[实用新型]一种气体传感器标定装置

说明书

技术领域

本发明涉及气体传感器的标定装置 

 背景技术

用传感器对物质浓度进行测量一般利用的是传感器响应值与待测物质浓度间的关联关系。而传感器的零点及灵敏度在使用过程中不可避免地会发生漂移。为了获得更准确的测量值, 一般都要求测量前对传感器进行标定。( 如对测量准确度要求不高, 则在一定误差允许范围内, 可对标定频率适当放宽。)

标定需要用已知浓度的标准物质对传感器进行测量,对液体、固体物质而言, 标准物质浓度的获得相对较容易, 一般在实验室通过分析天平称量, 容量瓶定容就能做到。 而对低浓度的标准气体的获得相对麻烦, 一般都需要通过向获得计量认证的标准气体供应商购买。

标准气体供应商一般采用国际标准化组织推荐的称重法配制标准气体, 对低浓度的气体由于存在吸附平衡等问题,出厂前需要标定检验, 其检验的一般方法是气相色谱技术, 而气相色谱也需要更高级别的标准气体进行标定, 这里有误差传递的问题, 另外, 标准气体出厂后由于吸附,渗透等因素会使其浓度继续发生变化, 而客户对此变化不易察觉。 如客户用此不标准的”标准气”标定后的传感器进行测量无疑是不准确的。 

即使对传感器的标定是准确的, 如果传感器受环境影响较大(温湿度及干扰气体等),测量与标定时条件的不同也会引入较大的误差。  解决问题的一个方法是根据传感器的特点,对传感器的温度, 湿度, 压力等特性进行补偿, 该方法可在一定范围内提高传感器测量的准确性, 但对传感器性能的一致性, 稳定性的要求较高(补偿的前提是传感器的上述特性不随时间与环境的变化而变化)。 

化学分析方法可提供一种绝对测量标准,但为了获得准确的分析结果往往需要需要大量的气体,甚至会耗尽整瓶气体, 有没有更简单的绝对标准方法呢？ 

美国专利US4829809(Citytech 1989)揭示了一种气体电解分析装置与方法, 它将一电化学传感器置于已知体积的腔体中, 首先向腔体中通入未知浓度的待测气体, 标定时将腔体封闭, 由于传感器消耗气体而使其响应值不断降低, 根据Farady定律, 其电流以指数形式衰减, 根据传感器电流随时间变化曲线, 传感器初始响应电流, 腔体体积可求解传感器灵敏度及气体浓度。 该专利的价值在于提供了一种无需知道传感器灵敏度就可测量气体浓度的方法, 但该专利采用的方法是对腔体内气体进行电解分析, 腔体内气体混合不匀会引起较大的测量误差, 另外, 在计算过程中由于采用的是暂态电流, 对传感器信号质量要求很高, 很小的测量电流误差都会引起较大的计算偏差, 因而不适用于低浓度气体检测。 实际上, 该方法没有得到普遍地应用。

美国专利US4833909(Dragger, 1989)描述了一种类似的库仑分析装置。 

美国专利US6055840(Industrial Scientific corporation, 2000)描述了一种通过定量调整控制气体扩散通道阻力求解气体浓度的方法, 该方法需要知道待测气体的扩散系数及至少一个气体扩散通道的物理尺寸, 因而实际应用也不方便。 

Honeywell最近几年公开了多项传感器标定与自标定方法的专利（US7975525B2，US7661290B2，US2006/0266097A1，US2005/0262924A1，US7401493B2，US7581425B2，US7655186B2，US7071386B2, US6918281， US2006/0042351A1），Drager 最近也公开了几项传感器标定专利（US7704356B2， US7645362B2）， 这些专利的一个共同点就是它们都需要标准气体，只是产生标准气体的方法各有不同。如US7645362B2、US7645362B2、US2005/0262924A1在气路或传感器上整合电化学气体发生器；US7975525B2在气路中接一个气体浓度调制装置用于气体预浓缩与分析信号调制（进行基线修正），同时气路接标准气体发生装置用于气体标定；US7661290B2将标准气体存储在一小包装盒中，便于成卷携带，标定时将包装刺破将气体释放到固定体积的腔体中用于传感器标定等。 

发明内容

本发明针对目前技术的不足提出了一种对传感器进行现场标定的装置。其内容如下：