[发明专利]一种气体传感器校准装置及其校准方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种气体传感器校准装置及其校准方法。

背景技术

气体传感器是一种将某种气体体积分数转化成对应电信号的转换器。探测头通过气体传感器对气体样品进行调理，通常包括滤除杂质和干扰气体、干燥或制冷处理仪表显示部分。随着人们生活水平的不断提高和对环保的日益重视，对各种有毒、有害气体的探测，对大气污染、工业废气的检测以及对食品和居住环境质量的检测都对气体传感器的精度提出了更高的要求。使用时间长的气体传感器受腐蚀、零点漂移的影响，检测精度大大降低，对有毒有害气体检测不准会严重威胁到人们的生产生活。

目前国内气体传感器校验设备相对比较落后，大都采用手动校验仪和遥控校验仪，校准方法是将传感器检测值与待测气体真实浓度之间关系看作线性关系，通过单点检测或两点检测进行校准，其结构功能单一，不适用于多种类、大数量传感器校验，存在着劳动强度大和工作效率低的问题，特别是校验精度低。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的上述问题，提出一种气体传感器校准装置及其校准方法。

技术方案：一种气体传感器校准装置，包括存储检测气体的气瓶、减压阀、定容积配气装置、气相色谱仪、数据采集模块以及上位机；所述减压阀的入口与气瓶的出气口相连，所述减压阀的出口通过内壁光滑的金属管连接定容积配气装置的气体入口，并在所述金属管上安装有流量计和阀门；所述定容积配气装置上设有第一传感器底座和气体采样口，所述气体采样口通过带有阀门的软管连接到气相色谱仪的检测气体入口，所述第一传感器底座上安装待检测气体传感器，所述气相色谱仪的数据输出端以及所述待检测气体传感器的信号输出端均通过数据采集模块连接所述上位机。

进一步的，所述定容积配气装置包括容积为V的金属圆柱形腔体，气体入口设置在金属圆柱形腔体的一端，第一传感器底座和气体采样口均设置在金属圆柱形腔体的侧面，还包括设置在金属圆柱形腔体另一端的气体出口，以及设置在金属圆柱形腔体的侧面的第二传感器底座，所述第二传感器底座上安装已校准的气体传感器，所述已校准的气体传感器的信号输出端通过数据采集模块连接所述上位机。

进一步的，所述阀门为电动阀门，所述流量计为电子流量计，所述电动阀门的信号控制端以及电子流量计的信号输出端连接所述上位机。

一种气体传感器校准装置的校准方法，包括如下步骤：

步骤1)，气瓶中气体初始浓度为c₀，将待校准的气体传感器安装在第一传感器底座上，调节减压阀至输出压力为0.2MPa；

步骤2)，获取待校准气体传感器所需测定的浓度范围为[0，c_max]，然后将[0，c_max]划分为10个等差为Δc的浓度值{0，c₁，c₂，...,c₈，c_max}；

步骤3)，根据流量计的检测值来控制阀门的逐次打开时间，使得定容积配气装置中的浓度按Δc逐次上升；

步骤4)，在定容积配气装置中的浓度每次改变后，等待时间t来使配气装置内气体充分混合，打开气体采样口连接气相色谱仪软管上的阀门，此时上位机读取待检测气体传感器的检测输出信号以及气相色谱仪的输出数据；

步骤5)，所述上位机得到待检测气体传感器采集的10个浓度数据为(c₁,c₂,...,c₁₀)，并得到气相色谱仪采集的10个浓度数据为(c′₁,c′₂,...,c′₁₀)，利用最小二乘法进行多点数据拟合，求出待检测气体传感器和气相色谱仪测得的浓度数据的关系。

进一步的，所述步骤3)中，根据流量计的检测值来控制阀门的逐次打开时间具体为：首先，所述上位机采集到流量计的输出数据v；然后，计算得到阀门每次的打开时间ΔT为：ΔT＝Δc*V/(v*c₀)，V为定容积配气装置中金属圆柱形腔体的体积；最后，所述上位机输出控制信号到阀门，控制阀门打开ΔT时间。

一种气体传感器校准装置的校准方法，包括如下步骤：

步骤1)，气瓶中气体初始浓度为c₀，将待校准的气体传感器安装在第一传感器底座上，在所述第二传感器底座上安装已校准的气体传感器，调节减压阀至输出压力为0.2MPa；