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新型气体传感器的研究与设计近年来，随着环境污染问题的日益加剧，人们越来越认识到空气质量对健康和生存的重要性。
因此，研究和设计新型气体传感器，成为了目前科学研究领域的重要课题之一。
本文将对新型气体传感器的研究和设计进行探讨。
一、气体传感器的基本原理气体传感器是一种用于检测气体的特定成分和浓度的电子装置，其核心部件为传感元件。
传感元件是对气体参数感敏的物理或化学变换元件，传送给检测仪或测量装置的信号是与气体参数有关的。
常见的传感元件有电化学传感器、红外线传感器、半导体传感器、光化学传感器和电容式传感器等。
电化学传感器是利用物质与电极表面的作用，测得气体成分浓度的变化，电化学传感器主要由气敏膜和电极构成。
红外线传感器是指红外吸收传感器，它们检测部分有所不同，有品种可检测吸收特定波长的气体，也有可测量各种气体浓度的。
半导体传感器采用半导体材料对气体的敏感性进行测量，当被测气体与半导体材料接触时，化学/物理变化产生，造成传感器元件电阻或电容等特性的变化。
光化学传感器是基于化学吸收或荧光发射的刺激而测量气体的传感器，它根据光谱学原理，使探头吸收检测气体的光谱信号，在获得吸收波长和光谱强度的信号后，再进行分析处理。
电容式传感器是利用载荷之间的相互作用，通过电容量的变化来测量气体的特定成分和浓度。
二、气体传感器的应用现代社会中，气体传感器在生产、生活和保护环境等多个领域发挥着重要的作用。
在生产中，传感器被应用于工业控制、燃气检测、化学工业、制药等多个领域。
在生活中，传感器可以测量污染和有害气体，如CO、SO2、NOx等。
在环保领域，传感器测量化学物质、水质、颗粒物等指标的变化，对环保工作的科学制定和严密管理起到了重要作用。
三、新型气体传感器的研究和设计传统气体传感器的成本高、尺寸大，且灵敏度较低，不适合大规模应用。
因此，研究和设计新型气体传感器成为一个紧迫的任务。
新型气体传感器的设计需要考虑多个方面因素，例如，传感器的灵敏度、选择性、响应时间、成本、制造工艺等。
气体检测传感器性能测试技术研究气体检测传感器是一种用于监测空气中的气体或有害气体的电子元件，它的重要性在于它可以对患者的状况进行实时监测，发现问题及时采取措施。
因此，气体检测传感器的性能要求越来越高，同时也需要更加精准的测试技术来保证其具有较高的准确性和灵敏度。
一、传感器的性能指标在进行气体检测传感器的性能测试之前，我们需要了解传感器的性能指标。
主要的指标包括灵敏度、分辨率、响应时间、重复性和线性度。
灵敏度是指传感器在检测到气体时产生的输出信号大小，分辨率是传感器最小可测量的信号大小，响应时间是传感器从检测到气体到输出信号稳定的时间，重复性是指传感器在多次相同条件下的测量结果的一致性，线性度是指传感器输出信号和被检测物质浓度之间的关系是否呈现线性。
二、传感器性能测试方法气体检测传感器的性能测试方法主要包括静态测试和动态测试。
静态测试是在恒定的温度、湿度和压强下进行的，通过单一气体或气体混合物进行的测试，主要用于测试传感器的灵敏度和分辨力。
动态测试则是在实际环境下进行，通过模拟实际环境下的气体变化或测试时的气体稀释来测试传感器的响应时间、温度变化和干扰消除能力等。
三、传感器性能测试的误差来源和排除方法在进行传感器性能测试时，由于各种因素的干扰和不确定性，测试结果存在误差。
主要误差来源包括传感器本身、测试设备和测试环境等。
为了排除误差，需要采用科学的测试方法和适当的误差校正方法。
如在测试时需要采用匹配的信号发生器、标定气体和校准器，使测试流程达到高稳定性和可控性。
四、传感器性能测试实验平台的设计传感器性能测试实验平台的设计需要考虑传感器测试传递完整的气体样品的需求、用户的安全和卫生要求以及测试项目的可重复性和标准性等。
平台通常包括气路系统、信号采集系统、数据处理系统。
系统的合理设计可以充分发挥传感器的性能和可靠性。
五、应用气体检测传感器的应用主要集中在检测有害气体、臭气、污染物和应急监测等方面，如卫生单位的空气质量检测、工厂尾气排放检测、农业温室氧气检测等。
气体传感器的设计与研制气体传感器是测量大气中气体浓度的一种设备。
它能检测气体的种类、浓度、温度、湿度等信息，是许多应用场景中必不可少的一个元件。
本文将阐述气体传感器的设计与研制的基本原理、应用场景以及常见的气体传感器类型等方面。
一、气体传感器的基本原理气体传感器的基本原理是通过化学或物理效应来检测气体的浓度。
基于化学效应的气体传感器，通常由传感器芯片、稳流源和数据处理电路组成。
传感器芯片内部有一种敏感的化学反应物，当被检测的气体分子通过它时，会引起化学反应，使得电阻值发生变化。
稳流源作为传感器芯片的电源，可以保持电路的稳定工作状态，同时将电压信号传输到数据处理电路中，以便进行后续的处理。
基于物理效应的气体传感器则是利用电化学氧化或还原反应等原理来检测气体的浓度。
它包含了电极、电解液和气敏膜等部件。
通过气体分子与气敏膜的相互作用来改变电极的电荷状态，从而影响电解液的离子传输，最终产生电流或电势变化，实现气体的检测。
二、气体传感器的应用场景气体传感器的应用领域非常广泛，主要用于以下一些方面：1.环保工业：检测工业环境中的废气处理和气体排放情况，如汽车尾气、燃煤和燃油的固体、液体和气体燃烧产生的废气、工业生产中的各种有毒有害气体等。
2.医疗行业：测量呼吸中的氧气、二氧化碳、氮气、甲烷等气体的浓度，检测各类医疗设备中的气体浓度，并且能够检测麻醉深度的气体混合物。
3.消费电子：用于移动设备中的环境感应器件，如智能手机的环境感应器、GPS仪器、家庭气氛调节器等。
4.安防行业: 如检测火灾时烟、烤面包时的一氧化碳浓度、地下室的甲烷浓度等。
5.生物医学研究：主要用于实验的有害气体检测和体内生物产生的气体检测。
三、常见的气体传感器类型根据测量气体的不同种类和浓度范围，气体传感器可以分为许多不同的类型，下面就是一些常见的气体传感器类型：1.电化学传感器电化学传感器主要用于检测一氧化碳、氮氧化物、氯气、氢氟酸等气体。
基于MEMS技术的气体检测传感器设计与制备随着科技的不断进步，MEMS技术（微电子机械系统）在各个领域的应用越来越广泛。
其中，气体检测传感器是MEMS技术的一个重要应用领域。
本文将从气体检测传感器的原理、设计和制备等方面进行探讨。
一、气体检测传感器原理气体检测传感器是通过测量气体与传感器之间的相互作用来检测气体的存在和浓度。
其原理可以分为两种常见的类型：化学传感器和物理传感器。
化学传感器是基于气体与特定化学物质之间的化学反应来进行检测的。
传感器表面涂覆有特定的化学物质，当目标气体与化学物质发生反应时，会产生电信号。
这种传感器常用于检测有毒气体，如一氧化碳、硫化氢等。
物理传感器则是通过测量气体与传感器之间的物理性质变化来进行检测的。
例如，热导传感器是通过测量气体传导热量的变化来检测气体浓度的。
当气体浓度增加时，传感器表面的温度变化也会相应增加。
二、气体检测传感器设计在设计气体检测传感器时，需要考虑传感器的灵敏度、选择性、响应时间和功耗等因素。
首先，传感器的灵敏度是指传感器对目标气体浓度变化的敏感程度。
为了提高灵敏度，可以采用微纳米加工技术制备传感器，使传感器的表面积增大，从而增加与气体接触的面积。
其次，传感器的选择性是指传感器对不同气体的识别能力。
为了提高选择性，可以在传感器表面引入特定的化学物质或使用多个传感器进行组合，以实现对多种气体的检测。
另外，传感器的响应时间是指传感器从感知到气体变化到输出电信号的时间。
为了缩短响应时间，可以采用微纳米加工技术制备传感器，减小传感器的尺寸，从而缩短气体与传感器之间的扩散距离。
最后，传感器的功耗是指传感器在工作过程中所消耗的能量。
为了降低功耗，可以采用低功耗的电路设计，或者利用能量回收技术，将传感器所消耗的能量回收利用。
三、气体检测传感器制备气体检测传感器的制备主要包括传感器芯片的制备和封装。
传感器芯片的制备是通过MEMS技术进行的。
首先，需要选择合适的材料，如硅、玻璃等。
新型气体传感器的研发与应用在当今科技飞速发展的时代，气体传感器作为一种能够检测和测量各种气体成分和浓度的重要设备，在众多领域发挥着至关重要的作用。
从环境监测、工业生产到医疗诊断、智能家居，新型气体传感器的研发和应用不断推动着各个行业的进步和创新。
气体传感器的工作原理主要基于不同的物理或化学现象。
常见的有电化学原理，通过测量气体在电极上发生化学反应所产生的电流或电位变化来确定气体浓度；还有光学原理，利用气体对特定波长光线的吸收或散射来进行检测；以及半导体原理，基于气体与半导体材料表面的相互作用导致电阻或电导的改变。
新型气体传感器的研发旨在克服传统传感器的一些局限性，并满足日益增长的应用需求。
一方面，传统传感器可能存在灵敏度不够高、选择性差、响应时间长、稳定性不佳等问题；另一方面，随着应用场景的不断拓展，对传感器的小型化、低功耗、多气体检测能力等提出了更高的要求。
在新型气体传感器的研发中，纳米技术的应用成为了一个重要的突破点。
纳米材料具有独特的物理和化学性质，例如巨大的比表面积、优异的电学和光学性能等。
将纳米材料应用于气体传感器中，可以显著提高传感器的性能。
例如，纳米金属氧化物如氧化锌、氧化锡等，由于其表面丰富的活性位点，对气体分子具有极高的敏感性，能够大大提高传感器的检测下限和灵敏度。
此外，基于微机电系统（MEMS）技术的气体传感器也逐渐崭露头角。
MEMS 技术可以将传感器的尺寸缩小到微米甚至纳米级别，实现传感器的微型化和集成化。
同时，通过微加工工艺，可以精确控制传感器的结构和性能，提高传感器的一致性和稳定性。
在材料创新方面，除了纳米材料和MEMS 技术，有机半导体材料、石墨烯等新型材料也为气体传感器的发展带来了新的机遇。
有机半导体材料具有成本低、柔韧性好、可大面积制备等优点，适用于制备柔性和可穿戴式气体传感器。
石墨烯则具有极高的载流子迁移率和优异的电学性能，有望实现高灵敏度和快速响应的气体检测。
气体传感器的制备与性能研究一、引言气体传感器是一种专门用于测量和检测大气中气体组分变化的装置，其原理主要基于电化学、光电、热电、压电、改变电和饱和汽压等多种方法。
随着工业、农业、医疗和环保等领域的不断发展和进步，气体传感器的应用范围越来越广泛，对其制备和性能的研究也逐渐受到了人们的关注和重视。
本文将从制备和性能两个方面来系统地探讨气体传感器的相关问题，并对其未来的发展趋势进行展望。
二、气体传感器的制备当前，常见的气体传感器主要有基于半导体和基于电化学的两种类型。
其中，基于半导体的气体传感器普遍使用氧化物半导体材料作为灵敏材料，常见的有SnO2，ZnO，In2O3等。
而基于电化学的气体传感器则是基于化学反应来实现气体浓度的检测，其典型探头包括电解池和氧化还原敏感电极等。
下面将针对以上两种气体传感器的制备进行进一步介绍。
1.基于半导体的气体传感器基于半导体的气体传感器制备的第一步是通过溶胶凝胶、物理气相沉积等方法，使半导体材料形成薄膜或纳米颗粒。
随后，将其结合到金属电极上，并在适当的温度下进行烧结或退火处理。
最后，在制作的气体传感器上通过金属电极进行电极化，以保证传感器的稳定性和一致性。
2.基于电化学的气体传感器基于电化学的气体传感器的制备主要涉及到探头的材料选择和制备方法。
通常，硫酸铜、硝酸铜、硝酸银等常见材料会被用于制备电解质溶液，并与测量气体接触。
其中，电解液中的阳离子和测量气体中的的分子会发生化学反应，进一步导致电化学反应，从而形成可以被测量的电信号。
三、气体传感器的性能研究气体传感器的性能研究主要集中于其灵敏度、选择性、响应时间和重复性等方面。
以下将分别针对这些参数进行介绍。
1.灵敏度灵敏度是指气体传感器检测和测量气体浓度变化的反应能力。
对于基于半导体的气体传感器，其灵敏度通常可以通过控制工艺参数、材料浓度和薄膜厚度等措施进行优化和提高。
而对于基于电化学的气体传感器，则需要通过选择和构建合适的电极反应来提升灵敏度。
气体检测传感器技术研发随着工业化的不断发展，工厂内的气体排放也逐渐增多，而这些有害气体对人们的健康和生存环境都构成一定的威胁。
因此，对有害气体进行检测是非常必要的，而气体检测传感器技术因此应运而生。
本文将对气体检测传感器技术进行探讨。
一、传统气体检测方法的缺陷传统气体检测方法的主要缺陷在于无法短时间内对多种气体同时进行检测，且精度不高、响应时间较慢。
这种方法主要依靠气体检测仪器进行检测，而仪器的缺点决定了传统气体检测方法的局限性。
二、气体检测传感器技术的应用气体检测传感器技术成为了一种新型的、高效的气体检测方法。
它主要依靠用于气体检测的传感器进行气体检测。
由于传感器技术在探测灵敏度和响应时间方面有着很大的优势，气体检测传感器技术可以实现对多种气体进行短时间内同时检测，并具有较高的精度和响应速度。
三、气体检测传感器技术的原理气体检测传感器技术主要依靠传感器自身的物理、化学特性来对接触的气体进行反应和转化。
传感器的原理是通过测量气体的化学特性来实现气体检测，它们的反应速度通常在秒级别，对气体结果给出响应。
这种反应需要在光、热、电、磁等物理现象的作用下进行，而相对应的响应信号也可通过电阻、电流、电压等方式进行读取和记录。
四、气体检测传感器技术的分类气体检测传感器技术目前主要分为电化学传感器、光电传感器、红外传感器等几大类。
其原理不尽相同，但都可以实现对多种气体进行短时间内同时检测，并具有较高的精度和响应速度。
五、电化学传感器电化学传感器是通过电极与被检测的气体之间的电化学作用来检测气体成分的。
其主要原理是电化学反应，其特点是响应速度较快，对电流的测量敏感，可检测的气体种类较多。
而电化学传感器的缺点是易受环境干扰，使用寿命较短。
六、光电传感器光电传感器是利用光电效应来检测气体的主要成分的一种传感器。
它通过光源和接收器来对检测物质进行光谱分析，从而实现对气体检测。
光电传感器的主要特点是可以检测多种气体，对于含量低的气体也具有较高的探测效率。
气体检测传感器的设计与研究随着社会的发展和科技的进步，传感器技术也得到了长足的发展。
其中，气体检测传感器是一种常见的传感器。
它可以检测空气中的各种气体成分，如CO2、烟雾、甲醛等，同时广泛应用于空气质量监测、室内环境检测等领域。
本文将介绍气体检测传感器的设计与研究。
一、气体检测传感器的原理及分类气体检测传感器的原理主要是基于气体的化学反应和物理性质的变化，常见的有化学传感器和非化学传感器两大类。
化学传感器是由特定的化学物质制成的，当空气中的气体成分与该化学物质发生反应时，会产生一定的电子转移或电荷转移，从而释放出电子，在外界电路的作用下形成电信号。
这种传感器的优点是灵敏度高，但需要考虑传感器材料的寿命和环境温度等因素的影响。
非化学传感器则是利用气体的物理性质进行检测，包括光学传感器、红外传感器和热电传感器等。
这些传感器不需要特定的化学反应，而是通过检测空气中气体的吸收能量和散射能量等物理变化，进而获得气体成分的信息。
其优点是工作稳定，但灵敏度较低。
根据应用领域的不同，气体检测传感器还可以分为工业用传感器、家用传感器和便携式传感器等。
二、气体检测传感器的主要技术指标气体检测传感器的主要技术指标有以下几个：1. 灵敏度：灵敏度是指传感器能够检测到多小的气体浓度。
灵敏度越高，说明传感器越能够检测到微量的气体成分。
2. 响应时间：响应时间是指传感器从检测到气体成分变化到输出检测结果的时间。
响应时间越短，说明传感器越快速反应。
3. 稳定性：稳定性是指传感器在长期使用过程中输出结果的准确度和稳定性。
稳定性越高，说明传感器越可靠。
4. 可靠性：可靠性指传感器在恶劣环境中使用时的性能表现。
可靠性越高，说明传感器越适应环境的变化。
三、气体检测传感器的设计气体检测传感器的设计涉及到多个方面，包括传感器材料的选择、传感器结构的设计和传感器输出及信号处理电路的设计等。
传感器材料的选择是气体检测传感器设计的第一步。
常用的传感器材料有金属氧化物、有机物、半导体等。
新型气体传感器的研制与应用随着现代科技的不断发展，无处不在的感知模块逐渐成为人们生活中不可或缺的一部分。
尤其是气体传感器，其在环境监测、工业生产、医疗卫生等领域都有着广泛的应用。
而随着人们对环境的日益关注，以及对气体污染等问题的认识加深，对气体传感器的精度、快速响应、稳定性和低功耗等方面提出了更高的要求。
新型气体传感器的研制与应用成为当前研究的热点之一。
一、新型气体传感器的发展1.1 气体传感器的种类目前，市面上流行的气体传感器一般分为化学式和物理式两大类。
其中化学式气体传感器将特定的化学元素与气体相互作用，使气体分子发生化学反应，释放出电子，电子会携带电流在内部电路中流动，从而进行气体检测，如CO2传感器和CO传感器等。
而物理式气体传感器则基于气体分子的吸收、散射、反射等原理来进行检测，如红外吸收检测。
1.2 新型气体传感器的发展方向目前，新型气体传感器在诸多方面都有了重要的进展。
首先，新型气体传感器对于低浓度气体的检测能力得到了大幅提升，如二氧化碳传感器，其已经可以实现百万分之一的气体浓度检测。
此外，新型气体传感器运行时的功耗已经大幅降低，同时响应时间也得到了缩短，这些方面的进步使气体传感器得以在对于反应速度要求更高的场合使用。
此外，新型气体传感器还可以融合其他的技术，如人工智能、机器视觉等，能够更加准确和高效地识别和检测气体浓度。
另外，新型气体传感器的成本也在逐步降低。
1.3 新型气体传感器的研究领域新型气体传感器的研究领域多种多样，包括基于MEMS技术（微机电系统）的气体传感器，基于光学和电化学的气体传感器，基于纳米材料和生物技术的气体传感器等。
其中，MEMS技术的气体传感器因其小巧、低成本、高集成度等特点，被广泛应用于煤矿安全监控和环境监测等领域。
相关研究表明，MEMS气体传感器在CO、H2S、SO2等气体检测方面，已经实现了较高的检测精度和响应速度。
二、新型气体传感器的应用领域新型气体传感器在各个领域都有着广泛的应用。
气体检测传感器的研究与性能测试在现代化的工业生产中，气体检测传感器有着广泛的应用，其可靠性和精度对于生产环境下的安全生产至关重要。
本文主要围绕气体检测传感器的研究和性能测试展开探讨。
一、气体检测传感器的研究气体检测传感器是一种专门用于检测环境中气体浓度的传感器，广泛应用于工业、生产、医疗、环保等领域。
在气体检测传感器的研究过程中，其主要的技术难点包括：传感器的可靠性、精度、响应速度、样品污染等问题。
气体检测传感器的可靠性是其最重要的技术难点之一。
在气体检测的应用场景中，传感器往往需要经受严酷的工作环境，包括高温、低温、高压、高湿度等各种极端条件。
因此，传感器的可靠性是影响其在工业生产中应用的重要因素。
传感器的精度也是其研究的重点之一。
在检测气体质量时，传感器需要具有高精度的测量能力，才能快速、准确地检测环境中的气体浓度，保障生产环境的安全。
气体检测传感器的响应速度也是其研究的难点之一。
在工业生产中，往往需要快速、准确地检测气体浓度，因此，传感器的响应速度非常重要。
如果响应速度过慢，将会对生产环境的安全性产生很大的影响。
二、气体检测传感器的性能测试为了保证气体检测传感器的性能，一般需要通过性能测试来验证其可靠性、精度、响应速度等方面。
下面介绍几种常用的气体检测传感器性能测试方法。
1. 稳态响应测试稳态响应测试是一种常用的气体检测传感器性能测试方法。
该方法需要将样品气体浓度稳定在一个特定的浓度范围内，然后观察传感器的输出响应。
通过该测试，可以得到传感器的灵敏度、响应时间、饱和度等指标。
2. 动态响应测试动态响应测试是一种更为全面的气体检测传感器性能测试方法。
该方法可以用来测试传感器对于不同浓度下气体的响应速度和灵敏度，并可以捕捉到传感器在不同浓度下的响应曲线。
通过该方法，可以得到传感器在不同浓度下的灵敏度、响应时间、饱和度等指标。
3. 稳定性测试稳定性测试是一种重要的气体检测传感器性能测试方法。
该方法可以用来测试传感器长时间工作稳定性和误差的变化情况。
计算机应用技术论文：气体传感器计算机测试系统的研制摘要：标定气体传感器的电性能参数,对于其理论研究和应用都具有重要的意义。
文章采用计算机打印口来实现计算机和外部电路的信号控制和数据传输,具体包括温度控制、数据采集及气体配置,并采用VC++6.0开发出了基于计算机打印口的应用软件程序。
关键词：气体传感器;测试系统;计算机打印口;应用软件1引言
气体传感器检测在环境监测、食品工业、化学工业等领域有着重要的意义[1~4]。
目前我国气体传感器行业以手工测试为主,测试效率低、精度低,而且手工测试无法实现动态测量,从而不能准确的测得气敏元件的某些参数,如响应时间曲线、恢复时间曲线等。
日本费加罗公司针对气体传感器采用单片机进行自动监测系统;国内各科研小组和气体传感器生产企业纷纷开展出上下位机结构测试系统的研制,并出现了基于嵌入式和虚拟仪器的气体传感器测试系统[5~8]。
本文利用计算机并行口来实现计算机与外部之间的信号控制和数据传输,通过读写计算机并行打印口的端口来实现信号控制和数据传递,从而实现对气体传感器性能的研究和分析。
2测量原理
气体传感器的测试原理如图1所示。
将气体传感器RS 和固定采样电阻R1进行串联分压,测得总回路电压Ui、采集R1两端电压Uo,并通过公式RS=(Ui/Uo-1)*R1就可以计算出气体传感器的电阻值。
当气体传感器检测不同浓度的待测气体时,其电阻值会发生一定的变化,通过动态检测这一变化,就可以获得响应时间、恢复时间、感应前后的电阻值、灵敏度等参数。
其中,RH是加热电阻。
3系统测试原理及硬件设计
根据气体传感器参数测试的要求,设计了基于计算机打印口的气体传感器测试系统方案,其原理框图如图2所示。
它主要由用户端、打印口和外围电路三部分组成。
其工作流程是:气体传感器放置在测试腔中,通过温度控制电路控制其工作环境温度,通过质量流量控制器和三通电磁阀实现待测气体的定量注入,气体传感器的电性能变化信息可通过A/D转换送入计算机,实现数据的显示、处理和保存。
根据外围电路实现功能的不同,可以分成三大模块:温度控制系统、数据采集系统和气体配置系统,由计算机打印口和计算机相连,通过软硬件结合实现相应的功能,采用这种方法,可以使测试系统模块化,从而可以分别设计,最终组合成整个测试系统。
3.1计算机打印口端口资源分配
在计算机打印口资源中,5位状态线作为输入,8位数据线和4位控制线作为输出。
本系统中,外围电路需要通过计算机打印口和计算机进行信号传递,与计算机打印口连接时所需的信号线如下所示:
模数转换器MAX187:两个控制线(时钟端SCLK和片选端cs),一个数字输出端(DOUT端)。
数模转换器MAX539:三个控制线(时钟端SCLK、控制字输入端DIN和片选端cs)。
三通电磁阀:一个控制线。
质量流量控制器:阀控状态选择需要两个控制线。
综上所述,总共所需8个控制线和一个状态线,既没有超过计算机并行打印口所能提供的资源量,也能充分利用计算机并行打印口数据传输速度快的特点。
具体资源分配如表1所示。
3.2气体配置系统工作原理
本系统采用静态配气法,原理框图如图3所示,根据所要检测的气体量,通过程序计算出MFC(气体质量流量控制器)的气流量对应的电压值和通过三通电磁阀向测试腔注气的
注气时间,然后控制模数转换电路来实现这一电压量,采用开关控制电路来控制三通电磁阀来控制注气时间,实现气体的自动配置。
在配气之前还要清除管道中的各种杂质气体,通过开关控制电路控制质量流量器及三通电磁阀的工作状态来实现管道清洗。
3.3开关电路硬件设计
继电器开关电路主要实现两个功能,一是通过控制质量流量控制器的阀控端决定质量流量控制器的工作状态,二是控制三通电磁阀进气口与两个出气口的气路。
(1)质量流量控制器阀控端控制信号的实现质量流量控制器的阀控端决定着它的工作状态,接“+15V”时阀关闭,接“-15V”时为清洗功能,悬空时为阀控功能。
当质量流量控制器工作于阀控状态时,根据设定端不同的电压值就可以实现不同的气体流量。
阀控端控制信号由继电器开关电路来实现,如图4所示。
其控制信号由计算机打印口的4脚和3脚来控制,在光耦隔离后用驱动芯片ULN2003来驱动继电器工作,并设置了两个指示灯来指示质量流量控制器的工作状态。
质量流量控制器工作状态指示的对应关系如表2所示。
为了在继电器断开操作时能顺利快速放电,在继电器控制端反接了快速恢复续流二极管FR107。
(2)三通电磁阀控制信号的实现通过控制三通电磁阀就可以实现是否往测试腔注入待测气体,以及注入气体的时间。
当需要向测试腔注入气体时,则使三通电磁阀的进气口与和测试腔相连的那个出气端相通,否则与另一个出气端相通并进行尾气处理。
其控制线圈的工作电压为24V,常闭端为与尾气处理相通的那一端,常开端则为与测试腔相通的那一端。
控制信号产生电路如图5所示。
通过接口JP1与三通电磁阀相连接。
4测试系统软件设计
本系统选用VC++6.0[9]软件来开发测试系统。
外围电路的三大模块(温度控制、数据采集和气体配置),温度控制系统是通过PID自整定算法来实现,数据采集系统和气体配置系统则需要计算机来实现控制并与计算机进行信息传输,因此需要编写相应的软件程序,加上要实现文件保存和文件打开等文件操作功能,因此整个应用程序框架就可以分为四个部分。
文件操作实现文件保存和文件打开的功能,以及应用程序退出前提示保存数据防止丢失数据功能;数据采集程序主要实现数据采集、数据处理和电压-时间曲线绘制功能;气体配置程序主要实现向测试腔中注入气体功能,以及在注气前清
除管道中的杂质气体(如空气等)和在实验完成后清洗管道功能。
5系统运行及测试结果分析
采用本气体传感器测试系统测试对CO气体敏感的气体传感器。
图6是用该气体传感器测试系统分别对注入1000ppmCO气体的MQ-7气敏元件进行测试的运行结果。
将本系统所测试的响应曲线和这些标准气体传感器应用手册中的特性曲线做比较,有较好的一致性。
本气体传感器测试系统将测试环境发生装置、检测、数据采集、分析、显示集于一体,减少了人工测量误差,提高工效和测试精确度,降低成本,完全满足科研或生产对气体传感器测试的要求。
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