[发明专利]一种气体传感器动态响应性能测试系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种气体传感器动态响应性能测试系统，尤其涉及一种气体、液体蒸汽传感器动态响应性能测试系统。

背景技术

气体传感器是一种通过内部活性物质感应外部气体种类和浓度，并通过转换器将其转变为光、电等可测量物理量的装置。根据其特性，气体传感器可用于检测各种有毒、易燃、易爆的气体或者液体蒸汽，因此在工业、民用以及国防军事等各个领域都具有非常广泛的应用。

气体传感器在测试环境下的灵敏度和响应时间是两大重要性能指标，为了标定气体传感器这两大性能指标，及其寿命和可靠性等参数，研制一套能在不同温度、湿度、以及被测气体浓度等不同参数下对气体传感器性能进行测试的装置具有非常重大的意义。

早期的气体传感器性能测试装置一般采用静态测试方式，将传感器安装在一个密闭腔体中然后通入一定浓度的被测气体，这种测试方式无法得到传感器的动态响应特性。随后的研究中出现了使用动态方法测试气体传感器性能的装置，这种装置在被测气体混合在惰性载气中连续通过的条件下对传感器的动态响应特性进行测量，其测试腔体的体积大小直接决定了气体切换的速度，腔体越小气体切换时间就越短，而当前国内类似的测试装置往往忽略了这个问题，因此无法准确地得到传感器的真实响应时间；同时现有的气体传感器测试系统还忽略了如乙醇、肼的液体蒸汽测试的需求，这也极大地限制了其应用范围。

本发明的目的在于提供一种气体传感器动态响应性能测试系统。该测试系统不但可以测试不同温度、气体、如乙醇、肼的液体蒸汽浓度下传感器的动态响应特性，同时还具有快速切换气体的优点，确保准确得到气体传感器的真实响应时间。

发明内容

一种气体传感器动态性能测试系统，该系统由配气单元、测试腔体、测试单元三部分组成；

所述的配气单元，用于为传感器测试提供浓度可控、流速稳定的测试用气体或及液体蒸汽，同时提供用于吹扫气体传感器使其恢复初始状态的惰性气体，并保证测试气体和吹扫气体能快速切换。

所述的测试腔体，用于固定、连接传感器并控制传感器温度，满足在不同环境温度下对气体传感器动态响应性能测试的需要。

所述的测试单元，为气体传感器提供电压并实时采集电流，从而实现在不同温度、气体浓度条件下对传感器动态特性的测试。

本发明通过以下技术手段解决上述技术问题。

所述的配气单元包括：至少两个气体钢瓶，一个用于存储载气，另一个用于存储被测气体；至少两个用于控制钢瓶中气体进入管路的减压阀；三个用于控制气体流量的质量流量计，其中连接载气的流量计最大量程为500sccm，连接标准气的两个流量计最大量程分别为50sccm和100sccm，质量流量计通过改变载气和被测气体流量来精确控制混合气体中被测气体的比例；至少六个用于控制气路通断的电磁阀；用于连接减压阀，电磁阀，质量流量计，混气室以及测试腔体等的管路；用于产生液体蒸汽的鼓泡装置；用于保持气体流速稳定、充分混合的混气室。

所述的鼓泡装置由盛装液体的密封玻璃瓶、蛇形玻璃冷凝管、两个用于隔离蒸汽的电磁阀以及小型加热单元构成；所述小型加热单元由电热丝组成，加热区间从室温到100度，控温精度为0.1度；

所述的混气室由不锈钢腔体，以及气网构成。

所述测试腔体包括：用于安装气体传感器的抛光不锈钢管、法兰、热台、热电偶、压力传感器、底座、导线、插头构成；

所述不锈钢管两侧分别钻孔与进气和出气管道相连，出气管道安装手动控制阀门；

所述的法兰分上端法兰和下端法兰，上端法兰上固定柱状聚四氟乙烯，用于减小腔体体积，加快气体切换速度；下端法兰安装热台、热电偶、压力传感器、BNC插头；

所述的热台内设有电热丝加热棒，通过电热丝加热棒加热，加热区间从室温到300度可任意调节；

所述的热电偶主要用于检测腔体中温度，控温精度为0.1度；

所述的压力传感器主要用于检测腔体中压力，检测精度为1帕；

所述的底座用于放置传感器，由带镀金铜电极的PCB板制成；所述PCB板尺寸为1厘米*3厘米，传感器用铝丝通过点焊与电极相连；

所述的导线用于连接底座与BNC插头；

所述的BNC插头用于与测试单元连接屏蔽导线；

所述测试单元包括：屏蔽线、源测量单元、流量计组成；

所述的屏蔽线用于连接测试单元与测试腔体；

所述的源测量单元具有集成电脑功能，提供稳定电压、测量并记录电流随时间变化曲线；