一种动态配气系统及配气方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种动态配气系统及配气方法，特别是涉及一种用于气敏传感器测试的动态配气系统及配气方法。
【背景技术】
[0002]气敏传感器是对气体中所含特定气体成分的物理或化学性质迅速感应，并把感应状态转换为电信号，从而通过电信号反馈气体是否存在及其浓度大小信息的传感器。目前，气敏传感器广泛应用于环境监测、医疗诊断、自然灾害、生产安全和国防军工等领域。随着社会发展的需要，人们对气敏传感器的性能，如测量精度、选择性、稳定性等提出了更加苛刻的要求。对气敏传感器的标定和校准需要高精度、持续稳定的配气装置。
[0003]标准气体的配置方法分为动态配气法和静态配气法两类。静态配气法是将一定量的已知浓度气体或易挥发性液体加入到已知容积的稀释气体容器中，该方法是目前商业上和科研中使用较多的方法，具有设备简单、操作容易的优点。但是，由于容器壁对气体有吸附作用和化学反应，某些活泼气体很难保持稳定值;而且，静态配气法受容器体积限制，无法配比低浓度气体；另外，在用于气敏传感器测试时，静态气体难以快速扩散和脱附，对测试结果都会造成极大影响。动态配气法是持续按一定流量比将已知组分的气体和稀释气混合，可以实现配置低浓度标气和混合气体，并可在气敏传感器测试时实现快速扩散和脱附，以达到精确的结果。
[0004]但器件测试过程中需要切换不同浓度的标气或混合气体时，往往需要较长时间的冲洗检测腔，气氛才能恢复到原始状态，传感器吸附气体后的解吸速度比较慢，大大影响了测试速度及准确性，不适合大量采集样本数据。其次，配气时气体浓度往往还未到达预期浓度便进入检测腔与传感器发生反应，容易造成检测数据混乱和错误。最后，现有配气系统往往只设有传感器的温控装置，未设置气氛温控装置，无法对气体温度进行调控，也无法模拟现实中的大气温度。
[0005]因此，研制和开发一种精度高、浓度可变、温度可变，且持续稳定的动态配气系统及配气方法将具有非常重要的现实意义。
【发明内容】
[0006]鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于气敏传感器测试的动态配气系统及配气方法，用于解决现有技术中动态配气系统测试速度慢、精度低的问题。
[0007]为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种用于气敏传感器测试的动态配气系统包括以下部件:待测气源、稀释气源、第一气体混合腔、第二气体混合腔、气体检测装置，以及用于各部件间气体传输的气体管路和阀门。各待测气源连接于所述第一气体混合腔;所述第二气体混合腔具有至少两个出气口和至少两个进气口，第一出气口及第二出气口分别与所述气体检测装置的出气口以及第一进气口连接，第一进气口与所述第一气体混合腔连接，第二进气口与所述稀释气源连接，且所述稀释气源与所述气体检测装置的第二进气口连接。
[0008]优选地，还包括气体收集装置，所述气体收集装置通过气体阀门连接所述第二气体混合腔的第一出气口。
[0009]优选地，还包括气体处理装置，气体处理装置连接于所述气体检测装置的出气口以及第二气体混合腔的第一出气口。
[0010]优选地，气体处理装置前端气路还设有可拆卸接头。
[0011 ] 优选地，还包括温控装置，温控装置设置于第二气体混合腔以及气体检测装置之间的气体管路。
[0012]优选地，还包括第一流量控制装置设置于待测气源以及稀释气源与第二气体混合腔之间的气体管路，第二流量控制装置设置于稀释气源与气体检测装置之间的气体管路；其中，所述第二流量控制装置的量程大于等于第一流量控制装置的量程。
[0013]优选地，阀门为多个手动阀门和多个自动阀门的组合。
[0014]本发明还提供一种如所述的动态配气系统的动态配气方法:
[0015]步骤一，测试前，调节阀门开关，释放稀释气体和待测气体;待测气体进入第一气体混合腔进行预混合后进入第二气体混合腔;稀释气体分为两路，一路进入气体检测装置，进行清洗作业，另一路稀释气体进入第二气体混合腔，与预混合后的待测气体混合形成混合气体;所述混合气体通过第二气体混合腔的第一出气口排出，进行浓度调控;步骤二，测试开始，调节阀门开关，关闭稀释气体与气体检测装置之间的气体管路，使稀释气体只进入第二气体混合腔和待测气体混合形成混合气体，所述混合气体进入气体检测装置和传感器反应，产生电信号输出。
[0016]优选地，步骤一中，打开稀释气源和待测气源前，还包括步骤:启动第二气体混合腔与气体检测装置之间的温控装置，用于调节混合气体的温度。
[0017]优选地，还包括步骤三，测试中或测试结束，还包括将混合气体输出至气体收集装置的步骤。
[0018]如上所述，本发明的一种动态配气系统及配气方法，具有以下有益效果:
[0019](I)本发明可以方便地更改调整气体管路，用于模拟单组分或多组分气体对气敏传感器的测试，保证了混合气体中各气体比例的准确性与稳定；
[0020](2)本发明待测气体进入第一气体混合腔进行一次混气，再通入第二气体混合腔与稀释气进行二次混气，混气更均匀，为气敏传感器测试提供了持续稳定的目标气体浓度；
[0021](3)本发明混合后的气体通过温控装置调温后再进入气体检测装置，可以实现对检测气体的温度调控，可以实现对真实环境温度的模拟；
[0022](4)本发明设置有独立的稀释气路与气体检测装置直接连接，可以进行大流量的快速冲洗，气体检测装置只需要短时间的冲洗，气体检测装置内的气氛就能恢复到原始状态，有利于加快测试速度和测试精度；
[0023](5)本发明的第二气体混合腔设置有独立的气体输出气路，不与气体检测装置连接，直接外接气体处理装置，可进行气体浓度调试，避免混气后的前段气体浓度未达标而对检测数据造成混乱和错误；
[0024](6)本发明的第二气体混合腔设置有独立的气体输出气路，不与气体检测装置连接，直接外接气体收集装置，可进行储气和检测，用于对混合气体气体浓度进行第三方检验。
【附图说明】
[0025]图1显示为本发明的一种动态配气系统示意图。
[0026]元件标号说明
[0027]I稀释气源
[0028]2待测气源
[0029]301第一流量控制装置
[0030]302第二流量控制装置[0031 ]4第一气体混合腔
[0032]5第二气体混合腔
[0033]6气体收集装置
[0034]7三通管
[0035]8温控装置
[0036]9传感器阵列
[0037]10气体检测装置
[0038]11可拆卸接头
[0039]12气体处理装置
[0040]101 ?103,201 ?203阀门
【具体实施方式】
[0041]以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
[0042]请参阅图1。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
[0043]实施例一
[0044]如图1所示，一种用于气敏传感器测试的动态配气系统包括:待测气源2、稀释气源
1、第一气体混合腔4、第二气体混合腔5、气体检测装置10、温控装置8、阀门以及用于各部件间气体传输的气体管路。本实施例中的稀释气体为纯净的单一气体，例如高纯氮气;待测气体为浓度在I?100ppm的以氮气作为平衡气的五种标准气体S02、N02、N0、HC1和H2S,稀释气