[发明专利]一种气体传感器测试系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种气体传感器测试系统，更具体的是涉及基于恒流配气方式的气体传感器测试系统。

背景技术

随着工业的发展，诸如SO₂、NO_x、H₂S等工业废气被排放到大气中所带来的不可估量的环境污染问题，CO、H₂、H₂S及CH₄等常用燃料的生产、运输、使用过程中因泄露问题引发中毒、爆炸等危害人民生命和财产安全的一系列灾害性问题，这些关系民生的行为正受到越来越多人的关注。然而在对这些气体进行监控过程中多少都存在需借助大型仪器分析，或者采用昂贵而复杂的监测系统的现象。微结构半导体金属氧化物纳米薄膜SnO₂、WO₃、ZnO、In₂O₃等气体传感器的出现，因具有精度高、反应快、体积小、功耗低、稳定性好等优点，有着很大的潜在市场。

影响微结构金属氧化物半导体气体传感器气敏特性的因素很多，除了纳米薄膜材料制备工艺，气体传感器的微结构，包括传感器测量电极、加热电阻丝，传感器基底，电极和加热电阻丝在基底的分布情况等自身因素外，还受到多种环境因素的影响，如温度、湿度、大气压强、气体的流速、混合的均匀程度以及多种混合气体相互之间的交叉影响等。近几年来，不同种类、不同复杂程度的气体传感器测试系统相继出现，不管采用哪种配气方式，它们都有个共同特点，都是需要反复切换反应气体通断。在切换过程中，管路总气流量会产生波动，这种波动会对气敏性测量装置压力和温度造成一定程度的扰动，进而影响气体传感器测试效果。虽然提高混合气体中载气配气比例可以减轻这种影响，但仍不利于气敏性测量装置内稳定层流的形成，也不利于商业应用中的成本控制。恒流配气是从根本上解决上述问题的关键，稳定的气流可消除气敏性测量装置压力的波动，而且由于稳定的气流不会在气流切换的瞬间改变材料加热载体的散热边界条件，从而也可以从根本上消除反应温度在切换过程中的波动，这最大程度的避免气体被传感器本身所消耗。因此，设计出一种能真实模拟现实环境的基于恒流配气方式的微结构气体传感器性能测试系统，对微结构气体传感器的性能测试具有很大的商业应用价值。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种气体传感器测试系统。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种气体传感器测试系统，包括配气单元、气敏性测量装置以及测试单元；气敏性测量装置，用于为微结构气体传感器性能测试提供测试场所，该气敏性测量装置具有防漏、防爆，安全、可靠。

所述配气单元包括一个空气供给单元、一个以上的待测气体供给单元、将空气与待测气体混匀的气体混合室，所述气体混合室连通气敏性测量装置，用于将配比后的气体通过管道输入气敏性测量装置。

所述测试单元包括数据采集器，连接数据采集器的温控仪、尾气分析装置以及计算机；所述数据采集器分别电连接空气供给单元和气敏性测量装置；尾气分析装置通过管道连通所述气敏性测量装置。

本发明中，所述空气供给单元包括空气贮藏器，空气贮藏器分别通过管道并连两个质量流量控制器，其中一个质量流量控制器连通加湿装置，加湿装置连通所述气体混合室，另一个质量流量控制器直接连通气体混合室。

本发明中，所述加湿装置包括加热瓶、冷凝管、半导体制冷片以及热电偶；加热瓶分别连通所述质量流量控制器和冷凝管，冷凝管连通所述气体混合室；所述半导体制冷片用于给冷凝管降温，热电偶用于给冷凝管测温，所述数据采集器分别连接所述加热瓶、半导体制冷片以及热电偶。

本发明中，所述待测气体供给单元包括待测气体贮藏器，减压阀、电磁阀以及一个质量流量控制器，待测气体贮藏器依次通过减压阀、电磁阀以及质量流量控制器管道连通所述气体混合室。

本发明中，所述尾气分析装置包括湿度计和气体分析仪。用于实时监测所配气体的湿度和浓度变化情况。

本发明中，所述气体混合室内装有孔径小于1mm的多孔网。

所述多通道数据采集器通过USB接口与计算机相连，数据所述温控仪通过RS232串口接口与计算机的串口相连。

发明中的气敏性测量装置，可以参考本申请人的实用新型专利“气敏材料的气敏性测量装置”，专利号ZL200920256712.4；以及发明专利“气敏材料的气敏性测量装置”，专利申请号201010018000.6，本专利所述的气敏性测量装置可以采用上述两篇专利中的敏材料的气敏性测量装置结构。