一種多功能氣體傳感器測試系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種多功能氣體傳感器測試系統(tǒng)，具體涉及一種多功能氣敏元件性能測試系統(tǒng)，屬氣敏傳感器測試技術(shù)領域。
【背景技術(shù)】
[0002]氣體傳感器(氣敏傳感器或氣敏元件)可用于易燃、易爆、有毒氣體以及各種氣態(tài)指示劑的濃度實時監(jiān)測和安全報警，已被廣泛應用于環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)生產(chǎn)、軍事安全、醫(yī)療衛(wèi)生和能源等領域。傳感器的溫度、濕度穩(wěn)定性及其對于待側(cè)氣體的響應靈敏度、響應/回復速度和選擇性等是判斷其性能優(yōu)劣的關鍵指標。隨著相關領域的發(fā)展，人們對氣體傳感器的測量精度、準確性以及溫濕度穩(wěn)定性提出了更高的要求。
[0003]氣體傳感器測試系統(tǒng)主要由標準氣體配置部分(配氣單元)和性能測試部分(測試單元)所構(gòu)成。傳統(tǒng)氣體傳感器的配氣單元多為半開放、半自動工作。例如，鄭州煒盛電子科技有限公司的WS系列氣敏元件測試系統(tǒng)和北方華測科技有限公司的納米犬系列智能傳感器測試儀均需通過人為地導入特定濃度待測氣體或通過加熱蒸發(fā)液態(tài)待測物產(chǎn)生蒸汽來進行配氣和氣敏元件性能參數(shù)標定。一方面，這種人為配氣操作的誤差大、重復性差，傳感器標定結(jié)果可信度較低。另一方面，其測試腔體體積較大且為半開放結(jié)構(gòu)，在對氫氣或一氧化碳等小分子氣體進行配置時極易發(fā)生泄漏而產(chǎn)生濃度誤差。
[0004]經(jīng)檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利申請?zhí)?01110352980.8公開了一種“氣敏傳感器性能測試裝置”，所述裝置是通過控制閥門和流量計在密封性好的測試室中配置待測氣體，能從一定程度上提高氣敏元件參數(shù)標定的準確性。然而，市面上常用的氣體傳感器多為光學或電學型氣體傳感器，所述測試裝置僅能實現(xiàn)單個氣敏傳感器電學特性的測試，局限性較大。特別是該裝置配置的標準氣體是由進氣端經(jīng)過混氣室后直接進入測試腔體中，緩慢的進氣和擴散過程會對傳感器響應速度的標定產(chǎn)生較大影響。
[0005]進一步檢索發(fā)現(xiàn)有如下五個已公開的技術(shù)方案:
[1]KidaT, Kuroiwa T, Yuasa M, Shimanoe K, Yamazoe N.Study on the responseand recovery properties of semiconductor gas sensors using a high-speedgas-switching system [J].Sensors and Actuators B: Chemical, 2008， 134(2):928-33 (利用高速氣體切換系統(tǒng)研究半導體氣體傳感器的響應和恢復特性)；
[2]AdamyanA, Adamyan Zj Arout1unian V, Arakelyan A, Touryan K， Turner J.Sol - gel derived thin-film semiconductor hydrogen gas sensor[J].1nternat1nalJournal of Hydrogen Energy, 2007，32(16): 4101-8 (溶膠凝膠制備薄膜半導體氫氣傳感器)；
[3]JakubikW P.Hydrogen gas-sensing with bilayer structures of WO3 and Pdin SAW and electric systems [J].Thin Solid Films, 2009，517(22): 6188-91 (W03和Pd雙層結(jié)構(gòu)表聲波器件和電子系統(tǒng)的氫氣敏感特性)；
[4]ShuklaS，Patil S，Kuiry S C，Rahman Zj Du Tj Ludwig Lj Parish C，SealS.Synthesis and characterizat1n of sol - gel derived nanocrystalline tin oxidethin film as hydrogen sensor [J].Sensors and Actuators B: Chemical, 2003，96 (1-2): 343-53 ( 二氧化錫納米晶薄膜氫氣傳感器的溶膠凝膠法制備與表征)；
[5]Zhao M, Huang J X, Wong M H, Tang Y M, Ong C ff.Versatilecomputer-controlled system for characterizat1n of gas sensing materials [J].The Review of scientific instruments, 2011, 82(10): 105001 (通用計算機控制的氣敏材料表征系統(tǒng))。
[0006]上述文獻(1-4)中報道的傳感器測試系統(tǒng)同樣存在測試功能單一和進氣緩慢等問題。文獻5中報道的傳感器測試系統(tǒng)雖然解決了進氣緩慢問題，但是測試腔體過小，僅能測試單個傳感器的性能參數(shù)，使其檢測效率較低。此外，該裝置通過電阻計直接對待測傳感器進行電阻監(jiān)測，當待測傳感器的電阻下降較大時，測試電路中的電流會發(fā)生驟增，使傳感器發(fā)熱而破壞檢測結(jié)果的精確性。
[0007]由此可見，研制自動化和環(huán)境模擬程度高、標準氣體配置比例準確的多功能高效智能化的氣體傳感器測試系統(tǒng)，對高精度氣體傳感器的研制、提高測試效率具有十分重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是針對【背景技術(shù)】提出的問題，提供一種多功能氣體傳感器測試系統(tǒng)。該測試系統(tǒng)不僅能夠通過自動化配置標準濃度氣體實現(xiàn)傳感器與標準氣體的快速接觸，還控制傳感器測試環(huán)境的溫度和濕度，也可實現(xiàn)多個傳感器電學型氣體響應、單個傳感器光學型氣體響應的同步測試。
[0009]為了達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種多功能氣體傳感器測試系統(tǒng)，包括:配氣機構(gòu)與配氣室(4)、測試室(5)、控制系統(tǒng)、測試機構(gòu)、真空栗(3);所述配氣機構(gòu)用于向配氣室(4)內(nèi)提供標準濃度氣體和背景氣體；所述測試室(5)內(nèi)存儲有配置好標準濃度測試氣體，測試室(5)用于測試標準待測氣體濃度下的傳感器敏感特性；所述控制系統(tǒng)用于控制配氣室(4)和測試室(5)內(nèi)的氣體配置，控制系統(tǒng)包括:溫濕度控制、氣壓或真空度控制、氣體的質(zhì)量流量控制，還包括各氣路電磁閥的通斷控制、真空栗的啟停控制、攪拌風扇的啟?？刂啤⒈粶y傳感器的測試過程控制；
所述配氣機構(gòu)包括標準氣體回路和背景氣體回路；所述標準氣體回路包括待測氣瓶
(1)，自待測氣瓶(I)之后依次連接有:減壓閥(9)、過濾器(10)、電磁閥(11)、三通(12)、電磁閥(14)和與所述電磁閥(14)并聯(lián)的質(zhì)量流量控制器(13)、三通(15);所述背景氣體回路包括載氣瓶(2)，自載氣瓶(2)之后依次連接有:減壓閥(16)、過濾器(17)、電磁閥(18)、三通(19)、電磁閥(22)和與所述電磁閥(22)并聯(lián)的質(zhì)量流量控制器(20)、三通(21);所述三通(15 )和三通(21)的出氣端分別連接至三通(23 )，三通(23 )的出氣端連接至三通(25 )，三通(25 ) —個出氣端連接至三通(26 )、另一個出氣端連接至電磁閥(24 )，三通(26 )的一個出氣端通過電磁閥(30)連接至配氣室(4)進氣口(401)、另一個出氣端通過電磁閥(27)與三通(28)連接，三通(28)的一端經(jīng)電磁閥(32)連接至配氣室(4)的出氣口(402)，三通(28)的另一端經(jīng)電磁閥(29 )連接至測試室(5 )的進氣口( 501);
所述配氣室(4)是一個密封的不銹鋼耐壓容器，配氣室(4)包括:進氣口(401)、出氣口(402)、出氣口(403)、加濕裝置、法蘭(406)、攪拌風扇(408)、法蘭(412)、濕度傳感器(411);所述出氣口(403)依次經(jīng)電磁閥(36)、三通(34)和三通(33)，再連接至真空栗(3)的進氣口，三通(33)的另一端還連接有電磁閥(37);所述加濕裝置包括封裝在法蘭(406)下面的加濕座(404)、進水管(405)、水槽(413)和加熱絲(407);所述進水管(405)通過電磁閥(31)與外部水源連接；加濕裝置與濕度傳感器(411)用于自動調(diào)節(jié)配氣室(4)內(nèi)部的濕度；所述攪拌風扇(408)是可調(diào)速風扇；