一种旁热式半导体型气敏传感器测试装置的制作方法

1.本实用新型属于气敏传感器检测技术领域，尤其是一种旁热式半导体型气敏传感器测试装置。


背景技术：

2.随着化学工业的快速发展，易燃易爆及有毒有害气体种类增加，及时获知空气中目标气体的含量对避免爆炸、中毒事故非常重要。因此，各类气体检测仪被广泛应用于环境监测中。气体检测仪的核心元件是气敏传感器，按原理可分为催化燃烧型、电化学型、半导体型等。半导体气敏传感器以金属氧化物半导体为基础材料，当被测气体在该半导体表面吸附后，引起其电学特性(如电导率)发生变化并产生相关信号，电路将这些信号转换成电信号，根据电信号的强弱就可以对被测气体进行识别并获知浓度信息。典型的半导体气敏传感器由加热丝、测量电极、金属氧化物和陶瓷材料构成，所使用的的金属氧化物主要有二氧化锡(sno2)、氧化锌(zno)、二氧化钛(tio2)、氧化铁(fe2o3)等。
3.气敏传感器是用来检测气体浓度和成分的传感器，它对于环境保护和安全监督方面起着极重要的作用。气敏传感器是暴露在各种成分的气体中使用的，由于检测现场温度、湿度的变化很大，又存在大量粉尘和油雾等，所以其工作条件较恶劣，而且气体对传感元件的材料会产生化学反应物，附着在元件表面，往往会使其性能变差。所以对气敏传感器有下列要求：能够检测报警气体的允许浓度和其他标准数值的气体浓度，能长期稳定工作，重复性好，响应速度快，共存物质所产生的影响小等。
4.半导体气敏传感器因其测量极限浓度小、灵敏度高、响应恢复时间短、价格低廉等优点，已被大范围推广应用。近年来，我国气体检测仪生产企业数量增长迅速，气敏传感器测试装置是其产品质量的重要质控设备，需求量巨大；同时，我国高校、科研院所中研发气敏传感器的课题组众多，气敏传感器测试装置也成为重要的科研用设备。
5.目前气敏传感器测试过程中主要有以下难点：一，气敏传感材料对气体容易产生吸附作用，导致不同气体进行测试实验时，需要长时间通入待测气体，导致响应时间过长，此外长时间通入敏感气体后，也会造成气敏材料的过度损耗；二，当测试多种混合气体时，由于密度不同、流量过低等原因，会造成气体反应腔内气体无法在短时间内混合均匀，造成实验结果滞后或偏差；三，气敏材料的性能和温度有很大关联，传统的数模温度采样模块由于体积大、布局结构差等原因，难以测量气敏材料所在环境的真实温度，造成实验数据误差；四，模拟信号采集转化成数字信号传入上位机的过程中，线路上会造成干扰和，此外在模拟信号长距离传递过程中会在数据线上产生数据误差，影响测量结果；五，传统的气敏材料测试模块往往只能针对气体进行实验，无法对易挥发的液化进行测试。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提出一种旁热式半导体型气敏传感器测试装置，解决了待测气体为两种以上的多种混合气体时由于密度原因无法充分混合的
难题，同时也加快了气体的混合摇匀速度，减少气敏材料的过度损耗。
7.本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
8.一种旁热式半导体型气敏传感器测试装置，包括基座、固定边框和腔体，所述腔体两侧通过水平方向连接杆与固定边框旋转连接，用于腔体沿水平方向轴向旋转，固定边框通过竖直方向连接杆与基座旋转连接，用于固定边框及腔体沿竖直方向轴向旋转，水平方向连接杆和竖直方向连接杆上分别设置顶丝，分别用于限制腔体的轴向旋转和固定边框的轴向旋转。
9.而且，所述腔体包括球形外壳和固定平台，球形外壳底部与固定平台的侧壁螺纹连接。
10.而且，所述球形外壳顶部设有若干气体输入阀，若干气体输入阀呈圆周分布，并且相邻气体输入阀之间的距离相同。
11.而且，所述固定平台顶部固装液体蒸发池，铂电阻温度传感器、温度检测模块和若干风扇，固定平台底部固装主板和废气收集阀，其中主板串联温度检测模块和铂电阻温度传感器，用于铂电阻温度传感器和温度检测模块的供电以及收集铂电阻温度传感器的检测信息，主板分别连接若干风扇，用于若干风扇的供电、开关控制及转速调节，铂电阻温度传感器的数据线外部包有金属抗干扰屏蔽网。
12.而且，所述液体蒸发池通过支架固装在固定平台中央，液体蒸发池底部固装加热棒，加热棒与主板电连接，主板用于加热棒的开关控制。
13.而且，所述液体蒸发池的周围均匀设置有若干测试底座，测试底座为插拔式，用于气敏材料传感器的安装，测试底座与主板连接。
14.本实用新型的优点和积极效果是：
15.1、本实用新型包括基座、固定边框和腔体，腔体两侧通过水平方向连接杆与固定边框旋转连接，固定边框通过竖直方向连接杆与基座旋转连接，解决了待测气体为两种以上的多种混合气体时由于密度原因无法充分混合的难题，同时也加快了气体的混合摇匀速度，减少气敏材料的过度损耗。同时水平方向连接杆和竖直方向连接杆上分别设置顶丝，实现了腔体的轴向旋转和固定边框的轴向旋转的限制作用。
16.2、本实用新型的腔体顶部设有若干均匀分布的气体输入阀，能够连接多种待测气体。
17.3、本实用新型的固定平台上设有液体蒸发池，通过液体蒸发池底部的加热棒对液体蒸发池的易挥发液体进行加热，形成气体，便于本实用新型检测；固定平台上设有气敏材料传感器，能够同时检测多种混合气体；固定平台上还设有若干风扇，风扇由主板进行供电并控制其开关和转速大小，实现腔体内部气体的快速混合。
18.4、本实用新型固定平台上的气敏材料传感器与主板连接，其接线短，减少了模拟信号的传输距离，从而减少了气敏材料电模拟信号传输的干扰和误差，同时铂电阻温度传感器和温度检测模块设置于固定平台上，更接近气敏传感器的真实温度，并且铂电阻温度传感器数据线外部的屏蔽网减少了温度信号数据传输的干扰和误差。
附图说明
19.图1为本实用新型的结构图；
20.图2为本实用新型腔体的俯视图。
21.1-基座；2-固定边框；3-腔体；4-水平方向连接杆；5-竖直方向连接杆；6-顶丝；7
‑ꢀ
球型外壳；8-固定平台；9-气体输入阀；10-液体蒸发池；11-铂电阻温度传感器；12-温度检测模块；13-风扇；14-主板；15-废气收集阀；16-加热棒；17-测试底座。
具体实施方式
22.以下结合附图对本实用新型做进一步详述。
23.一种旁热式半导体型气敏传感器测试装置及方法，如图1所示，包括基座1、固定边框2 和腔体3，所述腔体两侧通过水平方向连接杆4与固定边框旋转连接，用于腔体沿水平方向轴向旋转，固定边框通过竖直方向连接杆5与基座旋转连接，用于固定边框及腔体沿竖直方向轴向旋转，水平方向连接杆和竖直方向连接杆上分别设置顶丝6，分别用于限制腔体的轴向旋转和固定边框的轴向旋转。
24.腔体包括球形外壳7和固定平台8，球形外壳能够将气体快速均匀地充满腔体，并且球形外壳的材质为玻璃，能够观察安装在固定平台上的各个器件，同时球形外壳底部与固定平台的侧壁螺纹连接。
25.如图2所示，球形外壳顶部设有三个气体输入阀9，气体输入阀能够连接多种待测气体，三个气体输入阀呈圆周分布，并且相邻气体输入阀之间的距离相同。
26.固定平台顶部固装液体蒸发池10，铂电阻温度传感器11、温度检测模块12和两个风扇 13，固定平台底部固装主板14和废气收集阀15，其中主板串联温度检测模块和铂电阻温度传感器，用于铂电阻温度传感器和温度检测模块的供电以及收集铂电阻温度传感器的检测信息，主板分别连接若干风扇，用于两个风扇的供电、开关控制及转速调节，两个风扇对称设置，用于腔体内气体的快速混合。
27.液体蒸发池通过支架固装在固定平台中央，液体蒸发池底部固装加热棒16，可以加热易蒸发液体，同时加热棒与主板电连接，主板用于加热棒的开关控制。
28.液体蒸发池的周围均匀设置有六个测试底座17，测试底座为插拔式，用于气敏材料传感器的安装，测试底座与主板连接，可以同时测量六个气敏元件，供同时进行六个气敏传感器的数据对比试验。
29.铂电阻温度传感器安装于气敏材料传感器距离小于1cm的位置，铂电阻温度传感器的数据线外部包有金属抗干扰屏蔽网。
30.废气收集阀位于平台下端中央位置，废气收集阀下端连接抽气泵，实现气体抽取功能，加快腔体内气体的混合速度。抽气泵末端连接集气球或净化装置，实现废气的排除净化功能。
31.本实用新型的工作过程为：
32.操作人员需要根据待测物选择气敏材料传感器类型。气敏材料传感器分别有两个输入端和两个输出端，将这四个信号端插接在测试底座上，完成信号的检测功能。
33.当待测物为气体时，首先需要将待测气体充分混匀并充满腔体。将固定平台外围螺纹涂抹航空密封脂，再将固定平台与球形外壳螺纹连接，实现腔体的密闭。球形外壳顶部的气体输入阀分别接入待测气体，废气收集阀下端连接抽气泵，抽气泵末端连接集气球或净化装置。所有接口处涂抹航空密封脂，保持接口密封。
34.打开气体输入阀和抽气泵开关，当腔体内部充满被测气体时，关闭气体输入阀和抽气泵开关，打开主板上的风扇、加热开关，摇动腔体，使腔体在两个自由度内转动，完成气体的充分混合，开始气体检测实验。
35.当待测物为易挥发液体时，关闭腔体上端气体输入阀，将待测易挥发液体倒入蒸发池。旋紧与基座连接的数值方向连接杆顶丝，限制边框围绕连接杆在基座上方的转动。固定平台外围螺纹涂抹航空密封脂，将固定平台与球形外壳螺纹连接，实现腔体的密闭，螺纹连接过程中保持平台的水平，放置蒸发池内液体不向外散落。旋紧腔体与边框连接处的两端水平方向连接杆顶丝，限制腔体围绕两个连接杆在边框内的转动。废气收集阀下端连接抽气泵，抽气泵末端连接集气球或净化装置。所有接口处涂抹航空密封脂，保持接口密封。
36.打开抽气泵开关，打开主板上的风扇开关、加热开关，完成气体的充分混合，开始气体检测实验。
37.需要强调的是，本实用新型所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本实用新型包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本实用新型保护的范围。