气体传感器及阵列的稳定性测试仪制造技术

本发明专利技术公开了一种气体传感器及其阵列的稳定性测试仪，它包括ｎ个空气发生器、ｎ个测试腔，数据采集电路，计算机，电源与状态控制器。计算机实现对其它各部件的控制与测试数据的处理、提取和运算。可根据用户应用需求，选择传感器稳定性评价的环境湿度，使用方式（或连续高温、或间歇高温式）及重复测试方案，配合多种特征数据处理功能实现传感器稳定性特征的评价。认识影响传感器稳定性的因素。本发明专利技术特别适合用于气体传感器及其阵列的研发，多种环境及使用方式的选择功能、自动控制及数据处理功能保证了长期重复测试过程的一致性和数据处理的准确性，提高了研发效率，降低了研发成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于气体传感器及阵列测试设备技术，具体涉及一种气体传感 器及阵列的稳定性测试仪，本专利技术可用于多路气体传感器及阵列在多种相 对湿度环境中各种使用方式(常温，连续高温，间歇式高温)中的长期稳 定性评价。
技术介绍
气体传感器已广泛应用于环境监测、防火报警、化工、食品加工工业 等领域，有广泛的市场需求，各种气体传感器的研究开发已经引起广大科 研工作者的兴趣。对于气体传感器质量的核心是其稳定性，稳定性是传感 器各部分在各种不同状态中的可靠性的综合表现。随着传感器应用领域的 扩大的同时，传感器从简单的报警到定量信息的采集，人们对传感器的稳 定性也提出了更高的要求。气体传感器的稳定性研究一直是气体传感器的 研究工作的重点和难点。气体传感器与空气接触的表面工作特性使其稳定 性除自身结构、气敏膜的稳定性外，还受环境气体、湿度的影响。 一直以 来人们对传感器稳定性的研究采用长时间的气敏测试，通过敏感度随时间的变化来评价稳定性，费时费力，由于测试时间长、测试方法单一，测试条件可控性差，并不能科学的 反映传感器本身的稳定性特点，也不能反映传感器稳定性变化的影响因素， 面对稳定性的测试结果不能对提高稳定性提出有意义的指导。稳定性测试 应将影响传感器稳定性的各方面独立出来，而同时保持其它方面不变来研究传感器的稳定，是认识传感器稳定性影响因素和进一步提高传感举稳定 性的基础和切入点。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种气体传感器及阵列的稳定性测试仪，该测试 仪能够模拟传感器及其阵列的多种使用环境(各种相对湿度)、各种使用方 式(常温，连续高温，间歇式高温)，能够自动控制长期重复测试气体传感 器及阵列的稳定性。本专利技术提供的气体传感器及阵列的稳定性测试仪，其特征在于〃 它包括n个空气发生器，n个测试腔，数据采集电路，计算机，电源与状态控制 器，n为正整数；各空气发生器与各测试腔分别相连；数据采集电路在测试时与测试腔中的待测试气体传感器相连，将各气 体传感器传送来的采集信号调理成模拟信号，再转化成数值信号传送给计 算机；计算机用于对电源与状态控制器发出控制指令，实现按用户设定的方 式为待测试气体传感器提供加热电源和测试电源；与数据采集电路相连， 接受并保存测试数据；同时对测试数据进行特征提取与特征数据的处理， 保存并输出特征数据的处理结果；电源与状态控制器接受来自计算机发出的电源状态控制指令，控制自 身加热电源和测试电源的输出状态。本专利技术实现了气体传感器及其阵列在多种模拟环境(不同相对湿度环 境)和多种使用方式下(常温，连续高温和间歇式高温)的长期自动稳定 性测试，特征数据的提取及稳定性特征的表征，该测试仪具有按用户的测 试方案选择环境湿度和使用方式，长期自动测试的功能，并提供了多种特 征数据提取方法和稳定性特征的表征方法共选择。该稳定性测试仪可供气体传感器的研发人员用于各类气体传感器及其阵列的稳定性研究，稳定性 测试方案依据传感器的种类及不同的使用环境、使用方式来选择。模拟测 试环境湿度、使用方式的任意调整功能，可有针对性的研究传感器的各组 成部分的稳定性的特征，及传感器的稳定性对环境的依赖关系，同时该测 试仪的自动控制及数据处理功能保证了传感器在长期重复测试过程的一致 性和数据处理,的准确性，提高了研发效率，降低了研发成本。附图说明图1是本专利技术气体传感器及阵列的稳定性测试仪的结构示意图； 图2是计算机的功能模块组成示意图。具体实施例方式用户可利用该测试仪实现模拟传感器及阵列在多种使用环境(各种相 对湿度)、各种使用方式(连续高温使用，间歇式高温使用)，自动控制长 期重复测试；配合多种特征数据处理功能实现多角度评价传感器的稳定性 特征不同湿度环境中长期连续高温使用方式的稳定性及测试一致性的特 征；不同湿度环境中长期间歇式使用方式的稳定性及测试一致性特征。认 识传感器的稳定性特征及环境因素与使用方式对传感器稳定性的影响。下 面结合附图和实例对本专利技术作进一步详细的说明。如图1所示，本专利技术传感器及其阵列稳定性测试仪包括空气发生器1.1、 1.2......l.n，测试腔2.1、 2.2......2.n，数据采集电路3，计算机4，电源与状态控制器5， n为正整数。为表述方便，将相对湿度空气发生器1.1、 1.2...…1.n和测试腔2.1、 2.2......2.n分别统称为空气发生器1和测试腔2。空气发生器1能在O-5(TC范围内产生连续可调饱和恒温恒湿度空气。各空气发生器1分别通过管道与测试腔2分别相连。各空气发生器1 分别在n路测试腔2中同时产生n个恒定相对湿度的传感器测试和使用环 境；在传感器稳定性测试中，依据研究方案选择p路空气发生器l，及各路 相对湿度的大小，p^n。相对湿度点个数p及各点相对湿度的大小的选择依据用户开发的传感器的种类和相应使用环境的特征选取。测试腔2是相对湿度由空气发生器1控制的气体传感器的测试和使用 的腔体，每个测试腔内均可放置待测试的气体传感器，待测试气体传感器 可以是一个或多个气体传感器，也可以是传感器阵列。数据采集电路3在测试时与各相对湿度测试腔2中的待测试气体传感 器相连，将各气体传感器传送来的采集信号调理成模拟信号，再转化成数 值信号传送给计算机4。计算机4是人机控制的界面，是本专利技术气体传感器及阵列稳定性测试 仪的控制中心，对电源与状态控制器5发出控制指令，实现按用户设定的 方式为待测试气体传感器提供加热电源和测试电源；与数据采集电路3相 连，接受并保存测试数据；同时对测试数据进行特征提取与特征数据的处 理，保存并输出特征数据的处理结果。计算机4包括测试系统管理模块41， 特征提取和存储模块42，特征数据处理和存储模块43 。测试系统管理模块41接受用户指令，对测试仪的电源与状态控制器和 数据采集电路进行管理，并保存测试数据。测试系统管理模块41包括数据 采集与控制模块411，测试与电源管理模块412和测试数据存储模块413;数据采集与控制模块411接受测试与电源管理模块412的指令进行测 试，并将测试的响应信号数据传给测试数据存储模块413;电阻变化型气体传感器及阵列测试的响应信号数据可以用气体传感器及阵列电阻表示，也可以用气体传感器及阵列在测试电路中的相应电压表示；频率变化型气体传感器及阵列测试的响应信号数据表示气体传感器及 阵列的响应频率；测试与电源管理模块412根据电源与状态控制器5发出指令，对传感 器加热电源的工作状态进行控制，及按用户提供的测试方案控制数据采集 与控制模块411自动进行测试；用户的测试方案依据传感器及阵列的种类和稳定性评价方案任意设 定，可以是等时间间隔或非等时间间隔的k个时间点自动重复测试k次， 或各时间点上连续重复测试m次的kxm次测试；k21， m21。测试数据存储模块413用于保存测试系统的k次或kxm次测试的响应信号数据。特征提取和存储模块42用于接收用户指令，按要求读取测试数据存储 模413中传感器及阵列的k次或kxm次测试的响应信号，对气体传感器的 响应信号进行特征提取，得到由各传感器的特征值T和测试次数(或各次 测试对应的时间)构成的二维特征数组，并存储起来。特征提取和存储模 块42包括数据读取模块421，特征提取模块422，特征存储本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气体传感器及阵列的稳定性测试仪，其特征在于：它包括空气发生器（１．１、１．２……１．ｎ），测试腔（２．１、２．２……２．ｎ），数据采集电路（３），计算机（４），电源与状态控制器（５），ｎ为正整数；　空气发生器（１．１、１．２……１．ｎ）与测试腔（２．１、２．２……２．ｎ）分别相连；　数据采集电路（３）在测试时与测试腔（２．１、２．２……２．ｎ）中的待测试气体传感器相连，将各气体传感器传送来的采集信号调理成模拟信号，再转化成数值信号传送给计算机（４）；　计算机（４）用于对电源与状态控制器（５）发出控制指令，实现按用户设定的方式为待测试气体传感器提供加热电源和测试电源；与数据采集电路（３）相连，接受并保存测试数据；同时对测试数据进行特征提取与特征数据的处理，保存并输出特征数据的处理结果；　电源与状态控制器（５）接受来自计算机（４）发出的电源状态控制指令，控制自身加热电源和测试电源的输出状态。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谢长生，柏自奎，胡木林，张顺平，曾大文，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]