一种气体传感器自动测试系统技术方案

本发明专利技术公开一种气体传感器自动测试系统，包括硬件测试子系统和软件测试子系统，硬件测试子系统与软件测试子系统通过网络通信连接硬件测试子系统包括主控板、电磁阀组、质量流量计和传感器检测模块，主控板分别与电磁阀组泵、质量流量计和传感器检测模块连接；软件测试子系统包括环境检测模块、环境参数干扰补偿模块、流量控制管理模块和测试服务平台。本发明专利技术对传感器检测模块输出的电压数值进行温湿度补偿并对流入测试环境中的气体流量进行动态修正，并根据测试过程中的性能指标综合分析出气体传感器的性能衰减程度，且满足测试过程中的自动化和智能化的特点。中的自动化和智能化的特点。中的自动化和智能化的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种气体传感器自动测试系统


[0001]本专利技术属于传感器测试
，具体涉及到一种气体传感器自动测试系统。

技术介绍

[0002]在气体检测领域，电化学气体传感器得益于较低的成本，良好的性能和广泛的气体选择性，其应用最为广泛，但是电化学气体传感器个体之间存在较大的性能差异，生产时需要对电化学气体传感器的各项指标进行测试，现有的电化学气体传感器测试系统中人工测试仍占据着大部分的环节，一方面，电化学气体传感器受气流，温度等环境因素的影响较大，人为地参与测量过程会影响电化学气体传感器的周边环境的稳定性，同时手工记录测量数据不能满足高频次，长时间的需求，另一方面，某些剧毒气体的通气测试中，技术人员有可能会暴露在气体环境中，对人体造成伤害。
[0003]电化学气体传感器输出的电信号换算成气体浓度，但是在换算前无法准确地对气体传感器输出的电信号进行标定，且目前标定过程中，一般由技术人员手动操作标气瓶或配气仪，结合手动调节流量计至合适大小，然后依靠人眼观察电化学气体传感器的信号输出趋于平稳或一定时间内的抖动值小于某个值，但是不同的技术人员对于判断电化学气体传感器输出信号稳定的依据不尽相同，这将导致人为误差增大，无法保证重复测试条件和操作的一致性，且同一个人无法同时对多个传感器进行标定，测试等操作，测试效率低下，进而不能满足大批量的电化学气体传感器标定要求，测试要求，增加时间和人工成本；另外，现有气体传感器在进行测试时，无法根据当前的环境温湿度对气体传感器转换的电压数值进行环境温度补偿分析，进而存在受环境因素的干扰，气体传感器转换的电压数值与测试环境中的气体浓度所对应的电压数值不匹配；且无法对流入测试环境中的气体流量进行校准分析，导致流入测试环境中的气体流量偏离目标数值，并无法根据测试的传感器的性能指标综合判断气体传感器的性能衰减程度等一系列问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供的一种体传感器自动测试系统，解决了现有技术中存在的问题。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：一种气体传感器自动测试系统，包括硬件测试子系统和软件测试子系统，硬件测试子系统与软件测试子系统通过网络通信连接；所述硬件测试子系统包括主控板、电磁阀组、质量流量计和传感器检测模块，主控板分别与电磁阀组泵、质量流量计和传感器检测模块连接；传感器检测模块用于将电化学气体传感器产生的原始电流数据转换为电压数据，并将电压数据发送至主控板，主控板对传感器检测模块检测的电压数据进行标定分析，并将符合标定条件的电压数据发送至软件测试子系统；软件测试子系统包括环境检测模块、环境参数干扰补偿模块、流量控制管理模块
和测试服务平台；环境检测模块用于实时检测气体传感器所在气室环境内的温湿度；环境参数干扰补偿模块检测在不同的温度、湿度下经主控板处理后的符合标定条件的电压数据并进行数据融合分析，建立温度补偿模型和湿度补偿模型，并分析出环境中的温、湿度分别对传感器检测模块的补偿系数；流量控制管理模块用于获取主控板发送的质量流量计录入的流入待测试气体传感器所在环境中的实际流量数值以及传感器检测模块检测的输出电压，对采集的实际流量数值与预设目标流量数值进行对比分析，得到流量偏差以及流量偏差变化率，根据气体流量偏差以及流量偏差变化率对经质量流量计流入待测试气体传感器所在环境的气体流量进行动态修正，并根据修正结果发送控制指令至主控板，以控制主控板对气路管道上的电磁阀通断进行控制；测试服务平台分别测试出气体传感器的响应时间、恢复时间以及灵敏度，并提取测试间隔时长前后气体传感器的响应时间、恢复时间以及灵敏度L，通过采用劳损衰减模型对各等固定间隔时长下的响应时间、恢复时间以及灵敏度进行综合分析，获得气体传感器的劳损衰减系数。
[0006]优选地，所述主控板对传感器检测模块检测的数据进行标定分析，具体步骤如下：步骤1、控制气室内的气体浓度差，以获得气体传感器探头输出产生的电流变化ΔI；步骤2、根据传感器检测模块中IV转换电路所对应的电流与电压转换公式，获得电流变化ΔI经传IV转换电路转换后的电压数据，即电压变化ΔV，G为IV信号转换电路的增益，传感器检测模块的IV信号转换增益G为150400；步骤3、提取传感器检测模块获取的电压变化ΔV，对电压变化ΔV进行分析，以分析出传感器检测模块中的模数转换器的抖动大小Δadc；Δadc计算公式，Vref为模数转换器的参考电压，模数转换器的参考电压Vref取值为1200mV，N为模数转换器的采样位数，这里假设使用的模数转换器的采样位数为16bit；步骤4、判断经传感器检测模块转换后的电压数据所对应的抖动大小是否小于Δadc（492），若小于，则统计抖动大小小于Δadc的持续时长t，若传感器检测模块中模数转换器所对应的抖动大小小于Δadc的持续时长t大于设定的时长，则对传感器检测模块检测出的电压数值进行标定。
[0007]优选地，所述环境参数干扰补偿模块对不同的温度下的传感器检测模块输出电压的实验数据进行融合分析，以建立温度补偿模型的方法，具体步骤如下：步骤Q1、在标准湿度环境下，对传感器检测模块所在的环境温度以固定速度进行升温，v1=0.5℃/min；步骤Q2、等间隔时间段提取当前温度下的传感器输出模块输出的电压数值；步骤Q3、将各温度下的传感器输出的电压数值绘制成温度
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电压特征曲线图；步骤Q4、根据温度
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电压特征曲线图，模拟出与温度
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电压特征曲线最接近的温度
与电压的表达式，即，为温度补偿系数，为预设的标准温度，实验过程中取值为25℃，为预设的标准温度和湿度下所对应的传感器检测模块输出的电压，U为传感器检测模块在标准湿度和T温度下输出的电压数值，为单位时间内温度上升梯度，即0.5℃；步骤Q5、对步骤Q4中的传感器检测模块所对应的温度与电压的表达式进行变换，获得温度补偿模型。
[0008]优选地，所述环境参数干扰补偿模块对不同的湿度下的传感器检测模块输出电压的实验数据进行融合，以建立湿度补偿模型的方法，具体步骤如如下：步骤W1、在标准温度环境下，对传感器检测模块所在的环境湿度以固定速度进行增加或降低，v2=3%/min；步骤W2、等间隔时间段提取当前湿度下的传感器输出模块输出的电压数值；步骤W3、将各湿度下的传感器输出的电压数值绘制成湿度
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电压特征曲线图；步骤W4、根据湿度
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电压特征曲线图，模拟出与湿度
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电压特征曲线最接近的湿度与电压的表达式，即，为湿度补偿系数，为预设的标准湿度，实验过程中取值为45%，U为传感器检测模块在标准温度和S湿度下输出的电压数值，为预设的标准温度和湿度下所对应的传感器检测模块输出的电压，为单位时间内湿度上升梯度，即3%/min；步骤W5、对步骤W4中的传感器检测模块所对应的湿度与电压的表达式进行变换，获得湿度补偿模型。
[0009]优选地，所述流量偏差计算公式：，为第i个时间段内流入待测试气体传感器所在环境中的实际流量数值，为第i个时间段对应的流量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种气体传感器自动测试系统，其特征在于：包括硬件测试子系统和软件测试子系统，硬件测试子系统与软件测试子系统通过网络通信连接；所述硬件测试子系统包括主控板、电磁阀组、质量流量计和传感器检测模块，主控板分别与电磁阀组泵、质量流量计和传感器检测模块连接；传感器检测模块用于将电化学气体传感器产生的原始电流数据转换为电压数据，并将电压数据发送至主控板，主控板对传感器检测模块检测的电压数据进行标定分析，并将符合标定条件的电压数据发送至软件测试子系统；软件测试子系统包括环境检测模块、环境参数干扰补偿模块、流量控制管理模块和测试服务平台；环境检测模块用于实时检测气体传感器所在气室环境内的温湿度；环境参数干扰补偿模块检测在不同的温度、湿度下经主控板处理后的符合标定条件的电压数据并进行数据融合分析，建立温度补偿模型和湿度补偿模型，并分析出环境中的温、湿度分别对传感器检测模块的补偿系数；流量控制管理模块用于获取主控板发送的质量流量计录入的流入待测试气体传感器所在环境中的实际流量数值以及传感器检测模块检测的输出电压，对采集的实际流量数值与预设目标流量数值进行对比分析，得到流量偏差以及流量偏差变化率，根据气体流量偏差以及流量偏差变化率对经质量流量计流入待测试气体传感器所在环境的气体流量进行动态修正，并根据修正结果发送控制指令至主控板，以控制主控板对气路管道上的电磁阀通断进行控制；测试服务平台分别测试出气体传感器的响应时间、恢复时间以及灵敏度，并提取测试间隔时长前后气体传感器的响应时间、恢复时间以及灵敏度L，通过采用劳损衰减模型对各等固定间隔时长下的响应时间、恢复时间以及灵敏度进行综合分析，获得气体传感器的劳损衰减系数。2.根据权利要求1所述的一种气体传感器自动测试系统，其特征在于：所述主控板对传感器检测模块检测的数据进行标定分析，具体步骤如下：步骤1、控制气室内的气体浓度差，以获得气体传感器探头输出产生的电流变化ΔI；步骤2、根据传感器检测模块中IV转换电路所对应的电流与电压转换公式 ，获得电流变化ΔI经传IV转换电路转换后的电压数据，即电压变化ΔV，G为IV信号转换电路的增益，传感器检测模块的IV信号转换增益G为150400；步骤3、提取传感器检测模块获取的电压变化ΔV，对电压变化ΔV进行分析，以分析出传感器检测模块中的模数转换器的抖动大小Δadc；Δadc计算公式，Vref为模数转换器的参考电压，模数转换器的参考电压Vref取值为1200mV，N为模数转换器的采样位数，这里假设使用的模数转换器的采样位数为16bit；步骤4、判断经传感器检测模块转换后的电压数据所对应的抖动大小是否小于Δadc，若小于，则统计抖动大小小于Δadc的持续时长t，若传感器检测模块中模数转换器所对应的抖动大小小于Δadc的持续时长t大于设定的时长，则对传感器检测模块检测出的电压数值进行标定。
3.根据权利要求2所述的一种气体传感器自动测试系统，其特征在于：所述环境参数干扰补偿模块对不同的温度下的传感器检测模块输出电压的实验数据进行融合分析，以建立温度补偿模型的方法，具体步骤如下：步骤Q1、在标准湿度环境下，对传感器检测模块所在的环境温度以固定速度进行升温，v1=0.5℃/min；步骤Q2、等间隔时间段提取当前温度下的传感器输出模块输出的电压数值；步骤Q3、将各温度下的传感器输出的电压数值绘制成温度
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电压特征曲线图；步骤Q4、根据温度
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电压特征曲线图，模拟出与温度
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电压特征曲线最接近的温度与电压的表达式，即，为温度补偿系数，为预设的标准温度，实验过程中取值为25℃，为预设的标准温度和湿度下所对应的传感器检测模块输出的电压，U为传感器检测模块在标准湿度和T温度下输出的电压数值，为单位时间内温度上升梯度，...

【专利技术属性】
技术研发人员：余敏，
申请(专利权)人：深圳市瑞达同生科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：