本發明涉及氣體傳感器測試技術領域，更具體地，涉及一種氣體傳感器測試裝置以及氣體傳感器測試方法。

背景技術：

氣體傳感器用于檢測氣體的種類或者測量氣體的濃度。氣體傳感器的測試精度是至關重要的指標。氣體傳感器的出廠測試是關鍵的工序。

目前氣體傳感器測試一般是在氣體傳感器測試箱(或測試盒)中完成。測試時，需要將氣體傳感器放置到測試箱中，把整個測試箱充滿目標氣體，使氣體傳感器處在目標氣體氣氛中完成測試。整個過程幾乎都需要手動操作完成。這樣測試方法存在以下幾個問題：一是浪費氣體，氣體傳感器探測到的目標氣體的量是很小的，不需要整箱的目標氣體，但測試時需要將目標氣體充滿箱體；二是浪費時間，要使得測試箱充滿一定濃度的目標氣體，要把測試箱內的空氣或其他氣體置換干凈，置換過程需要很長時間，測試效率較低；三是這種測試方法對測試箱的密封性要求較高，否則出現泄漏就很難保證目標氣體的精確的濃度。采用這種方法進行測試，非常不利于測量氣體傳感器的響應時間、重復性等重要參數，難以滿足大出貨量的要求。

此外，大部分程序需要人工操作。對于測量高濃度有毒有害或爆炸性氣體，這種測試方法對人身安全有潛在的危害。

技術實現要素：

本發明的一個目的是提供一種氣體傳感器測試裝置的新技術方案。

根據本發明的第一方面，提供了一種氣體傳感器測試裝置。該裝置包括：配氣裝置，所述配氣裝置用于配置并且提供測試氣體；送氣裝置，所述送氣裝置用于將所述測試氣體進行分配，所述送氣裝置包括進氣板和出氣板，所述進氣板和所述出氣板密封連接在一起以在它們內部形成腔體，所述進氣板具有用于連通所述腔體與所述配氣裝置的進氣孔，所述出氣板具有用于連通所述腔體與氣體傳感器的入孔的出氣孔，所述出氣孔為多個；以及信號采集裝置，所述信號采集裝置用于采集所述氣體傳感器的感應信號。

可選地，還包括控制裝置，所述控制裝置用于根據測試請求，控制所述配氣裝置以配置并且提供測試氣體，控制送氣裝置以使多個所述氣體傳感器的入孔與多個所述出氣孔對應，以及控制信號采集裝置以采集所述氣體傳感器的感應信號。

可選地，還包括調節裝置，所述調節裝置用于調節所述出氣孔與所述氣體傳感器之間的相對位置。

可選地，所述調節裝置為PLC三軸步進電機，所述PLC三軸步進電機用于調節所述送氣裝置的位置。

可選地，所述配氣裝置包括多個儲氣裝置，每個所述儲氣裝置通過質量流量控制器進行出氣流量的控制。

可選地，所述進氣孔的孔徑為4-10mm。

可選地，所述出氣孔的孔徑為1-4mm。

根據本發明的另一方面，提供一種氣體傳感器的測試方法。該方法包括：

S1、獲取測試請求，并將所述測試請求與數據庫中的關鍵詞進行比對，根據比對結果讀取相應的控制程序；

S2、根據所述控制程序對氣體傳感器進行測試，包括：

將多個氣體傳感器的入孔靠近出氣孔，所述入孔與所述出氣孔一一對應；

配置設定濃度的測試氣體，向多個出氣孔輸送測試氣體，以使測試氣體與氣體傳感器的敏感區接觸；

間隔設定時間采集氣體傳感器對所述測試氣體的感應信號。

可選地，在S2步驟中，根據所述控制程序對所述氣體傳感器進行線性測試。

可選地，在S2步驟中包括調整所述入孔與所述出氣孔之間的相對位置，以使二者的豎直距離為1-10mm,并且所述出氣孔的中心到所述入孔的中心的水平距離為所述入孔的半徑的2-3倍。

本發明的發明人發現，在現有技術中，氣體傳感器測試一般是在氣體傳感器測試箱中完成，且大部分程序需要人工操作。對于測量高濃度有毒有害或爆炸性氣體，這種測試方法對人身安全有潛在的危害。而且這種方式浪費測試氣體，測試效率低并且對測試項的密封要求高。因此，本發明所要實現的技術任務或者所要解決的技術問題是本領域技術人員從未想到的或者沒有預期到的，故本發明是一種新的技術方案。

通過以下參照附圖對本發明的示例性實施例的詳細描述，本發明的其它特征及其優點將會變得清楚。

附圖說明

被結合在說明書中并構成說明書的一部分的附圖示出了本發明的實施例，并且連同其說明一起用于解釋本發明的原理。

圖1是本發明實施例的送氣裝置的結構示意圖。

圖2是本發明實施例的送氣裝置另一個角度的結構示意圖。

圖3是本發明實施例的送氣裝置的分解圖。

圖4-7是本發明實施例的送氣裝置的剖視圖。

圖8是本發明實施例的氣體傳感器測試裝置的結構示意圖。

圖中，10：送氣裝置；11：進氣板；12：出氣板；13：進氣孔；14：出氣孔；15：腔體；16：墊片；17：挖槽；18：環形框架；19：O型圈；20：配氣裝置；21：CO氣體鋼瓶；22：新鮮空氣鋼瓶；23：減壓閥；24：質量流量控制器；25：輸出管道；26：CO氣體傳感器；27：PLC三軸步進電機；28：敏感區；30：信號采集裝置。

具體實施方式

現在將參照附圖來詳細描述本發明的各種示例性實施例。應注意到：除非另外具體說明，否則在這些實施例中闡述的部件和步驟的相對布置、數字表達式和數值不限制本發明的范圍。

以下對至少一個示例性實施例的描述實際上僅僅是說明性的，決不作為對本發明及其應用或使用的任何限制。

對于相關領域普通技術人員已知的技術、方法和設備可能不作詳細討論，但在適當情況下，所述技術、方法和設備應當被視為說明書的一部分。

在這里示出和討論的所有例子中，任何具體值應被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制。因此，示例性實施例的其它例子可以具有不同的值。

應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步討論。

為了至少解決上述技術問題之一，本發明提供一種氣體傳感器測試裝置。該裝置可以用來進行氣體傳感器的測試。根據測試結果可以進行氣體傳感器的校準。該裝置包括：配氣裝置20、送氣裝置10和信號采集裝置30。配氣裝置20用于配置并且提供測試氣體。送氣裝置10用于將測試氣體進行分配。送氣裝置10包括進氣板11和出氣板12。進氣板11和出氣板12密封連接在一起以在它們內部形成腔體15。進氣板11具有用于連通腔體15與配氣裝置20的進氣孔13。出氣板12具有用于連通腔體15與氣體傳感器的入孔的出氣孔14，出氣孔14為多個。信號采集裝置30用于采集氣體傳感器的感應信號。

在測量時，首先將氣體傳感器的入孔靠近出氣孔，以使測試氣體能夠接觸氣體傳感器的敏感區28。在此，敏感區28位于氣體傳感器的內部并且與入孔相對設置，入孔的孔徑通常為1-2mm。

然后，配氣裝置20按照設定的濃度和流速配置測試氣體，將測試氣體經由進氣孔輸送到送氣裝置10的腔體內，測試氣體再經由出氣孔14到達入孔中。

接下來，將測試氣體與敏感區28接觸，敏感區28產生感應信號，信號采集裝置采集該感應信號。

該測試裝置的腔體起到分配測試氣體的作用，腔體的容積較小，大大減小了測試氣體的浪費。并且由于容器小，故實現了測試氣體的快速置換，大大提高了測試效率。

此外，該測試裝置的送氣裝置10為板狀結構，具有連接方便并且方便形成密封的特點。

此外，該送氣裝置10可以進行氣體傳感器的批量測試。

圖8示出了本發明實施例的一種測試裝置。在該裝置中，配氣裝置20包括多個儲氣裝置。在每個儲氣裝置的輸出管道25設置有質量流量控制器24(MFC)。通過MFC控制每種氣體的出氣流量。出氣裝置例如是儲氣罐，通常情況下儲氣罐內存儲高壓氣體，故需通過減壓閥23進行減壓。氣體經由輸出管道25到達送氣裝置10的進氣孔13。

在一個例子中，通過控制裝置進行配氣裝置20的控制，例如，該控制裝置為基于Labview的系統，通過軟件編程控制各個輸出管道25的MFC，從而得到不同濃度不同流量的混合氣體。進一步提高了送氣的自動化程度。

該儲氣裝置可以通過質量流量控制器24實現所需測試氣體的種類、濃度的自動配置。提高了測試氣體的濃度的精確性。

圖1-7示出了本發明實施例的一種送氣裝置10，該送氣裝置10包括進氣板11和出氣板12。進氣板11和出氣板12密封連接在一起以在它們內部形成腔體15。進氣板11具有用于連通腔體15與進氣裝置的進氣孔13。出氣板12具有用于連通腔體15與氣體傳感器的出氣孔14，出氣孔14為多個。

在測試時，首先，將氣體傳感器的敏感區28靠近出氣孔14，敏感區28與出氣孔14一一對應，以便接收并感測來自出氣孔14的測試氣體；接下來，設定種類或者設定濃度的測試氣體通過進氣孔13進入腔體15中；然后，測試氣體充滿腔體15以置換掉空氣等其他氣體，再通過出氣孔14分配給各個氣體傳感器。

敏感區28是氣體傳感器中用于感測氣體的元件，敏感區28與測試氣體接觸后會輸出感應信號，例如，電壓信號等。

該送氣裝置10的腔體15起到分配測試氣體的作用，而不是用來容納氣體傳感器，大大減小了測試氣體的浪費。由于腔體15的容積小，實現了測試氣體的快速置換，大大提高了測試效率。該送氣裝置10包括進氣板11和出氣板12，板狀結構具有連接方便并且方便形成密封的特點。該送氣裝置10設置有多個送氣孔，可以進行氣體傳感器的批量測試。

如圖1-3所示，在該裝置中，進氣板11和出氣板12的外部輪廓為矩形。在此，進氣板11和出氣板12的形狀可以根據實際需要進行設置。例如，圓形、矩形、三角形等。進氣孔13位于進氣板11的幾何中心位置。該位置到各個出氣孔14的距離較平均，可以保證出氣孔14的氣體流速均衡，保證測試結果精確。

優選的是，進氣孔13的孔徑為4-10mm，該范圍的孔徑可以保證腔體15內氣體快速被置換掉，并能滿足多個氣體傳感器測試的要求。

進一步的，進氣孔13為多個，且多個進氣孔13均勻地布置在進氣板11上，這樣可以提高進氣速度，以使腔體15內氣體的置換更迅速。并且可以使出氣孔14的氣體流速更加均衡。

進氣板11和出氣板12的材質可以是但不局限于金屬、塑料、陶瓷、木質、橡膠等。可以采用注塑、鏜孔、沖壓、切割等方式進行成型。

在該實施例中，出氣孔14均勻地布置在出氣板12上。可以保證出氣孔14的氣體流速均衡，保證測試效果精準。優選的是，出氣孔14的孔徑為1-4mm。該范圍內的孔徑可以滿足測試要求，避免了孔徑過大造成氣體流失過快，進一步減少了測試氣體的浪費。在此，出氣孔14的形狀可以根據氣體傳感器的敏感區28的尺寸進行設置，只要滿足測試要求即可。

多個出氣孔14可以設置為具有相同的孔徑，以便于大批量測試同一型號的氣體傳感器。孔徑也可以設置為多組，不同組的孔徑不同，同一組的孔徑相同，這樣可以同時測試不同型號的多個氣體傳感器。

腔體15的形成有多種方式。在一個例子中，進氣板11和出氣板12中的至少一個具有挖槽17，進氣板11與出氣板12扣合在一起，挖槽17形成腔體15。在此，可以是在進氣板11或者出氣板12上設置有挖槽17，如圖4-5所示；也可以是在進氣板11或者出氣板12上均設置有挖槽17，兩個挖槽17相對設置以形成腔體15。在這種方式中，挖槽17可以與進氣板11或者出氣板12一體加工成型。并且該送氣裝置10結構簡單，在裝配時，只需要一道密封，即進氣板11與出氣板12之間的一道密封，降低了密封難度。

腔體15越大，則置換腔體15內氣體需要的時間越長，但可以緩沖測試氣體，便于在腔體15內形成均壓，以保證每個出氣孔14的氣體流速一致，使測試結果越精確；腔體15越小，則置換腔體15內氣體需要的時間越短，但易造成腔體15內壓力不均，造成出氣孔14的氣體流速不均，導致測試結果精確度降低。優選的是，挖槽17的深度為1-10mm。該深度兼顧了腔體15內氣體的置換時間以及出氣孔14的氣體流速，保證了測試效率以及測試精度。

在一個例子中，為了提高密封效果，在進氣板11和出氣板12上均設置有環形槽，該環形槽用于容納O型圈19，進氣板11與出氣板12通過O型圈19進行密封。O型圈19密封具有密封效果好，安裝方便的特點。

圖6提供了本發明的另一種送氣裝置10。該送氣裝置10還包括進氣板11、出氣板12和環形框架18。環形框架18被夾緊在進氣板11與出氣板12之間，這樣環形框架18的中空區域形成腔體15。但是，在這種結構中，在環形框架18與進氣板11以及環形框架18與出氣板12之間都需要形成密封，增加了密封的難度。可選的是，密封采用墊片16密封或者O型圈19密封。

在其他示例中，如圖7所示，進氣板11和出氣板12之間采用墊片16進密封。由于墊片16具有設定的厚度，故在裝配后，墊片16的中空區域可以形成腔體15。這樣，墊片16作為環形框架18，使裝置的結構進一步簡化，并且降低了密封難度。然而，墊片16的厚度不會做的很厚，腔體15的體積會受到限制。

信號采集裝置與敏感區28信號連接以采集氣體傳感器的感應信號。例如，電壓信號。理論上電壓信號與測試氣體的濃度成正比關系。通過測量多個濃度下的電壓信號，以檢驗是否成正比關系，從而對氣體傳感器進行校準。采集電壓信號進行校準的后期處理簡單，并且校準更加精確。

在一個例子中，測量裝置還包括調節裝置，調節裝置用于調節出氣孔與氣體傳感器之間的相對位置。氣體傳感器的敏感區28通常比較脆弱，如果出氣孔與敏感區28的距離太近或者敏感區28的角度放置不正確，出氣孔的氣流過大會造成敏感區28的損傷。因此，需通過調節裝置來調整出氣孔與氣體傳感器的相對位置，以達到既能滿足測試要求又能避免敏感區28收到損傷的目的。在此，調節裝置可以被配置為用于調節出氣孔的位置或者用于調節氣體傳感器的位置。

在一個例子中，調節裝置為PLC三軸步進電機27。送氣裝置10被設置在PLC三軸步進電機27上。該電機用于調節送氣裝置10的位置。在該例子中，PLC三軸步進電機27可以使送氣裝置10沿X軸、Y軸和Z軸方向移動，其中，X軸、Y軸即平行于敏感區28的二維方向，Z軸方向即垂直于敏感區28的方向。優選的是，出氣孔與入孔的豎直距離為1-10mm，即，沿Z軸方向的距離。并且出氣孔的中心到入孔的中心的水平距離為入孔的半徑的2-3倍，即，沿X軸和Y軸方向的距離。上述距離可以保證測試結果的準確性，并且敏感區28稍偏離出氣孔，避免受到損傷。

在一個例子中，為了實現自動控制，該測試裝置還包括控制裝置。該控制裝置用于根據測試請求，控制配氣裝置20以配置并且提供測試氣體。控制送氣裝置10以使多個氣體傳感器的入孔與多個出氣孔14連通，以及控制信號采集裝置30以采集氣體傳感器的感應信號。例如，根據氣體傳感器的種類確定測試方法、配置不同濃度的測試氣體、控制測試氣體的流量；根據氣體傳感器的入孔的尺寸以及敏感區28的性能調整入孔與出氣孔之間的相對位置；根據不同種類氣體傳感器的不同性能的測試要求設定對每種濃度的測試氣體測試時感應信號的采集時間和采樣頻率。

本發明還提供了一種氣體傳感器的測試方法。該方法包括：

S1、獲取測試請求，并將測試請求與數據庫中的關鍵詞進行比對，根據比對結果讀取相應的控制程序。例如，測試CO(一氧化碳)氣體傳感器時，輸入CO的測試請求，關鍵詞為：CO。控制程序控制配氣裝置20、送氣裝置10和信號采集裝置30進行相應的動作，以實現自動測試。例如，通過控制不同儲氣裝置的氣體流量控制測試氣體的濃度、根據測試要求控制每種濃度的測試氣體的輸出時間、根據采集信號的要求設定氣體傳感器在每種濃度的測試氣體中采集感應信號的時間以及調節出氣孔與氣體傳感器之間的相對位置等。上述各個動作形成設定的控制程序，以便于自動控制。

S2、根據控制程序對氣體傳感器進行測試，包括：

將多個氣體傳感器的入孔靠近出氣孔14，入孔與出氣孔14一一對應；在此，可以同時測量多個氣體傳感器。優選的是，在該步驟中包括調整入孔與出氣孔之間的相對位置，以使二者的豎直距離為1-10mm,并且出氣孔的中心到入孔的中心的水平距離為入孔的半徑的2-3倍。

配置設定濃度的測試氣體，向多個出氣孔14輸送測試氣體，以使測試氣體與氣體傳感器的敏感區28接觸；

間隔設定時間采集氣體傳感器對測試氣體的感應信號。

該方法可以實現氣體傳感器的自動測試和批量測試，減少了人工操作危險性，提高了測試效率。

在一個例子中，通過設置控制裝置的控制程序對氣體傳感器進行線性測試，以對氣體傳感器進行校準。線性測試的方法簡單并且準確度高，便于對氣體傳感器進行校準。例如，對于CO(一氧化碳)氣體傳感器26，測試其在設定濃度范圍內，例如測試范圍為0-1000ppm的線性關系。在此，需要采集CO氣體傳感器27對相同流量、不同濃度的CO氣體的感應信號。

在該測試中，配氣裝置20包括兩瓶鋼瓶氣體，其中，一個為濃度1000ppm的CO氣體鋼瓶21，余量為N₂氣體；另一個為新鮮空氣鋼瓶22，O₂含量為21％。通過控制兩瓶氣體的流量來輸送設定濃度的測試氣體。

例如，對控制裝置進行編程，以使配氣裝置20自動輸出總的氣體流量為2000ml/min，濃度分別為0ppm、100ppm、300ppm、500ppm、700ppm以及1000ppm的CO混合氣體。設定每種濃度的氣體的通氣時長以及信號采集的時刻。例如，通氣時長為60秒，設置在第30秒以后的時刻進行信號采集，采樣頻率為2次/秒，采集10秒。通常在每種濃度的氣體通氣開始時會先進行腔體內氣體的置換，需要一定時間才能將腔體中的其他氣體置換掉。由于開始通氣時氣體的濃度不穩定，因此不宜在通氣開始就進行信號采集。設置在第30秒以后的時刻進行信號采集，可以使采集的信號更準確。

信號采集結束后，對采集的電壓信號進行處理，看是否符合線性關系。并將處理結果與理論值進行比較，以進行氣體傳感器的校準。

該方法具有操作簡單，測試速度快的特點。并且能夠實現氣體傳感器的自動測試、批量測試。十分適用于工業化、大規模生產的要求。

雖然已經通過例子對本發明的一些特定實施例進行了詳細說明，但是本領域的技術人員應該理解，以上例子僅是為了進行說明，而不是為了限制本發明的范圍。本領域的技術人員應該理解，可在不脫離本發明的范圍和精神的情況下，對以上實施例進行修改。本發明的范圍由所附權利要求來限定。