化程度低，对测试人员的安全不利。因此，需要一种气体传感器测试系统，能够配出所需要的任意浓度的气体来满足测试要求，并且可以实时监测并记录传感器的输出电压值，使用安全方便，精确度高，可视化程度好。

实用新型内容

针对上述现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种气体传感器测试系统，能够配出所需要的任意浓度的气体来满足测试要求，并且可以实时监测并记录传感器的输出电压值，使用安全方便，精确度高。

本实用新型提供的一种气体传感器测试系统，包括自动化配气装置、传感器、数据采集装置与控制装置，所述自动化配气装置的输出端与所述传感器的输入端连接，所述传感器的信号输出端与所述数据采集装置的信号输入端连接，所述控制装置用于控制所述自动化配气装置配气；

所述自动化配气装置包括多个气体罐、第一气体通路、第二气体通路、电磁阀与多个第一质量流量计，多个所述气体罐包括待测气体罐、缓冲气体罐与至少一种对照气体罐，所述第一气体通路的一端分别连接所述待测气体罐、所述缓冲气体罐与所述对照气体罐，所述第一质量流量计用于调节所述第一气体通路中的气体流量；所述第二气体通路的一端连接所述对照气体罐，所述电磁阀用于切换所述第一气体通路与所述第二气体通路。

进一步地，所述控制装置为安装有LabVIEW的控制器。

进一步地，所述控制装置还用于控制所述电磁阀自动切换所述第一气体通路与所述第二气体通路。

进一步地，每个所述气体罐均与一个所述第一质量流量计一一对应连接。

进一步地，所述第一气体通路上靠近所述气体罐的一端还包括两条第一气体支路，一条所述第一气体支路的输入端分别与所述待测气体罐和所述缓冲气体罐连接，另一条所述第一气体支路的输入端与至少一种所述对照气体罐连接，所述第一气体支路的输出端均与所述第一气体通路连通。

优选地，所述缓冲气体罐中为惰性气体，所述惰性气体为氮气。

进一步地，所述第二气体通路中还设置第二质量流量计，所述第二质量流量计用于调节所述第二气体通路中的气体流量。

优选地，所述对照气体罐为两种，两种所述对照气体罐包括压缩空气罐与干扰气体罐，所述压缩空气罐中为压缩空气，所述干扰气体罐中为干扰气体。

进一步地，所述数据采集装置用于实时采集所述传感器信号输出端的电压值，所述数据采集装置为NI电压数据采集卡。

进一步地，所述控制装置还包括显示元件与存储元件，所述显示元件用于实时显示所述气体传感器测试系统的实时数据，所述存储元件用于自动记录并保存所述实时数据。

实施本实用新型，具有如下有益效果：

1、每个气体罐分别由独立的质量流量计调节气体流量，并在第一气体通路中混合，使得第一气体通路中能够配出任意浓度的气体，配气范围广泛；同时，采用缓冲气体罐先与待测气体罐进行气体混合，有效稀释待测气体的浓度，防止待测气体浓度过高危害本实用新型的气体传感器测试系统的安全；此外，第二气体通路与对照气体罐连通，有效消除外界环境因素的影响，保证测试结果的精确度。

2、采用安装有LabVIEW的控制器，一方面可视化程度好，使用方便，另一方面自动化程度高，能够避免测试人员暴露于危险气体环境中，安全性高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例中所使用的附图作简单的介绍，其中相同的零部件用相同的附图标记表示。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1为本实用新型的一个可能的实施方式中气体传感器测试系统的结构示意简图。

其中，图中附图标记对应为：1-气体罐，11-待测气体罐，12-缓冲气体罐，13-压缩空气罐，14-干扰气体罐，2-第一气体通路，21-第一气体支路，3-第二气体通路，4-电磁阀，5-第一质量流量计，6-第二质量流量计，7-传感器，8-数据采集装置。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前”、“后”、“两端”、“一端”、“另一端”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实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或结构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实用新型的限制；并且，所描述的实施例仅仅所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例

本说明书实施例提供了一种气体传感器测试系统，能够配出任意浓度的气体来满足测试要求，并且可以实时监测并记录传感器7的输出电压值，测试结果精确度高，可视化程度好；如说明书附图1所示，该气体传感器测试系统包括自动化配气装置、传感器、数据采集装置8与控制装置，其中，自动化配气装置的混合气体的输出端与传感器7的输入端连接，经过传感器7的信号转换，将气体浓度信号转变为电压信号，之后传感器 7的信号输出端与数据采集装置8的信号输入端连接，将电压信号传递至数据采集装置 8，显示该电压信号所对应的电压值并最终记录保存，而在整个测试过程中，控制装置用于控制自动化配气装置进行实时配气，控制该气体传感器测试系统的正常测试。

具体地，如说明书附图1所示，在本实施例中，该自动化配气装置包括四个气体罐1、一条第一气体通路2、一条第二气体通路3、电磁阀4与四个第一质量流量计5，其中，四个气体罐1分别是待测气体罐11、缓冲气体罐12与两个对照气体罐，而四个第一质量流量计5分别与四个气体罐1的出口管道一一对应连接，用于调节每个气体罐1 的出口气体流量；例如，待测气体罐11中储存的是待测气体，在待测气体罐11的出口管道上设置一个独立的第一质量流量计5，单独控制待测气体在待测气体罐11的出口管道中的流量，独立调节，灵活性好，并且能够输出所需要的的任意流量的待测气体。

而第一气体通路2的管道输入端同时连接待测气体罐11、缓冲气体罐12与两个对照气体罐，使得经过四个第一质量流量计5调节后，四个气体罐1中的四种气体汇聚于第一气体通路2中，能够混合成为所需要的任意浓度的待测气体；假设第一质量流量计 5分别调节，将待测气体的体积流量设置为a，缓冲气体罐12输出的缓冲气体体积流量为b，两个对照气体罐输出的对照气体的体积流量分别为c与d，则在第一气体通路2 管道内，最终的混合气体中待测气体的浓度为

若要改变第一气体通路2中待测气体的浓度，只需要分别调节四个第一质量流量计 5即可；相对应地，第一气体通路2中混合气体的总气体流量也随之改变，调节方便，并且调节范围大，能够满足该气体传感器测试系统对任意待测气体浓度的需求。

具体地，第一气体通路2上靠近气体罐1的一端还包括两条第一气体支路21，如说明书附图1所示，其中一条第一气体支路21的输入端管道同时连接待测气体罐11与缓冲气体罐12，用于首先混合待测气体与缓冲气体，而另一条第一气体支路21的输入端管道同时连接两个对照气体罐，将两种对照气体先混合，而两条第一气体支路21的输出端均与第一气体通路2连通，使得流经两条第一气体支路21的初步混合后的气体能够最终汇聚并混合；考虑到待测气体常常是一些较为危险的气体，浓度过高时，造成危险的风险也越高，故在本说明书的一个可能的实施方式中，缓冲气体罐12中的缓冲气体优选为惰性气体，在第一气体支路21中与待测气体优先混合，一方面能够有效稀释待测气体，防止待测气体本身浓度过高，另一方面化学性质稳定，也不易造成危害；此外，在在本说明书的另一个可能的实施方式中，该惰性气体可以优选为氮气，大大节约成本。

具体地，如说明书附图1所示，第二气体通路3的一端连接两个对照气体罐，从而混合两种对照气体；在测试过程中，第二气体通路3用于与第一气体通路2形成对照，消除外界环境因素对本说明书中的气体传感器测试系统的干扰影响；相对应地，第二气体通路3中还设置第二质量流量计，用于调节第二气体通路3中的气体流量；需要说明的是，为了尽可能地消除外界环境因素的影响，在同一浓度的待测气体测试过程中，第二气体通路3中的两种对照气体的体积流量分别与第一气体通路2中的两种对照气体的体积流量对应相等，以保证测试结果的精确性。

优选地，在本说明书的一个可能的实施方式中，两种对照气体罐可选为压缩空气罐 13与干扰气体罐14，其中压缩空气罐13中为压缩空气，能够模拟外界环境，而干扰气体罐14中储存干扰气体，可以选择有机硅等能够起到干扰作用的气体；此外，在本说明书的另一个可能的实施方式中，当外界环境条件较为简单时，也可以设置一种对照气体罐与相应的对照气体，例如，第二气体通路中仅输入压缩空气，能够节省成本。

具体地，电磁阀4位于第一气体通路2与第二气体通路3的输出端，用于切换第一气体通路2与第二气体通路3，而电磁阀4的输出端与传感器7的输入端连接，即第一气体通路2与第二气体通路3不同时与传感器7连通，故对于同一待测气体浓度，传感器7能够输出两个电压值，一个电压值对应的是包括待测气体在内的第一气体通路2，另一个电压值对应的是不包括待测气体的第二气体通路3，两个电压值相比较，能够用于消除环境因素的影响，保证测试结果的准确性；此外，在本说明书的一个可能的实施方式中，电磁阀4的切换可以通过手动控制；在本说明书的另一个可能的实施方式中，电磁阀4可以设置为自动切换第一气体通路2与第二气体通路3，该自动切换过程由控制装置控制，节省人力与时间，使用方便快捷，自动化程度高。

具体地，控制装置为安装有LabVIEW的控制器，能够通过LabVIEW界面控制自动化配气装置以及整个气体传感器测试系统的正常运行；例如，LabVIEW界面输入设定的待测气体的流量，则控制装置控制对应的第一质量流量计5调控待测气体罐11的出口管道中的气体流量，调节快速准确，并且能够在LabVIEW界面实时显示当前的流量，可视化程度好；此外，在本说明书的一个可能的实施方式中，安装有LabVIEW的控制器也可以优选为计算机，则如上述的切换电磁阀4可以通过在LabVIEW界面手动切换电磁阀4的控制按钮进行切换，也可以设置气路自动切换的相关参数以实现全自动化；例如，在计算机的LabVIEW界面设置“气路切换间隔时间”、“循环次数”与“已完成次数”三种参数，其中，气路切换间隔时间即切换一次时间，每个循环切换两次；循环次数设置一共需要来回切换的次数；已完成次数代表已经完成的循环次数，整数说明在空气，小数说明在待测气体；通过这些参数的设置即可实现自动化循环测试，在大量重复测试时，能够极大地节省时间，方便快捷。

具体地，数据采集装置8用于实时采集传感器7信号输出端输出的电压值；在本说明书的一个可能的实施方式中，数据采集装置8优选为NI电压数据采集卡，并且与控制装置相连接；可选地，在LabVIEW界面可以手动设置周期性数据采集的相关参数，使得NI电压数据采集卡自动采集传感器7输出的电压值；此外，周期性数据采集的相关参数可以包括但不限于采样间隔时间、采样总时间与采样时钟源，其中，采样总时间用于设置采样一共需要进行多长时间，但是当计算机的内存不足时可能会提前停止采样，影响测试结果，因此需要提前检查以保证采样的正常进行，而采样间隔时间用于设置多久采集一次电压值，采样时钟源默认选择OnboardClock板载时钟源，以使得测试过程快速高效，自动化程度高，并且测试结果准确性高。

具体地，控制装置中还包括显示元件与存储元件，其中显示元件能够实时显示气体传感器测试系统的实时数据，可选为计算机的显示屏，而实时数据显示于LabVIEW界面，该实时数据可以包括上述的各个气体罐1的流量设定值与实时的体积流量，也可以包括数据采集装置8采集到的实时电压值；而存储元件用于自动记录并保存该实时数据，以便于后续绘制待测气体浓度与输出电压的标准曲线。

在测试过程中，首先在LabVIEW界面配置好数据采集装置8的采样间隔时间与采样总时间等参数，接着配置四个气体罐1相对应的四个第一质量流量计5的流量设定值，使得在第一气体通路2中，待测气体的浓度达到所需的浓度，控制电磁阀4切换，在同一待测气体浓度下，分别进行第一气体通路2与第二气体通路3中混合气体的电压值监测，两路电压值经由传感器7被数据采集装置8采集，并实时显示并存储于控制装置中，而电压值能够清楚地显示于LabVIEW界面，可视化程度好，并且第一气体通路 2与第二气体通路3进行对照，保证了测试结果的精确度；当该待测气体浓度下的测试完成后，可以改变待测气体的浓度重新开始新一轮的测试，而经过多轮测试后，得到一系列相对应的待测气体浓度与电压值，能够用于后续绘制待测气体浓度与输出电压的标准曲线。

通过本实施例可知，本实用新型具有如下有益效果：

1、每个气体罐分别由独立的质量流量计调节气体流量，并在第一气体通路中混合，使得第一气体通路中能够配出任意浓度的气体，配气范围广泛；同时，采用缓冲气体罐先与待测气体罐进行气体混合，有效稀释待测气体的浓度，防止待测气体浓度过高危害本实用新型的气体传感器测试系统的安全；此外，第二气体通路与对照气体罐连通，有效消除外界环境因素的影响，保证测试结果的精确度。

2、采用安装有LabVIEW的控制器，一方面可视化程度好，使用方便；另一方面自动化程度高，能够避免测试人员暴露于危险气体环境中，安全性高，同时，也可以利用LabVIEW界面进行调整，灵活度高。

3、采用NI电压数据采集卡，反应灵敏，精确度高。

以上所描述的仅为本实用新型的一些实施例而已，并不用于限制本实用新型，本行业的技术人员应当了解，本实用新型还会有各种变化和改进，任何依照本实用新型所做的修改、等同替换和改进都落入本实用新型所要求的保护的范围内。

Claims (10)

1.一种气体传感器测试系统，其特征在于，包括自动化配气装置、传感器(7)、数据采集装置(8)与控制装置，所述自动化配气装置的输出端与所述传感器(7)的输入端连接，所述传感器(7)的信号输出端与所述数据采集装置(8)的信号输入端连接，所述控制装置用于控制所述自动化配气装置配气；

所述自动化配气装置包括多个气体罐(1)、第一气体通路(2)、第二气体通路(3)、电磁阀(4)与多个第一质量流量计(5)，多个所述气体罐(1)包括待测气体罐(11)、缓冲气体罐(12)与至少一种对照气体罐，所述第一气体通路(2)的一端分别连接所述待测气体罐(11)、所述缓冲气体罐(12)与所述对照气体罐，所述第一质量流量计(5)用于调节所述第一气体通路(2)中的气体流量；所述第二气体通路(3)的一端连接所述对照气体罐，所述电磁阀(4)用于切换所述第一气体通路(2)与所述第二气体通路(3)。

2.根据权利要求1所述的一种气体传感器测试系统，其特征在于，所述控制装置为安装有LabVIEW的控制器。

3.根据权利要求2所述的一种气体传感器测试系统，其特征在于，所述控制装置还用于控制所述电磁阀(4)自动切换所述第一气体通路(2)与所述第二气体通路(3)。

4.根据权利要求2所述的一种气体传感器测试系统，其特征在于，每个所述气体罐(1)均与一个所述第一质量流量计(5)一一对应连接。

5.根据权利要求2所述的一种气体传感器测试系统，其特征在于，所述第一气体通路(2)上靠近所述气体罐(1)的一端还包括两条第一气体支路(21)，一条所述第一气体支路(21)的输入端分别与所述待测气体罐(11)和所述缓冲气体罐(12)连接，另一条所述第一气体支路(21)的输入端与至少一种所述对照气体罐连接，所述第一气体支路(21)的输出端均与所述第一气体通路(2)连通。

6.根据权利要求2所述的一种气体传感器测试系统，其特征在于，所述缓冲气体罐(12)中为惰性气体，所述惰性气体为氮气。

7.根据权利要求2所述的一种气体传感器测试系统，其特征在于，所述第二气体通路(3)中还设置第二质量流量计(6)，所述第二质量流量计(6)用于调节所述第二气体通路(3)中的气体流量。

8.根据权利要求6所述的一种气体传感器测试系统，其特征在于，所述对照气体罐为两种，两种所述对照气体罐包括压缩空气罐(13)与干扰气体罐(14)，所述压缩空气罐(13)中为压缩空气，所述干扰气体罐(14)中为干扰气体。

9.根据权利要求2所述的一种气体传感器测试系统，其特征在于，所述数据采集装置(8)用于实时采集所述传感器(7)信号输出端的电压值，所述数据采集装置(8)为NI电压数据采集卡。

10.根据权利要求2所述的一种气体传感器测试系统，其特征在于，所述控制装置还包括显示元件与存储元件，所述显示元件用于实时显示所述气体传感器测试系统的实时数据，所述存储元件用于自动记录并保存所述实时数据。

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