氣敏傳感器性能測試裝置的製作方法
2023-11-11 15:24:47 1
專利名稱：氣敏傳感器性能測試裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及傳感器性能測試裝置，尤其涉及一種氣敏傳感器性能測試裝置。
背景技術：
氣敏傳感器可隨時檢測可燃、易爆、毒性等氣體，因而其在環境監測、煤礦開採、地質災害、醫療診斷、國防軍事等領域具有廣泛的應用。為了杜絕氣體洩露和提高實際生產的安全性，人們對氣敏傳感器的精度、可靠性的測試和鑑定提出了更高的要求。比如要求氣敏傳感器測試系統能夠測試傳感器在不同溫度、不同溼度、不同濃度氣氛下的氣敏特性， 這就對氣敏傳感器的測試裝置提出了更為苛刻的要求。因此，研製和開發溫度可控、溼度可調、濃度可變、測試廢氣可回收的穩定可靠氣敏傳感器性能測試裝置將具有非常重要的現
眉、ο經對現有的文獻檢索發現，中國專利申請號200610112883. 0，記載了 「一種對氣體傳感器或半導體器件性能進行測試的系統」，其中公開了一種包括由配氣單元、加熱單元和測試單元組成的裝置，此裝置通過加熱器加熱來達到高溫下對氣敏傳感器的氣敏特性進行測試。但這種裝置不能模擬野外零下幾十度的環境，對氣敏傳感器在極低溫度的性能不能夠進行很好的測量和鑑定。中國專利申請號200710063698. 1，記載了 「一種氣敏傳感器標定和可靠性測試系統」，其中公開了一種包括由進氣單元、氣體流量監控及組分控制單元、 氣體混合腔、真空測試腔和傳感器電參量測試裝置組成的系統，其通過流量監控達到了對不同濃度、不同種類氣體氣敏特性的測試。但此裝置無法模擬環境溼度變化，而溼度的變化對氣敏傳感器的測量精度具有很大的影響。— jy W M R M' Ming-Ru Yu, Ren-Jang ffu, Murthy Chavali, Effect of "Pt" loading in ZnO-CuO hetero-junction material sensing carbon monoxide at room temperature, Sens. Actuators B 153 (2011) 321-328 (室溫下氧化鋅-氧化銅異質結添加鉬元素對一氧化碳氣敏性的影響，(瑞士)傳感器與執行器B)，在不同溫度下對氣敏傳感器性能進行了測試，文章中的裝置採用了動態氣流流動系統，克服了封閉式進氣系統氣流擴散限制的不足，從而提高了氣敏傳感器的響應速率，並可測試傳感器的動態響應。這種方法有望實現快速穩定的測試，但由於此裝置沒有氣體均勻混合裝置，導致很難模擬實際生產氣體環境；再加上測試廢氣沒有得到很好的處理或回收再利用，更導致了易燃、易爆、 有毒氣體的測試廢氣可能對環境造成很大的汙染和破壞，最終大大限制了此裝置的開發和投入使用。
發明內容
本發明的目的在於提供一種氣敏傳感器性能測試裝置，這種氣敏傳感器性能測試裝置不但能夠模擬高溫環境，還能模擬低溫環境，以解決現有的氣敏傳感器性能測試裝置只能模擬高溫環境的技術問題。本發明通過以下技術方案解決上述技術問題。
一種氣敏傳感器性能測試裝置，包括測試室，所述測試室作為測試所述氣敏傳感器性能的場所；控溫控溼機構，所述控溫控溼機構用於控制所述測試室的測試溫溼度；配氣機構，所述配氣機構用於向所述測試室提供測試用氣體，以及從所述測試室排出所述測試用氣體；氣敏測試機構，所述氣敏測試機構用於測試置於所述測試室的氣敏傳感器的性能；所述控溫控溼機構包括加熱管層，所述加熱管層圍出一個腔體，所述測試室包括測試區域，所述測試區域是所述腔體中的空間區域，所述加熱管層中設置有加熱管；製冷管層，所述製冷管層包裹所述加熱管層，所述製冷管層中設置有製冷管；保溫層，所述保溫層包裹所述製冷管層；溼度調節器，所述加熱管層、所述製冷管層和所述保溫層設置有安裝孔，所述溼度調節器固定設置於所述安裝孔中並且位於所述測試區域內。在這個技術方案中，本發明的所述氣敏傳感器性能測試裝置還能模擬不同的溼度環境，解決了現有的氣敏傳感器性能測試裝置無法模擬不同的溼度環境的技術問題。進一步，所述控溫控溼機構還包括熱電偶， 控溫控溼電源；所述熱電偶固定設置於所述測試區域內；所述控溫控溼電源與所述熱電偶、所述製冷管、所述加熱管、所述溼度調節器均通過導線連接。在本發明實施時，優選地，所述測試室包括樣品臺，所述加熱管層、所述製冷管層和所述保溫層設置有安裝孔，所述樣品臺固定設置於所述安裝孔中並且固定設置於所述測試區域內部的垂直方向的正上方。進一步，所述氣敏測試機構包括氣敏測試儀；三芯導線；所述三芯導線的一端與所述氣敏測試儀的輸入端固定連接，另一端與所述樣品臺的頂部的輸出端固定連接。在本發明實施時，優選地，所述配氣機構包括混氣室，所述混氣室包括進氣口和出氣口，所述混氣室的出氣口與所述測試室通過進氣管連接，所述進氣管穿過所述控溫控溼機構並且固定設置於所述測試室水平方向的一側；待測氣瓶，所述待測氣瓶包括出氣口，所述待測氣瓶的出氣口與所述混氣室的進氣口通過第一管道連接；第一減壓閥，所述第一減壓閥設置在所述待測氣瓶的出氣口 ；第一質量流量控制器，所述第一質量流量控制器設置在所述第一管道上；第一兩通開關，所述第一兩通開關設置在所述第一管道上，並且位於所述第一質量流量控制器的下遊；載氣瓶，所述載氣瓶包括出氣口，所述載氣瓶的出氣口與所述混氣室的進氣口通過第二管道連接；第二減壓閥，所述第二減壓閥設置在所述載氣瓶的出氣口 ；第二質量流量控制器，所述第二質量流量控制器設置在所述第二管道上；第二兩通開關，所述第二兩通開關設置在所述第二管道上，並且位於所述第二質量流量控制器的下遊；
第一三通閥，所述第一管道與所述第二管道交匯，在交匯處設置有所述第一三通閥，所述第一三通閥位於所述第一兩通開關和所述第二兩通開關的下遊；排氣泵，所述排氣泵包括進氣口和出氣口，所述排氣泵的進氣口與所述測試室通過出氣管連接，所述出氣管穿過所述控溫控溼機構並且固定設置於所述測試室水平方向的另一側；第三兩通開關，所述第三兩通開關設置在所述出氣管上。進一步，所述混氣室是機械攪拌混氣室。所述機械攪拌轉速可調，使不同種類、不同濃度的氣體能夠進行均勻的混合。進一步，所述排氣泵是耐腐蝕排氣泵。本發明的氣敏傳感器性能測試裝置，使測試溫度、測試溼度、測試濃度、測試氣體種類均可調可控，此裝置解決了目前氣敏傳感器性能分析測試裝置中難以精確模擬實際環境的難題，此外，在本發明中，加熱層和保溫層不直接連接，加熱時，不會對保溫層造成破壞。以下將結合附圖對本發明的構思、具體結構及產生的技術效果作進一步說明，以使本領域的技術人員充分地了解本發明的目的、特徵和效果。
圖1是具體實施方式
中所述的氣敏傳感器性能測試系統的結構示意圖。
具體實施例方式如圖1所示。一種氣敏傳感器性能測試裝置，包括測試室1，控溫控溼機構2、循環配氣機構3、氣敏測試機構4。測試室1作為測試氣敏傳感器性能的場所。測試室1包括測試區域、樣品臺7，控溫控溼機構2上設置有安裝孔，樣品臺7固定設置於安裝孔中並且固定設置於測試區域內部的垂直方向的正上方；測試室1與氣敏測試機構4通過導線連接。控溫控溼機構2用於控制測試室的測試溫度和溼度，控溫控溼機構2包括加熱管層、製冷管層、保溫層8、熱電偶12、溼度調節器11、控溫控溼電源13。保溫層可根據待測環境的溫度選擇適當的公知材料製作。加熱管層圍出一個腔體，測試室1包括測試區域，測試區域位於設置在腔體中，測試區域是腔體內的空間區域；加熱管層包括耐火磚和設置在耐火磚中的加熱管10，加熱管10環繞測試室1布置；製冷管層包裹加熱管層，製冷管層包括耐火磚和設置在耐火磚中的製冷管9，製冷管9環繞測試室1布置。保溫層8包裹製冷管層。熱電偶12固定設置於測試區域內。控溫控溼電源13用於提供電源並控制製冷管的製冷、加熱管的加熱和溼度調節器的工作，控溫控溼電源13與熱電偶12、製冷管9、加熱管10 均通過導線連接。溼度調節器11固定設置於安裝孔中並且位於測試區域內。控溫控溼電源13與溼度調節器11也通過導線連接。循環配氣機構3用於向測試室1提供測試用氣體，以及從測試室1排出測試用氣體。循環配氣機構3包括進氣管5、出氣管6、混氣室21、待測氣瓶15、第一減壓閥171、第一質量流量控制器181、第一兩通開關191、載氣瓶16、第二減壓閥172、第二質量流量控制器182、第二兩通開關192、第一三通閥201、排氣泵22、第三兩通開關193、循環氣室14、第三質量流量控制器183、第四兩通開關194、第五兩通開關195、第二三通閥202及連接各部分的管道。混氣室21包括進氣口和出氣口，混氣室21的出氣口與測試室1通過進氣管5 連接，進氣管5穿過控溫控溼機構2並且固定設置於測試室1水平方向的一側。待測氣瓶 15包括出氣口，待測氣瓶15的出氣口與混氣室21的進氣口通過第一管道連接。第一減壓閥171設置在待測氣瓶15的出氣口。第一質量流量控制器181設置在第一管道上。第一兩通開關191設置在第一管道上，並且位於第一質量流量控制器181的下遊。載氣瓶16包括出氣口，載氣瓶16的出氣口與混氣室21的進氣口通過第二管道連接。第二減壓閥171 設置在載氣瓶16的出氣口。第二質量流量控制器182設置在第二管道上。第二兩通開關 192設置在第二管道上，並且位於第二質量流量控制器182的下遊。第一管道與第二管道交匯，在交匯處設置有第一三通閥201，第一三通閥201位於第一兩通開關191和第二兩通開關192的下遊。排氣泵22包括進氣口和出氣口，排氣泵22的進氣口與測試室1通過出氣管6連接，出氣管6穿過控溫控溼機構2並且固定設置於測試室1水平方向的另一側。第三兩通開關193設置在出氣管6上。循環氣室14包括進氣口和出氣口，循環氣室14的出氣口與混氣室21的進氣口通過第三管道連接，循環氣室14的進氣口與排氣泵22的出氣口通過第四管道連接。第三質量流量控制器183設置在第三管道上。第四兩通開關194設置在第三管道上，並且位於第三質量流量控制器183的上遊；第五兩通開關195設置在第三管道上，並且位於第三質量流量控制器183的下遊。第一管道與第二管道交匯後與第三管道交匯，在與第三管道交匯處設置有第二三通閥202，第二三通閥202位於第五兩通開關195 的下遊。氣敏測試機構4用於測試置於測試室1的氣敏傳感器的性能；氣敏測試機構4包括氣敏測試儀23、三芯導線24。三芯導線M的一端與氣敏測試儀4的輸入端固定連接，另一端與樣品臺7的頂部的輸出端固定連接。在一個優選的實施例中，混氣室21是機械攪拌混氣室，排氣泵22是耐腐蝕排氣泵。本具體實施方式
採用的循環配氣機構可實現傳感器的氣敏動態響應連續測試，而且測試廢氣的回收利用除了降低測試成本外，更重要的是綠色環保、對環境無汙染。且整個測試無易燃、易爆、毒性測試氣體的排放，是一種環境友好、高效節能的氣敏傳感器性能測
I式 ο以上詳細描述了本發明的較佳具體實施例。應當理解，本領域的普通技術無需創造性勞動就可以根據本發明的構思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術領域中技術人員依本發明的構思在現有技術的基礎上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術方案，皆應在由權利要求書所確定的保護範圍內。
權利要求
1.一種氣敏傳感器性能測試裝置，其特徵在於，包括測試室，所述測試室作為測試所述氣敏傳感器性能的場所； 控溫控溼機構，所述控溫控溼機構用於控制所述測試室的測試溫溼度； 配氣機構，所述配氣機構用於向所述測試室提供測試用氣體，以及從所述測試室排出所述測試用氣體；氣敏測試機構，所述氣敏測試機構用於測試置於所述測試室的氣敏傳感器的性能； 所述控溫控溼機構包括加熱管層，所述加熱管層圍出一個腔體，所述測試室包括測試區域，所述測試區域是所述腔體中的空間區域，所述加熱管層中設置有加熱管；製冷管層，所述製冷管層包裹所述加熱管層，所述製冷管層中設置有製冷管； 保溫層，所述保溫層包裹所述製冷管層；溼度調節器，所述加熱管層、所述製冷管層和所述保溫層設置有安裝孔，所述溼度調節器固定設置於所述安裝孔中並且位於所述測試區域內。
2.如權利要求1所述的氣敏傳感器性能測試裝置，其特徵在於，所述控溫控溼機構還包括熱電偶，所述熱電偶固定設置於所述測試區域內；控溫控溼電源，所述控溫控溼電源與所述熱電偶、所述製冷管、所述加熱管、所述溼度調節器均通過導線連接。
3.如權利要求1所述的氣敏傳感器性能測試裝置，其特徵在於，所述測試室包括 樣品臺，所述加熱管層、所述製冷管層和所述保溫層設置有安裝孔，所述樣品臺固定設置於所述安裝孔中並且固定設置於所述測試區域的內部垂直方向的正上方。
4.如權利要求1所述的氣敏傳感器性能測試裝置，其特徵在於，所述配氣機構包括 混氣室，所述混氣室包括進氣口和出氣口，所述混氣室的出氣口與所述測試室通過進氣管連接，所述進氣管穿過所述控溫控溼機構並且固定設置於所述測試室水平方向的一側；待測氣瓶，所述待測氣瓶包括出氣口，所述待測氣瓶的出氣口與所述混氣室的進氣口通過第一管道連接；第一減壓閥，所述第一減壓閥設置在所述待測氣瓶的出氣口； 第一質量流量控制器，所述第一質量流量控制器設置在所述第一管道上； 第一兩通開關，所述第一兩通開關設置在所述第一管道上，並且位於所述第一質量流量控制器的下遊；載氣瓶，所述載氣瓶包括出氣口，所述載氣瓶的出氣口與所述混氣室的進氣口通過第二管道連接；第二減壓閥，所述第二減壓閥設置在所述載氣瓶的出氣口 ； 第二質量流量控制器，所述第二質量流量控制器設置在所述第二管道上； 第二兩通開關，所述第二兩通開關設置在所述第二管道上，並且位於所述第二質量流量控制器的下遊；第一三通閥，所述第一管道與所述第二管道交匯，在交匯處設置有所述第一三通閥，所述第一三通閥位於所述第一兩通開關和所述第二兩通開關的下遊；排氣泵，所述排氣泵包括進氣口和出氣口，所述排氣泵的進氣口與所述測試室通過出氣管連接，所述出氣管穿過所述控溫控溼機構並且固定設置於所述測試室水平方向的另一側；第三兩通開關，所述第三兩通開關設置在所述出氣管上。
5.如權利要求4所述的氣敏傳感器性能測試裝置，其特徵在於，所述混氣室是機械攪拌混氣室。
6.如權利要求4所述的氣敏傳感器性能測試裝置，其特徵在於，所述排氣泵是耐腐蝕排氣泵。
7.如權利要求3所述的氣敏傳感器性能測試裝置，其特徵在於，所述氣敏測試機構包括氣敏測試儀；三芯導線，所述三芯導線的一端與所述氣敏測試儀的輸入端固定連接，另一端與所述樣品臺的頂部的輸出端固定連接。
全文摘要
本發明涉及傳感器性能測試裝置，尤其涉及一種氣敏傳感器性能測試裝置。一種氣敏傳感器性能測試裝置，包括控溫控溼機構，所述控溫控溼機構用於控制所述測試室的溫溼度；所述控溫控溼機構包括加熱管層，製冷管層，保溫層，溼度調節器；所述加熱管層圍出一個腔體，所述測試室包括測試區域，所述測試區域是所述腔體中的空間區域，所述加熱管層中設置有加熱管；所述製冷管層包裹所述加熱管層，所述製冷管層中設置有製冷管；所述保溫層包裹所述製冷管層；所述加熱管層、所述製冷管層和所述保溫層設置有安裝孔，所述溼度調節器固定設置於所述安裝孔中並且位於所述測試區域內。本發明解決了現有的氣敏傳感器性能測試裝置只能模擬高溫環境的技術問題。
文檔編號G01N33/00GK102384962SQ201110352980
公開日2012年3月21日 申請日期2011年11月9日 優先權日2011年11月9日
發明者張亞非, 徐東, 王劍, 陳海燕, 魏浩 申請人:上海交通大學