一種氣體傳感器綜合測試儀及測量方法技術

本發明專利技術公開了一種氣體傳感器綜合測試儀及測量方法，所述氣體傳感器綜合測試儀包括多路數顯直流穩壓電源，數顯溫度控制器、可調取樣電阻器，數據采集電路，數據儲存單元，數據顯示器和USB接口。它能完整地滿足氣體傳感器測試時的各種需要：包括供給傳感器直流工作電源和加熱電源，測量和控制傳感器工作溫度，測量傳感器特性數據，顯示并儲存測試數據及與計算機聯機工作。用戶可根據需要，按傳感器的使用條件和工作方式選擇測試方案，實現對傳感器特性的評價。本發明專利技術適用于電阻式、MOS二極管式、結型二極管式、場效應管式、原電池式、可控電位電解式、電量式和離子電極式氣體傳感器的性能測試，能降低氣體傳感器的研發成本，提高了研發效率。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種氣體傳感器測試技術，具體涉及一種氣體傳感器綜合測試儀，本專利技術適用于電阻式、MOS二極管式、結型二極管式、場效應管式、原電池式、可控電位電解式、電量式和離子電極式等氣體傳感器的性能測試評價。
技術介紹
氣體傳感器是一種能將氣體種類及其與濃度有關的信息轉換成電信號的裝置。根據這些電信號的強弱就可以獲得與待測氣體在環境中存在情況有關的信息，從而可以進行檢測、監控和報警。還可以通過接口電路與計算機組成自動檢測、控制、報警系統。目前，研發和流行于市場的以化學方法工作的氣體傳感器大致分為四類：（1）半導體式氣體傳感器，其工作原理是利用一些金屬氧化物半導體材料，在一定溫度下，電導率隨著環境氣體成份的變化而變化；（2）催化燃燒式氣體傳感器，其工作原理是可燃性氣體在表面催化燃燒，燃燒使溫度升高，傳感器電阻發生變化，變化值是可燃性氣體濃度的函數；（3）熱導池式氣體傳感器，每一種氣體，都有自己特定的熱導率，當兩個和多個氣體的熱導率差別較大時，可以利用熱導元件，分辨其中一個組分的含量；(4)電化學式氣體傳感器，傳感器構造成原電池或電解池，氣體在傳感器中發生電化學氧化或者還原反應，利用這些反應，產生電流或電動勢，或使電極的平衡電位發生變化，這些電信號變化值與氣體濃度存在函數關系。總的說來，氣體傳感器一般工作原理是在待測氣體中，氣體分子與氣敏材料表面發生吸附、脫附、催化燃燒、氧化還原等相互作用，改變材料的電化學性質，使氣體傳感器的電阻，電容，電動勢，電流和電壓等電信號的某一種發生顯著變化而實現檢測。氣體傳感器測試系統是研究氣體傳感器的重要設備。多種基于不同原理的氣體傳感器測試系統在被使用。這些氣體傳感器測試系統各有許多優點，但存在兩個共同的突出問題，一是供電電路，溫控系統，數據采集部分都是分散獨立。這使得整個氣體傳感器測試系統十分龐雜，觀察和操作十分不便；二是設備通用性不強，效率低下。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種氣體傳感器綜合測試儀，將氣體傳感器測試系統中的供電電路，溫控系統，數據采集部分集成到一臺儀器中，以解決目前氣體傳感器測試系統十分龐雜的問題，提高氣體傳感器測試設備的通用性和傳感器的研發效率。本專利技術提供的一種氣體傳感器綜合測試儀，其特征在于：包括直流穩壓電源，數字顯示溫度控制模塊，可調取樣電阻器，測量方式轉換器，數據采集電路，A/D轉換模塊，數據處理模塊，數據儲存單元，數據顯示器，連接計算機的USB數據接口，電源開關以及測量方法。所述的直流穩壓電源包括多路輸出數字顯示直流穩壓電源和所述測試儀內部各工作模塊所需直流穩壓電源。所述的多路輸出數字顯示直流穩壓電源包括0-30V的可調直流加熱電源和0-30V的可調直流工作電源。所述的0-30V的可調直流加熱電源包括整流電路，數字顯示裝置，輸出電壓調節器，電路開關，輸出插接頭和加熱器。所述的0-30V的可調直流工作電源包括整流電路，數字顯示裝置，輸出電壓調節器，輸出插接頭和電路開關。所述數顯溫度控制模塊包括數字溫度顯示器，溫度控制器和熱電偶。所述可調取樣電阻器包括兩個串聯的電阻組，每組分為十檔，每組的第一檔電線連通，其余九檔，每一檔有一個阻值不同的電阻，其中一組的每一檔電阻各自獨立，另一組各檔電阻串聯，阻值具有加和性，兩組電阻可任意組合，電阻器的總阻值等于兩組組合電阻的阻值之和，電阻器的總阻值0-400MΩ。所述的測量方式轉換器包括電壓測量方式轉換，電流測量方式轉換，電阻測量方式轉換和電容測量方式轉換。所述數據采集電路包括取樣電阻兩端輸出電壓采集電路，傳感器電流信號采集電路，傳感器電阻信號采集電路，傳感器電容信號采集電路和電路開關。所述測量方法包括氣體傳感器工作電路中取樣電阻兩端輸出電壓的測量方法，氣體傳感器電流的測量方法，氣體傳感器電阻的測量方法，氣體傳感器電容的測量方法，氣體傳感器兩端電壓的測量方法。附圖說明圖1為本專利技術實施例測試儀各電路模塊框圖。圖2為本專利技術實施例1測試原理示意圖。圖3為本專利技術實施例接線面板示意圖。圖4為本專利技術實施例控制面板示意圖。具體實施方式下面結合附圖和具體實施例對本專利技術進一步詳細描述，但本專利技術并不局限于此。本專利技術可與各種常用的配氣系統配合使用，實現不同工作方式的氣體傳感器，在不同相對濕度，不同溫度包括常溫，連續高溫和間歇式高溫的響應特性測試。如圖1所示，所述氣體傳感器綜合測試儀13包括:采集電路3，由取樣電阻兩端的輸出電壓的采集電路，傳感器電流信號采集電路，傳感器電阻信號采集電路和傳感器電容信號采集電路構成；測量方式轉換器2,所述轉換器可根據傳感器1的構造和工作原理，選定數據采集電路3中相適應的測量電路，采集所述傳感器1的特性信號；A/D轉換模塊4，將所述采集電路3收集到的測量信號轉換成全數字數據；數據處理模塊7，對全數字數據進行運算處理；數據顯示器10，將處理后的結果以數字方式顯示；數據存儲單元11，保存所述數據處理模塊7處理后的結果數據；USB數據接口8，連通外部計算機12，將經所述A/D轉換模塊4轉換后的測量數據，數據處理模塊7處理后的數據，或數據存儲單元11中保存的數據傳輸給外部計算機12，作進一步的處理，也可傳輸外部計算機13的指令，由外部計算機13替代所述數據處理模塊7，數據顯示器10和數據存儲單元11，直接處理所述傳感器1的特性數據；取樣電阻器5，通過導線串聯所述傳感器1，測量所述取樣電阻器5兩端的輸出電壓，可以得到特定傳感器的特性數據；直流電源6，由0-30V的數字顯示可調直流加熱電源、0-30V的數字顯示可調直流工作電源和所述測試儀內部各工作模塊所需直流穩壓電源三部分組成，所述可調直流加熱電源包括整流電路、數字顯示裝置、輸出電壓調節器、電路開關、輸出插接頭和加熱器，用于改變所述傳感器1的工作溫度，所述可調直流工作電源包括整流電路，數字顯示裝置，輸出電壓調節器，輸出插接頭和電路開關，用于供給特定傳感器需要的工作電壓；溫度顯示控制模塊9，包括數字溫度顯示器，溫度控制器和熱電偶，用以設定、測量和控制傳感器1的工作溫度。未作詳細說明的部分均可由現有技術實現。實施例1。本實施例是所述氣體傳感器綜合測試儀獨立工作，不與外部計算機連接。使用電阻式半導體硫化氫傳感器作為測試對象，以采集所述取樣電阻器5給定的電阻Rs兩端輸出電壓信號Vs的方式進行測量。本實施例如圖2所示,所述測量方式需由所述直流電源6中的可調直流工作電源6-1供給工作電壓Vc，根據電阻分壓原理，傳感器內部電阻R與取樣電阻兩端輸出電壓Vs有如下關系：R=（Vc-Vs）Rs/Vs(1)所述硫化氫傳感器對硫化氫氣體的響應定義為S=VsH2S/Vsair（2）式中，S為硫化氫傳感器對硫化氫氣體的響應，Vsair為所述傳感器在空氣中取樣電阻兩端的輸出電壓，VsH2S為所述傳感器在硫化氫氣體中取樣電阻兩端的輸出電壓。本實施例的具體方法和操作步驟如下。1.按圖2所示，將待測硫化氫傳感本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種氣體傳感器綜合測試儀，其特征在于：包括直流穩壓電源，數字顯示溫度控制模塊，可調取樣電阻器，測量方式轉換器，數據采集電路，A/D轉換模塊，數據處理模塊，數據儲存單元，數據顯示器，連接計算機的USB數據接口，電源開關以及測量方法。

【技術特征摘要】
1.一種氣體傳感器綜合測試儀，其特征在于：包括直流穩壓電源，數字顯示溫度控制模塊，可調取樣電阻器，測量方式轉換器，數據采集電路，A/D轉換模塊，數據處理模塊，數據儲存單元，數據顯示器，連接計算機的USB數據接口，電源開關以及測量方法。
2.由權利要求1所述的氣體傳感器綜合測試儀，其特征在于：所述的直流穩壓電源包括多路輸出數字顯示直流穩壓電源和所述測試儀內部各工作模塊所需直流穩壓電源。
3.由權利要求2所述的氣體傳感器綜合測試儀，其特征在于：所述的多路輸出數字顯示直流穩壓電源包括0-30V的可調直流加熱電源和0-30V的可調直流工作電源。
4.由權利要求3所述的氣體傳感器綜合測試儀，其特征在于：所述的0-30V的可調直流加熱電源包括整流電路，數字顯示裝置，輸出電壓調節器，電路開關，輸出插接頭和加熱器。
5.由權利要求3所述的氣體傳感器綜合測試儀，其特征在于：所述的0-30V的可調直流工作電源包括整流電路，數字顯示裝置，輸出電壓調節器，輸出插接頭和電路開關。
6.由權利要求1所述的氣體傳感器綜合測試儀，其特征在于：所述的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：傅鐵祥，
申請(專利權)人：長沙理工大學，
類型：發明
國別省市：湖南;43