一種多功能氣體傳感器測(cè)試系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種多功能氣體傳感器測(cè)試系統(tǒng)，具體涉及一種多功能氣敏元件性能測(cè)試系統(tǒng)，屬氣敏傳感器測(cè)試技術(shù)領(lǐng)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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和安全報(bào)警，已被廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、工業(yè)生產(chǎn)、軍事安全、醫(yī)療衛(wèi)生和能源等領(lǐng)域。傳感器的溫度、濕度穩(wěn)定性及其對(duì)于待側(cè)氣體的響應(yīng)靈敏度、響應(yīng)/回復(fù)速度和選擇性等是判斷其性能優(yōu)劣的關(guān)鍵指標(biāo)。隨著相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展，人們對(duì)氣體傳感器的測(cè)量精度、準(zhǔn)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(cè)試系統(tǒng)主要由標(biāo)準(zhǔn)氣體配置部分(配氣單元)和性能測(cè)試部分(測(cè)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(dòng)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(cè)試系統(tǒng)和北方華測(cè)科技有限公司的納米犬系列智能傳感器測(cè)試儀均需通過人為地導(dǎo)入特定濃度待測(cè)氣體或通過加熱蒸發(fā)液態(tài)待測(cè)物產(chǎn)生蒸汽來進(jìn)行配氣和氣敏元件性能參數(shù)標(biāo)定。一方面，這種人為配氣操作的誤差大、重復(fù)性差，傳感器標(biāo)定結(jié)果可信度較低。另一方面，其測(cè)試腔體體積較大且為半開放結(jié)構(gòu)，在對(duì)氫氣或一氧化碳等小分子氣體進(jìn)行配置時(shí)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(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?01110352980.8公開了一種“氣敏傳感器性能測(cè)試裝置”，所述裝置是通過控制閥門和流量計(jì)在密封性好的測(cè)試室中配置待測(cè)氣體，能從一定程度上提高氣敏元件參數(shù)標(biāo)定的準(zhǔn)確性。然而，市面上常用的氣體傳感器多為光學(xué)或電學(xué)型氣體傳感器，所述測(cè)試裝置僅能實(shí)現(xiàn)單個(gè)氣敏傳感器電學(xué)特性的測(cè)試，局限性較大。特別是該裝置配置的標(biāo)準(zhǔn)氣體是由進(jìn)氣端經(jīng)過混氣室后直接進(jìn)入測(cè)試腔體中，緩慢的進(jìn)氣和擴(kuò)散過程會(huì)對(duì)傳感器響應(yīng)速度的標(biāo)定產(chǎn)生較大影響。
[0005]進(jìn)一步檢索發(fā)現(xiàn)有如下五個(gè)已公開的技術(shù)方案:
[0006][I]Kida T, Kuroiwa T, Yuasa M, Shimanoe K, Yamazoe N.Study onthe response and recovery properties of semiconductor gas sensors using ahigh-speed gas-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(dǎo)體氣體傳感器的響應(yīng)和恢復(fù)特性)；
[0007][2]Adamyan A, Adamyan Zj Arout1unian V, Arakelyan A, Touryan K，Turner J.Sol - gel derived thin-film semiconductor hydrogen gas sensor [J].1nternat1nal Journal of Hydrogen Energy, 2007，32(16): 4101-8 (溶膠凝膠制備薄膜半導(dǎo)體氫氣傳感器)；
[0008][3] Jakubik W P.Hydrogen gas-sensing with bilayer structures of WO3and Pd in 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);
[0009][4]Shukla S，Patil S，Kuiry S C，Rahman Zj Du Tj Ludwig Lj Parish C，Seal S.Synthesis and characterizat1n of sol - gel derived nanocrystalIine tinoxide thin 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)；
[0010][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(jì)算機(jī)控制的氣敏材料表征系統(tǒng))。
[0011]上述文獻(xiàn)(1-4)中報(bào)道的傳感器測(cè)試系統(tǒng)同樣存在測(cè)試功能單一和進(jìn)氣緩慢等問題。文獻(xiàn)5中報(bào)道的傳感器測(cè)試系統(tǒng)雖然解決了進(jìn)氣緩慢問題，但是測(cè)試腔體過小，僅能測(cè)試單個(gè)傳感器的性能參數(shù)，使其檢測(cè)效率較低。此外，該裝置通過電阻計(jì)直接對(duì)待測(cè)傳感器進(jìn)行電阻監(jiān)測(cè)，當(dāng)待測(cè)傳感器的電阻下降較大時(shí)，測(cè)試電路中的電流會(huì)發(fā)生驟增，使傳感器發(fā)熱而破壞檢測(cè)結(jié)果的精確性。
[0012]由此可見，研制自動(dòng)化和環(huán)境模擬程度高、標(biāo)準(zhǔn)氣體配置比例準(zhǔn)確的多功能高效智能化的氣體傳感器測(cè)試系統(tǒng)，對(duì)高精度氣體傳感器的研制、提高測(cè)試效率具有十分重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本實(shí)用新型的目的是針對(duì)【背景技術(shù)】提出的問題，提供一種多功能氣體傳感器測(cè)試系統(tǒng)。該測(cè)試系統(tǒng)不僅能夠通過自動(dòng)化配置標(biāo)準(zhǔn)濃度氣體實(shí)現(xiàn)傳感器與標(biāo)準(zhǔn)氣體的快速接觸，還控制傳感器測(cè)試環(huán)境的溫度和濕度，也可實(shí)現(xiàn)多個(gè)傳感器電學(xué)型氣體響應(yīng)、單個(gè)傳感器光學(xué)型氣體響應(yīng)的同步測(cè)試。
[0014]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:
[0015]一種多功能氣體傳感器測(cè)試系統(tǒng)，包括:配氣機(jī)構(gòu)與配氣室(4)、測(cè)試室(5)、控制系統(tǒng)、測(cè)試機(jī)構(gòu)、真空栗(3);所述配氣機(jī)構(gòu)用于向配氣室(4)內(nèi)提供標(biāo)準(zhǔn)濃度氣體和背景氣體；所述測(cè)試室(5)內(nèi)存儲(chǔ)有配置好標(biāo)準(zhǔn)濃度測(cè)試氣體，測(cè)試室(5)用于測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)待測(cè)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(cè)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?？刂?、攪拌風(fēng)扇的啟?？刂?、被測(cè)傳感器的測(cè)試過程控制；
[0016]所述配氣機(jī)構(gòu)包括標(biāo)準(zhǔn)氣體回路和背景氣體回路；所述標(biāo)準(zhǔn)氣體回路包括待測(cè)氣瓶(1)，自待測(cè)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(gè)出氣端連接至三通(26)、另一個(gè)出氣端連接至電磁閥(24)，三通(26)的一個(gè)出氣端通過電磁閥(30)連接至配氣室(4)進(jìn)氣口(401)、另一個(gè)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(cè)試室(5 )的進(jìn)氣口( 501);
[0017]所述配氣室(4)是一個(gè)密封的不銹鋼耐壓容器，配氣室(4)包括:進(jìn)氣口(401)、出氣口( 402 )、出氣口( 403 )、加濕裝置、法蘭(406 )、攪拌風(fēng)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(jìn)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(jìn)水管(405)、水槽(413)和加熱絲(407);所述進(jìn)水管(4