[发明专利]一种多物理场耦合环境的气体传感器特性测试系统

说明书

本发明提供一种多物理场耦合环境的气体传感器气敏特性测试系统，包括配气系统、测试室、测试环境控制单元、测试单元。配气系统能将测试气体按照所需浓度进行配比，并且充分混合，通入测试室。测试室为一密闭圆柱箱体，底部与外部控制单元通过接线相连。测试环境控制单元包括电磁场控制单元、温度控制单元、湿度控制单元、真空泵。测试单元用于对气体传感器进行实时电流采集，与外部计算机相连，对所得电流数据进行分析，从而得到传感器的动态特性测试曲线。本发明解决了现有的气敏传感器性能测试装置无法模拟空间磁场环境的技术问题，同时满足可控温度，湿度，压强，光照条件控制，为测试不同环境条件下气敏传感器性能提供了相应环境。

技术领域

本发明属于气敏元件测试领域，涉及一种多物理场耦合环境的气体传感器特性测试系统。

背景技术

气敏材料是指在一定条件下，其化学物理性质会随着与外界气体接触而发生改变的材料，并可以将其感应状态转化为电信号，通过电信号的变化来反馈所接触的气体浓度。同时，其化学物理条件会随着外界温度，湿度，磁场，光激发等条件而改变。一般的，在目前气敏传感器测试中，主要环境条件控制包括：温度，湿度，压强，光照。

中国专利CN105866331A公开了一种动态、静态配气两用的气体传感器测试系统；中国专利CN101140252B公开了一种对气体传感器或半导体器件性能进行测试的系统；中国专利CN104155416B公开了一种可控湿度的静态气敏测试装置及方法；中国专利CN2929719公开了一种动态气敏光敏材料性能测试装置。

目前的气体传感器测试系统，未考虑环境磁场条件。而某些金属或半导体材料具有磁阻效应。即其电阻值随外加磁场变化而变化的现象。具体说来是由于载流子在磁场中受到洛伦兹力而产生的。在达到稳态时，某一速度的载流子所受到的电场力与洛伦兹力相等，载流子在两端聚集产生霍尔电场，比该速度慢的载流子将向电场力方向偏转，比该速度快的载流子则向洛伦兹力方向偏转。这种偏转导致载流子的漂移路径增加。或者说，沿外加电场方向运动的载流子数减少，从而使电阻增加。并且目前已有研究表明，磁场对气敏传感器的气敏特性是有影响的，具体有以下论文证明：赵淑枝，金修饰、磁场和乙醇对ZnO纳米棒膜O₂气敏性能的增强作用，天津理工大学，2013。

不同的气体传感器应用于不同的工程环境中。为了测量气敏材料的最佳工作条件以及在实验室中模拟实际工程条件，需要实验室气敏测试系统能够实现多种条件控制，随着对气敏材料研究的深入，进一步研究温度，湿度，被测气体浓度以及外界磁场对传感器灵敏度的影响越来越重要，因此急需一种对磁场进行可控模拟的气敏传感器测试系统。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种同时模拟环境中磁场，温度，湿度，压强，光照多物理场耦合环境的气体传感器特性测试系统。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种多物理场耦合环境的气体传感器特性测试系统，包括配气系统、测试室、测试环境控制单元和测试单元；

配气系统：包括气体钢瓶、质量流量计、气体混合装置、气体通道和截止阀，所述气体钢瓶至少有两个，一个通载气，另一个通被测气体；所述气体钢瓶的瓶口通过进气通道与气体混合装置连通，气体混合装置与测试室的测试腔室连通，所述质量流量计设置在进气通道上，截止阀设置在气体通道上；