一种气体传感器标定系统的制作方法

1.本实用新型涉及传感器标定领域，尤其涉及一种气体传感器标定系统。


背景技术：

2.一般气体传感器的输出与气体浓度和环境温度两个自由度有关，气体浓度是被测物理量，环境温度是干扰物理量，例如基于荧光猝灭原理的氧分压传感器，由于荧光物质在原理上具有温度依赖性，当温度发生变化时，其测量结果会产生误差或失真，造成整个氧分压传感器的失效，因此需要对氧分压传感器在工作温度范围和测量范围下进行标定，进行温度标定后可以补偿环境引起的温度变化，保证测量的准确性，即气体传感器标定的本质是不同温度下传感器原始模拟信号与给定量程内气体浓度的映射关系。并且只有该氧分压传感器在标定过的温度范围和测量范围下的测量结果才是有效且准确的，可见标定过程对涉及温度因素的氧分压传感器的研制极为重要。因此温度的控制对于涉及温度因素的气体传感器的标定工艺极为重要。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种气体传感器标定系统，可提高温度控制的准确性与均匀性，保证传感器测量结果的准确性，并进一步消除其它部件因温度变化带来的测量误差。、
4.为实现上述目的，本实用新型实施例提供一种气体传感器标定系统，作为其中一种实施方式，该气体传感器标定系统包括密封装置、温度控制装置、气体控制装置、气压检测装置、数据处理装置；
5.所述密封装置用于保持内部气压恒定，并用于容纳待标定气体传感器；
6.所述温度控制装置用于调节所述密封装置内部的温度；
7.所述气体控制装置与所述密封装置连接，用于切换所述密封装置内的气体类型及控制所述密封装置内的气压；
8.所述气压检测装置与所述密封装置连通，用于检测所述密封装置内的气压；
9.所述数据处理装置与所述待标定气体传感器连接，用于获取所述待标定气体传感器的数据，并根据所述密封装置内部的温度、所述待标定气体传感器的数据以及所述密封装置内的气压对所述待标定气体传感器进行标定；
10.其中，所述温度控制装置为液体介质型温度控制装置，所述密封装置放置于所述液体介质型温度控制装置中，以进行所述密封装置内部的温度调节。
11.作为其中一种实施方式，所述密封装置包括上盖和腔体，所述上盖上设置有至少一个真空连接组件以及多个气管连接头；其中，
12.所述上盖和所述腔体配合以形成密闭空间；
13.所述真空连接组件包括电连接器和机械连接头，所述电连接器用于实现所述数据处理装置与所述待标定气体传感器电连接以进行数据传输，所述机械连接头用于转接所述
电连接器，以增加所述电连接器距离所述上盖的高度；
14.所述多个气管连接头用于连接所述气体控制装置以及所述气压检测装置。
15.作为其中一种实施方式，所述密封装置还包括气体扰动装置，所述气体扰动装置设置于所述腔体内，用于扰动气体以实现所述密封装置内部温度均匀。
16.作为其中一种实施方式，所述密封装置内还设有温度传感器，用于检测所述密封装置内部的温度。
17.作为其中一种实施方式，所述密封装置还包括多个密封圈，所述腔体与所述上盖闭合处均包括对应的多个不同的台阶面，所述多个密封圈用于设置于所述多个不同的台阶面上进行多层密封。
18.作为其中一种实施方式，所述密封装置还包括固定支架，所述固定支架一端固定连接在所述上盖的下表面，所述待标定气体传感器和所述气体扰动装置设置于所述固定支架对应安装位上。
19.作为其中一种实施方式，所述固定支架的所述待标定气体传感器的对应安装位位于所述密封装置的居中位置。
20.作为其中一种实施方式，所述气体控制装置包括真空泵组和多组气瓶组；其中，
21.每组气瓶组包括气瓶、减压阀和双通阀，所述气瓶通过所述减压阀和所述双通阀与所述密封装置连通，每组气瓶组的所述气瓶用于装载不同种类的气体或不同浓度的同种气体，所述双通阀用于控制所述气瓶和所述密封装置之间气道开启或闭合；
22.所述真空泵组包括真空泵和三通阀，所述真空泵通过所述三通阀与所述密封装置连接，所述三通阀用于控制所述密封装置与所述真空泵或外部环境连通。
23.作为其中一种实施方式，所述气压检测装置还包括显示模块，所述显示模块用于实时显示所述气压检测装置检测的所述密封装置内的气压。
24.作为其中一种实施方式，所述液体介质型温度控制装置为水槽型温度控制装置，所述密封装置还包括悬挂结构，所述水槽型温度控制装置还包括可拆卸的悬挂支架，所述悬挂结构和所述悬挂支架用于将所述密封装置悬挂于所述水槽型温度控制装置的水槽内。
25.综上，本实用新型提供的气体传感器标定系统，通过使用液体介质进行温度的控制，可提高温度控制的准确性与均匀性，保证气体传感器测量结果的准确性，并通过将气体传感器整体设置在密封装置内进行标定，进一步消除其它部件因温度变化带来的测量误差，提升气体传感器的性能。
附图说明
26.图1为本实用新型一实施例提供的气体传感器标定系统的结构示意图。
27.图2为本实用新型一实施例提供的密封装置的立体图。
28.图3为图2示出的密封装置的截面图。
具体实施方式
29.应当理解，此次所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
30.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行
清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的范围。
31.需要说明，本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
32.请参考图1，图1为本实用新型一实施例提供的气体传感器标定系统的结构示意图。如图1所示，该气体传感器标定系统包括密封装置1、温度控制装置2、气体控制装置3、气压检测装置4、数据处理装置5；密封装置1用于保持内部气压恒定，并用于容纳待标定气体传感器；温度控制装置2用于调节密封装置1内部的温度；气体控制装置3与密封装置1连接，用于切换密封装置1内的气体类型及控制密封装置1内的气压；气压检测装置4与密封装置1连通，用于检测密封装置1内的气压；数据处理装置5与气压检测装置4连接，用于获取待标定气体传感器的数据，并根据密封装置1内部的温度、待标定气体传感器的数据以及密封装置1内的气压对待标定气体传感器进行标定；其中，温度控制装置2为水槽型温度控制装置，密封装置1放置于水槽型温度控制装置的水槽中，以进行密封装置1内部的温度调节。
33.具体地，标定过程中涉及温度因素的待标定气体传感器，以基于荧光猝灭原理的氧分压传感器为例进行具体工作说明。在相应的工作温度范围和测量范围内，通过恒定温度而改变氧分压以及恒定氧分压而改变温度两方面对基于荧光猝灭原理的氧分压传感器进行标定。第一步，通过气体控制装置3对密封装置1进行若干循环的抽真空和充纯氮操作，使密封装置1具备无氧的密闭环境，在稳定后通过数据处理装置5获取气压检测装置和待标定氧分压传感器在无氧环境下的数据。第二步，通过水槽型温度控制装置控制水槽内密封装置1内的温度为恒定温度10℃，并通过气体控制装置3依次往密封装置1内通入不同氧分压的气体，例如10％、20％、30％、40％、60％的氧气等，在稳定后通过数据处理装置5获取气压检测装置和待标定氧分压传感器在上述环境下的数据。第三步，改变第二步中的恒定温度，分别改为20℃、30℃、40℃、50℃，依次进行相同操作，获取相应的数据。第四步，数据处理装置依据获得的数据分析与待标定氧分压传感器较符合的标定模型，然后利用标定模型的公式计算得出标定系数，并将标定系数内置于氧分压传感器的软件算法中，完成标定过程。
34.值得一提的是，数据处理装置5与待标定气体传感器连接，用于获取待标定气体传感器的数据，并根据密封装置内部的温度、待标定气体传感器的数据以及密封装置内的气压对待标定气体传感器进行标定。其中，密封装置1内部的温度，可以通过待标定气体传感器内置的温度传感器模块进行获取，也可以是通过设置于密封装置1内的温度传感器进行获取，还可以是通过温度控制装置2进行获取，在此不作限定。同样，对于气压检测装置4，其可以通过直接或间接与数据处理装置5连接，传输检测到的气压数据至数据处理装置5，例如通过数据线连接，或者通过无线通信进行连接，当然还可以只进行气压检测，其检测到的气压数据通过手动输入至数据处理装置5。
35.需要说明的是，本实用新型的技术方案中，温度控制装置2除了是水槽型温度控制装置外，还可以是其它液体介质型的温度控制装置，不仅仅局限于水槽型温度控制装置。
36.请参考图1，在一实施方式中，气体控制装置3包括真空泵组和多组气瓶组(图1中
仅示出2组)。其中，第一组气瓶组包括气瓶31、减压阀32和双通阀33，气瓶31通过减压阀32和双通阀33与密封装置1连通。第二组气瓶组包括气瓶34、减压阀35和双通阀36，气瓶34通过减压阀35和双通阀36与密封装置1连通。气瓶31和气瓶34用于装载不同种类的气体或不同浓度的同种气体，双通阀(33和36)用于控制对应的气瓶和密封装置1之间气道开启或闭合。真空泵组包括真空泵37和三通阀38，真空泵37通过三通阀38与密封装置1连接，三通阀38用于控制密封装置1与真空泵37或外部环境连通。
37.在其它实施方式中，可以根据标定的实际需求增加气瓶组的个数，不仅仅局限于上述实施例所述的两组气瓶组。需要说明的是，气瓶中装的是标准气体，例如纯氮、纯氧、10％浓度氧、50％浓度氧等，而三通阀除了控制密封装置1与真空泵37连通，以用于实现真空外，还用于控制密封装置1与外部环境连通，容易理解的是，外部环境也可以等同为一个气瓶，该气瓶装载的是空气，根据标动的需要可进行连通选择通入空气。当然，也可以是用一个双通阀连接密封装置与外部环境，一个双通阀连接真空泵，此处不做限制，仅示出一优选方式。
38.请结合参考图2和图3，图2为本实用新型一实施例提供的密封装置的立体图，图3为图2示出的密封装置的截面图。如图2和图3所示，在一实施方式中，密封装置1包括上盖11、腔体12以及气体扰动装置19，上盖11上设置有至少一个真空连接组件14以及多个气管连接头15。上盖11和腔体12配合以形成密闭空间。气体扰动装置19设置于腔体内，用于保持密封装置1内部温度均匀。真空连接组件14包括电连接器和机械连接头，电连接器用于实现数据处理装置5与待标定气体传感器20电连接以进行数据传输，机械连接头用于转接电连接器，以增加电连接器距离上盖11的高度，多个气管连接头15用于连接气体控制装置3以及气压检测装置4。
39.具体地，气体扰动装置19可以为一个直流供电的风扇，也可以是多个直流供电的风扇，通过在密封装置1内设置气体扰动装置19，可以扰动密封装置1内的气体，提高温度的均匀性。真空连接组件14包括电连接器和机械连接头，电连接器用于实现数据处理装置5与待标定气体传感器电连接以进行数据传输，机械连接头用于转接电连接器，以增加电连接器距离上盖的高度，以防止电连接器接触到水槽中的介质，以提高安全性。并且真空连接组件14还可以用于数据处理装置5向待标定气体传感器20和/或气体扰动装置19供电。在整体性方面，真空连接组件14还可以很好的实现密封装置1的密封，例如，电连接器和机械连接头之间通过螺纹连接。
40.请参考图3，在一实施方式中，密封装置1还包括固定支架21，固定支架21一端固定连接在上盖11的下表面，待标定气体传感器20和气体扰动装置19设置于固定支架21对应安装位上。
41.具体地，固定支架21可以通过将待标定气体传感器20置于腔体12内的居中位置，也有利于温度测量的均匀性。当然，气体扰动装置19也可以独立设置于腔体12的其他位置，不限于和待标定气体传感器共同位于固定支架21上。
42.请参考图3，在一实施方式中，密封装置1还包括多个螺钉结构16，用于紧固连接上盖11和腔体12。
43.具体地，，螺钉结构16包括螺钉以及上盖11和腔体12上相应的螺钉孔。当然除了使用螺钉结构16外，还可以通过设置卡扣结构，紧固连接上盖11和腔体12。
44.请结合参考图3，在一实施方式中，密封装置1还包括多个密封圈(图3中仅示出两个，17和18)，腔体12与上盖11闭合处均包括对应的多个不同的台阶面，多个密封圈用于设置于多个不同的台阶面上进行多层密封。
45.具体地，根据密封装置1不同的结构，密封圈的结构也不同，例如，当密封装置1的横截面为圆形时，相应的密封圈为o型圈结构，当密封装置1的横截面为方形时，相应的密封圈为方形结构。通过多层密封圈的设置，有利于提高密封装置整体的密封性。
46.请结合参考图1
‑
图3，在一实施方式中，数据处理装置5通过真空连接组件14与待标定传感器20电连接，并与气压检测装置4电连接，以进行供电。
47.具体地，数据处理装置5可以是微处理器，也可以是计算机。数据处理装置5通过线缆连接真空处理组件，然后电连接至密封装置内的待标定传感器20以进行供电，数据处理装置5通过直接电连接气压检测装置4进行供电。当然，待标定传感器20和气压检测装置的供电不限于通过数据处理装置5，还可以是通过独立的电源模块分别进行供电。
48.在一实施方式中，密封装置1的尺寸与水槽型温度控制装置2的水槽相适应，以使密封装置1能够整体容纳于水槽内。
49.具体地，当密封装置1的尺寸与水槽型温度控制装置2的水槽的尺寸相适应，即密封装置1能够整体没入水槽内，此时密封装置1内的温度比较均匀，并且还可以通过采用金属材料的密封装置，如铝合金材料，其导热系数较高，有利于温度控制，且重量轻、价格较低。
50.在一实施方式中，气压检测装置4还包括显示模块，显示模块用于实时显示气压检测装置4检测的密封装置1内的气压。
51.具体地，气压检测装置4可以是数字压力表，通过气管连接头15(请参考图2)与密封装置4连通，实时显示密封装置1腔体内的气压，并将气压数据传输至数据处理装置5。
52.在一实施方式中，密封装置1还包括悬挂结构，水槽型温度控制装置2还包括可拆卸的悬挂支架，悬挂结构和悬挂支架用于将密封装置4悬挂于水槽型温度控制装置2的水槽内。
53.具体地，密封装置1的悬挂结构可以是设置于腔体12上或上盖11上的挂绳，或者是设置于腔体12上或上盖11上的挂钩，通过与水槽型温度控制装置2的可拆卸的悬挂支架相配合，使密封装置4可以悬挂于水槽内，避免密封装置4与水槽四周或底部接触，使受热不均匀。当然还可以采用其它方式将密封装置1实质的悬挂于水槽内，如在水槽底部设置无导热性或导热性低的支撑结构，避免密封装置接触水槽。
54.综上，本技术实施例提供的气体传感器标定系统包括密封装置、温度控制装置、气体控制装置、气压检测装置、数据处理装置；密封装置用于保持内部气压恒定，并用于容纳待标定气体传感器；温度控制装置用于调节密封装置内部的温度；气体控制装置与密封装置连接，用于切换密封装置内的气体类型及控制密封装置内的气压；气压检测装置与密封装置连通，用于检测密封装置内的气压；数据处理装置与待标定气体传感器连接，用于获取待标定气体传感器的数据，并根据密封装置内部的温度、待标定气体传感器的数据以及密封装置内的气压对待标定气体传感器进行标定；其中，温度控制装置为水槽型温度控制装置，密封装置放置于水槽型温度控制装置的水槽中，以进行密封装置内部的温度调节。本实用新型提供的气体传感器标定系统，通过使用液体介质进行温度的控制，可提高温度控制
的准确性与均匀性，保证气体传感器测量结果的准确性，并通过将气体传感器整体设置在密封装置内进行标定，进一步消除其它部件因温度变化带来的测量误差，提升气体传感器的性能。
55.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。