一种氢浓度传感器的快速测试标定装置及标定方法与流程

1.本发明属于氢安全测试领域，尤其是涉及一种氢浓度传感器的快速测试标定装置及标定方法。


背景技术：

2.氢气是易燃易爆的气体，与空气混合极易发生爆炸。氢气泄漏是火灾爆炸的重大危险源。随着氢能产业的发展，氢气在各领域的应用越来越广泛，氢气安全问题也显得越发重要。
3.氢检测技术作为氢能源开发利用的基础性关键技术之一，它的研究和开发变得越来越重要。为实时监测工作环境中的氢气浓度，在氢气浓度超出预定值时发出警报以采取措施预防危险发生，需要使用氢浓度传感器实时准确地监测氢气浓度，而且氢浓度传感器布置位置受到多种环境等因素影响，结构复杂，对操作人员的要求度高。
4.氢浓度传感器的性能对于保障氢安全至关重要，需要确保氢浓度传感器测试值的准确。为此本专利开发一种氢浓度传感器的快速测试标定装置及标定方法，测试氢浓度传感器的精度并对其进行标定。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明旨在提出一种氢浓度传感器的快速测试标定装置，以解决现有技术的的结构复杂、操作繁琐的问题。
6.为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
7.一种氢浓度传感器的快速测试标定装置，包括密封防爆箱、标气配置单元、空气吹扫单元、排气单元、控制系统和供电单元，所述密封防爆箱一侧分别固定连通至标气配置单元、空气吹扫单元，另一侧固定连通至排气单元，所述密封防爆箱、标气配置单元、空气吹扫单元、排气单元均信号连接至控制系统，所述密封防爆箱、标气配置单元、空气吹扫单元、排气单元、控制系统均电连接至供电单元。
8.进一步的，所述密封防爆箱包括箱体、被测支架、压力传感器和温湿度传感器，所述箱体为长方体中空结构，所述箱体内壁底部固定连接压力传感器和温湿度传感器，所述箱体内壁一侧固定连接被测支架，被测支架用于放置被测氢浓度传感器，压力传感器、温湿度传感器、被测氢浓度传感器均信号连接至控制系统。
9.进一步的，所述标气配置单元包括氢气分割器、流量控制器和一号电磁阀，所述流量控制器的一端固定连通至氢气分割器，所述流量控制器的另一端固定连通至一号电磁阀的一端，所述一号电磁阀的另一端固定连通至箱体内部，并位于被测支架底部，所述氢气分割器、流量控制器和一号电磁阀均信号连接至控制系统。
10.进一步的，所述空气吹扫单元包括过滤器和二号电磁阀，所述二号电磁阀的一端连通至过滤器，另一端固定连通至箱体内部，二号电磁阀信号连接至控制系统。
11.进一步的，所述排气单元包括三号电磁阀、抽风组件和放空口，所述抽风组件的一
端固定连通至三号电磁阀的一端，所述抽风组件的一端外设放空口，所述三号电磁阀的另一端固定连通至箱体内部，三号电磁阀、抽风组件均信号连接至控制系统。
12.相对于现有技术，本发明所述的一种氢浓度传感器的快速测试标定装置具有以下优势：
13.(1)本发明所述的一种氢浓度传感器的快速测试标定装置，结构简单，设计合理，可采集被测氢浓度传感器的数据，并绘制标气浓度值和测试值曲线，进行氢浓度传感器标定，操作简单易行，经济实用，易于推广。
14.本发明的另一目的在于提出一种氢浓度传感器的快速测试标定方法，以模拟0％～4％内任意氢气浓度环境，安全可靠的进行氢浓度传感器精度测试和标定测试。
15.为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：
16.一种氢浓度传感器的快速测试标定方法，包括以下步骤：
17.s1、将被测氢浓度传感器放置在被测支架上；
18.s2、控制系统控制氢气分割器输出氢气，控制流量控制器的标气流量，打开一号电磁阀使标气进入箱体，并吹向被测氢浓度传感器；
19.s3、控制系统控制开启压力传感器、温湿度传感器、被测氢浓度传感器，压力传感器、温湿度传感器、被测氢浓度传感器分别将数据传送给控制系统，控制系统与氢气分割器输出的氢气浓度进行比较，确定被测氢浓度传感器精度是否满足要求；
20.s4、根据被测氢浓度传感器参数，控制系统控制标气配置单元中的氢气分割器，输出氢气，依次读取被测氢浓度传感器的检测值，绘制标气浓度值和测试值曲线，进行氢浓度传感器标定即可。
21.相对于现有技术，本发明所述的一种氢浓度传感器的快速测试标定方法具有以下优势：
22.(1)本发明所述的一种氢浓度传感器的快速测试标定方法，安全可靠、准确地测量氢浓度传感器的精度，可实现0％～4％范围内任意氢气浓度下氢浓度传感器的测试，具备空气吹扫、压力测量、温湿度测量、保压测试、防爆等功能，从而可快速标定氢浓度传感器。
附图说明
23.构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
24.图1为本发明实施例所述的一种氢浓度传感器的快速测试标定装置及标定方法整体结构过程图；
25.图2为本发明实施例所述的一种氢浓度传感器的快速测试标定装置及标定方法控制流程图。
26.附图标记说明：
27.1、密封防爆箱；11、箱体；12、被测支架；13、压力传感器；14、温湿度传感器；2、标气配置单元；21、氢气分割器；22、流量控制器；23、一号电磁阀；3、空气吹扫单元；31、过滤器；32、二号电磁阀；4、排气单元；41、三号电磁阀；42、抽风组件；43、放空口；5、控制系统；6、被测氢浓度传感器。
具体实施方式
28.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
29.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
30.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
31.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
32.如图1至图2所示，一种氢浓度传感器的快速测试标定装置，包括密封防爆箱1、标气配置单元2、空气吹扫单元3、排气单元4、控制系统5和供电单元，所述密封防爆箱1一侧分别固定连通至标气配置单元2、空气吹扫单元3，另一侧固定连通至排气单元4，所述密封防爆箱1、标气配置单元2、空气吹扫单元3、排气单元4均信号连接至控制系统5，所述密封防爆箱1、标气配置单元2、空气吹扫单元3、排气单元4、控制系统5均电连接至供电单元。本氢浓度传感器的快速测试标定装置，结构简单，设计合理，可采集被测氢浓度传感器的数据，并绘制标气浓度值和测试值曲线，进行氢浓度传感器标定，操作简单易行，经济实用，易于推广。
33.在实际标定时，所述控制系统5控制标气配置单元2中的氢气分割器21实现一定浓度标气的配置，控制标气配置单元2中的流量控制器22使标气流量达到设定要求，控制标气配置单元2中的一号电磁阀23实现标气进入密封防爆箱1。所述控制系统5控制空气吹扫单元3中的二号电磁阀32实现空气进入密封防爆箱1。所述控制系统5控制所述排气单元4中的三号电磁阀41实现气体流出密封防爆箱1，控制排气单元4中的抽风组件42实现密封防爆箱1内气体流动。控制系统5采集密封防爆箱1内压力传感器13的压力数据、温湿度传感器14温度和湿度数据、被测氢浓度传感器6的氢气浓度数据。所述供电单元与所述密封防爆箱1、所述标气配置单元2、所述空气吹扫单元3、所述排气单元4和所述控制系统5连接，供电单元为所述密封防爆箱1、所述标气配置单元2、所述空气吹扫单元3、所述排气单元4和所述控制系统5供电。
34.所述密封防爆箱1包括箱体11、被测支架12、压力传感器13和温湿度传感器14，所述箱体11为长方体中空结构，所述箱体11用于提供密封防爆的测试环境，所述箱体11内壁底部固定连接压力传感器13和温湿度传感器14，所述压力传感器13用于测量箱体11中气体压力。所述温湿度传感器14用于测量箱体11中气体的温度和湿度。所述箱体11内壁一侧固
定连接被测支架12，被测支架12用于放置被测氢浓度传感器6，压力传感器13、温湿度传感器14、被测氢浓度传感器6均信号连接至控制系统5，在实际使用时，压力传感器13和温湿度传感器14均为现有技术，被测支架12、压力传感器13、温湿度传感器14均安装在箱体11中。被测支架12用于放置测试的氢浓度传感器。
35.所述标气配置单元2包括氢气分割器21、流量控制器22和一号电磁阀23，所述流量控制器22的一端固定连通至氢气分割器21，所述流量控制器22的另一端固定连通至一号电磁阀23的一端，所述一号电磁阀23的另一端固定连通至箱体11内部，并位于被测支架12底部，所述氢气分割器21、流量控制器22和一号电磁阀23均信号连接至控制系统5，氢气分割器21、流量控制器22和一号电磁阀23，均为现有技术，在实际标定时，标气配置单元2包括顺次连接的氢气分割器21、流量控制器22和一号电磁阀23，一号电磁阀23出口通过管路与箱体11连接。氢气分割器21用于配置一定浓度的标准氢气。流量控制器22用于控制标准氢气排出的流量。一号电磁阀23通过通断控制标准氢气的排出。
36.所述空气吹扫单元3包括过滤器31和二号电磁阀32，所述二号电磁阀32的一端连通至过滤器31，另一端固定连通至箱体11内部，二号电磁阀32信号连接至控制系统5，二号电磁阀32为现有技术，在实际标定时，空气吹扫单元3包括顺次连接的过滤器31和二号电磁阀32。二号电磁阀32出口与所述箱体11连接。过滤器31用于过滤进入箱体11空气中的杂质。二号电磁阀32通过通断控制箱体11内空气的进入。
37.所述排气单元4包括三号电磁阀41、抽风组件42和放空口43，所述抽风组件42的一端固定连通至三号电磁阀41的一端，所述抽风组件42的一端外设放空口43，所述三号电磁阀41的另一端固定连通至箱体11内部，三号电磁阀41、抽风组件42均信号连接至控制系统5，三号电磁阀41、抽风组件42均为现有技术，在实际标定时，排气单元4包括顺次连接的三号电磁阀41、抽风组件42和放空口43。三号电磁阀41入口与所述箱体11连接。所述的三号电磁阀41通过通断控制箱体11内气体的排出。所述抽风组件42实现试验箱内气体的流动。
38.一种氢浓度传感器的快速测试标定方法，包括以下步骤：
39.s1、将被测氢浓度传感器6放置在被测支架12上；试验时，首先将被测氢浓度传感器6放置在被测支架12上。通过控制系统5打开空气吹扫单元3中的二号电磁阀32和排气单元4中的三号电磁阀41，再打开排气单元4中的抽风组件42对箱体11进行空气吹扫。
40.s2、控制系统5控制标气配置单元2中的氢气分割器21输出一定浓度的标准氢气，控制标气配置单元2中的流量控制器22达到测试要求的标气流量，打开标气配置单元2中的一号电磁阀23使标气进入箱体11，并吹向被测氢浓度传感器6；
41.s3、控制系统5控制开启压力传感器13、温湿度传感器14、被测氢浓度传感器6，压力传感器13、温湿度传感器14、被测氢浓度传感器6分别将数据传送给控制系统5，控制系统5与氢气分割器21输出的氢气浓度进行比较，确定被测氢浓度传感器6精度是否满足要求；在实际测定时，控制系统5通过压力传感器13、温湿度传感器14采集箱体11内压力、温度、湿度数据，并采集被测氢浓度传感器6数据，与所述标气配置单元2中氢气分割器21输出的氢气浓度进行比较，确定被测氢浓度传感器6精度是否满足要求；
42.s4、根据被测氢浓度传感器6量程等参数，控制系统5控制标气配置单元2中的氢气分割器21，在0％～4％范围内从低到高输出不同浓度的标准氢气，依次读取被测氢浓度传感器6的检测值，绘制标气浓度值和测试值曲线，进行氢浓度传感器标定即可。
43.实施例1
44.试验时，首先将被测的氢浓度传感器放置在所述的被测氢浓度传感器支架上。通过控制系统5打开空气吹扫单元3中的电磁阀32和排气单元中4的电磁阀41，再打开排气单元4中的抽风组件42对箱体11进行空气吹扫，置换箱体11内为新鲜空气。
45.根据测试工况，在环境温度、湿度、压力下，如温度25℃、湿度60％rh、101kpa。通过控制系统5控制标气配置单元2中的氢气分割器21输出一定浓度的标准氢气，如1000ppm，通过控制系统5控制标气配置单元2中的流量控制器22达到测试要求的标气流量，如5ml/min，通过控制系统5打开标气配置单元2中的电磁阀23使标气进入箱体11，并直接吹向被测试的氢浓度传感器。
46.控制系统5采集箱体11内压力、温度、湿度数据，并采集氢浓度传感器数据，与所述标气配置单元2中氢气分割器21输出的氢气浓度进行比较，确定被测的氢浓度传感器精度是否满足要求。如氢气分割器21输出的氢气浓度为1000ppm，被测氢浓度传感器读数为995ppm，则存在偏差5ppm，将读数995ppm标定为1000ppm。
47.同上根据被测氢浓度传感器量程等参数，所述控制系统5控制标气配置单元2中的氢气分割器21，在0％～4％范围内从低到高输出不同浓度的标准氢气，如100ppm、200ppm、500ppm、1000ppm、2000ppm、5000ppm、10000ppm等，依次读取氢浓度传感器的检测值，绘制标气浓度值和测试值曲线，进行氢浓度传感器标定。
48.上述测试温度、湿度、压力为环境温度、环境湿度、环境压力，可将本装置放置于环境仓内模拟不同的温度、湿度和压力，如温度40℃、湿度80％rh、压力80kpa，测试氢浓度传感器在不同工况下的读数，与标气浓度比较，进行标定。
49.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。