[发明专利]一种气体传感器校准装置及其校准方法

摘要

本发明公开了一种校准方便，精度高，使用效果好的气体传感器校准装置及方法。针对现有高精度配气系统复杂成本高且现有气体传感器校准精度低的问题，本发明设计了一种定容积配气装置，通过精确控制阀门打开时间来增大装置内气体浓度，从而逐次配置出不同浓度的气体，该配气方法操作简单，精度高。而且使用气相色谱仪或已校准的传感器检测不同浓度下的气体浓度作为真实浓度，进一步提高传感器校准精度。由于传感器存在非线性，本发明所述传感器校准方式与传统传感器校准方式不同，通过获取不同浓度下传感器检测值与真实浓度值进行曲线拟合，实现传感器精确校准，避免了受传感器特性影响通过单一浓度校准造成的误差。

主权项

一种气体传感器校准装置的校准方法，其特征在于，气体传感器校准装置包括存储检测气体的气瓶(1)、减压阀(2)、定容积配气装置(5)、气相色谱仪(6)、数据采集模块(7)以及上位机(8)；所述减压阀(2)的入口与气瓶(1)的出气口相连，所述减压阀(2)的出口通过内壁光滑的金属管连接定容积配气装置(5)的气体入口(5‑2)，并在所述金属管上安装有流量计(4)和阀门(3)；所述定容积配气装置(5)上设有第一传感器底座(5‑4)和气体采样口(5‑6)，所述气体采样口(5‑6)通过带有阀门的软管连接到气相色谱仪(6)的检测气体入口，所述第一传感器底座(5‑4)上安装待检测气体传感器，所述气相色谱仪(6)的数据输出端以及所述待检测气体传感器的信号输出端均通过数据采集模块(7)连接所述上位机(8)；其中，所述定容积配气装置(5)包括容积为V的金属圆柱形腔体(5‑1)，气体入口(5‑2)设置在金属圆柱形腔体(5‑1)的一端，第一传感器底座(5‑4)和气体采样口(5‑6)均设置在金属圆柱形腔体(5‑1)的侧面，还包括设置在金属圆柱形腔体(5‑1)另一端的气体出口(5‑3)，以及设置在金属圆柱形腔体(5‑1)的侧面的第二传感器底座(5‑5)，所述第二传感器底座(5‑5)上安装已校准的气体传感器，所述已校准的气体传感器的信号输出端通过数据采集模块(7)连接所述上位机(8)；所述阀门(3)为电动阀门，所述流量计(4)为电子流量计，所述电动阀门的信号控制端以及电子流量计的信号输出端连接所述上位机(8)；包括如下步骤：步骤1)，气瓶(1)中气体初始浓度为c0，将待校准的气体传感器安装在第一传感器底座(5‑4)上，调节减压阀(2)至输出压力为0.2MPa；步骤2)，获取待校准气体传感器所需测定的浓度范围为[0，cmax]，然后将[0，cmax]划分为10个等差为△c的浓度值{0，c1，c2，...,c8，cmax}；步骤3)，根据流量计(4)的检测值来控制阀门(3)的逐次打开时间，使得定容积配气装置(5)中的浓度按△c逐次上升；步骤4)，在定容积配气装置(5)中的浓度每次改变后，等待时间t来使配气装置内气体充分混合，打开气体采样口(5‑6)连接气相色谱仪(6)软管上的阀门，此时上位机(8)读取待检测气体传感器的检测输出信号以及气相色谱仪(6)的输出数据；步骤5)，所述上位机得到待检测气体传感器采集的10个浓度数据为(c1,c2,...,c10)，并得到气相色谱仪(6)采集的10个浓度数据为(c1',c'2,...,c1'0)，利用最小二乘法进行多点数据拟合，求出待检测气体传感器和气相色谱仪(6)测得的浓度数据的关系。