一种多气体传感器响应时间自动测试装置和方法与流程

1.本技术属于气体传感器技术领域，尤其涉及一种多气体传感器响应时间自动测试装置和方法。


背景技术：

2.响应时间是气体检测传感器重要指标之一，用于评估传感器对气体响应的快慢，主要包括t90和t10两个指标，其中，t90指自传感器对输入气体有响应起，至达到最终气体浓度读数90％所需要的时间；t10指自传感器的输出指示开始下降起，至达到气体稳定浓度读数10％所需要的时间。例如机动车尾气分析仪类传感器响应时间t90要求hc、co、co2为5.5s，o2要求为7.5s；t10要求hc、co、co2为5.7s，o2要求为8.5s；烟气类分析仪器so2、no、氧气等要求t90和t10均为120s。
3.传统传感器的响应时间通常通过人工测量方法，通过读秒表的方式逐一测量各个气体的响应时间，判断是否合格，对于可以同时测量多种气体的传感器或传感器组合而言，上述方法一方面测量较为耗时，且效率较低；另一方面测量结果易受人工操作快慢影响测量结果的准确性不足。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本技术提供一种多气体传感器响应时间自动测试装置及方法，技术方案具体如下。
5.一种多气体传感器响应时间自动测试装置，包括：
6.第一测试气路，与所述第一测试气路连通的多气体传感器；所述第一测试气路为所述多气体传感器供应混合标气；
7.控制单元，所述控制单元与所述第一测试气路和所述多气体传感器电连接，所述控制单元用于根据所述混合标气的浓度、所述第一测试气路的供气时刻以及所述多气体传感器的实时感测浓度获取所述多气体传感器的第一响应时间。在本技术一些实施例中，所述多气体传感器响应时间自动测试装置包括：
8.第二测试气路，所述第二测试气路与所述多气体传感器连通；所述第二测试气路为所述多气体传感器供应环境空气；
9.所述控制单元与所述第二测试气路电连接，所述控制单元用于根据所述第二测试气路的供气时刻以及所述多气体传感器的实时感测浓度获取所述多气体传感器的第二响应时间。
10.在本技术一些实施例中，所述第一测试气路包括：
11.标气口，所述标气口与所述多气体传感器连通；
12.设置于所述多气体传感器和所述标气口之间的双通电磁阀；
13.以及与所述多气体传感器连通的出气口；
14.所述第二测试气路包括：
15.连通至所述双通电磁阀的单向阀；
16.与所述单向阀连通的样气口；
17.设置于所述样气口和所述单向阀之间的气泵；其中，所述单向阀只允许气体从所述气泵一侧流向所述多气体传感器一侧，阻止气体从所述双通电磁阀一侧流向所述气泵一侧。
18.在本技术一些实施例中，所述控制单元分别与所述双通电磁阀、所述气泵、所述多气体传感器电连接；所述控制单元可根据所述混合标气的浓度、所述双通电磁阀开启时刻以及所述多气体传感器的实时感测浓度获取所述多气体传感器的所述第一响应时间；
19.所述控制单元可根据所述混合标气的浓度、所述气泵的开启时刻以及所述多气体传感器的实时感测浓度获取所述多气体传感器的所述第二响应时间。
20.在本技术一些实施例中，所述控制单元包括：
21.用户输入模块，所述用户输入模块用于输入所述混合标气的浓度、所述双通电磁阀的开闭指令、所述气泵的开闭指令；
22.气路控制模块，与所述用户输入模块、所述双通电磁阀和所述气泵连接通信连接，用于根据所述双通电磁阀的开闭指令、所述气泵的开闭指令控制所述双通电磁阀的开闭和所述气泵的开闭；
23.响应时间计算模块，与所述用户输入模块、所述双通电磁阀、所述气泵和所述多气体传感器通信连接，并根据所述混合标气的浓度、所述双通电磁阀开启时刻、所述气泵的开启时刻以及所述多气体传感器的实时感测浓度计算所述多气体传感器的响应时间。
24.在本技术一些实施例中，所述多气体传感器响应时间自动测试装置，还包括：数据存储模块，所述数据存储模块与所述响应时间计算模块连接，用于存储响应时间数据；
25.显示输出模块，所述显示输出模块与所述响应时间计算模块连接，用于实时显示响应时间。
26.本技术还提供一种多气体传感器响应时间自动测试方法，采用前文所述的多气体传感器响应时间自动测试装置，包括如下步骤：
27.通入混合标气步骤：导通第一测试气路，为多气体传感器供应混合标气；
28.第一响应时间测试步骤：控制单元根据所述第一测试气路的供气时刻和所述多气体传感器的实时感测浓度到达所述混合标气浓度90％或所述多气体传感器的实时感测浓度到达所述混合标气浓度10％的时刻，计算所述多气体传感器的第一响应时间。
29.本技术还提供一种多气体传感器响应时间自动测试方法，采用前文所述的多气体传感器响应时间自动测试装置，包括如下步骤：
30.通入混合标气步骤：导通第一测试气路，为多气体传感器供应混合标气；
31.第一响应时间测试步骤：控制单元根据所述第一测试气路的供气时刻和所述多气体传感器的实时感测浓度到达所述混合标气浓度90％或所述多气体传感器的实时感测浓度到达所述混合标气浓度10％的时刻，计算所述多气体传感器的第一响应时间；
32.通入环境空气步骤：关闭所述第一测试气路，导通所述第二测试气路，为所述多气体传感器供应环境空气；
33.第二响应时间测试步骤：所述控制单元根据所述第二测试气路的供气时刻和所述多气体传感器的实时感测浓度到达所述混合标气浓度10％或所述多气体传感器的实时感
测浓度到达所述混合标气浓度90％的时刻，计算所述多气体传感器的第二响应时间。
34.进一步地，在所述第一响应时间测试步骤中，若所述多气体传感器实时感测到所述混合标气中其中一种气体的浓度是逐渐增加的，则所述第一测试气路的供气时刻和所述多气体传感器的实时感测浓度到达所述混合标气浓度90％的时刻的时间差为所述第一响应时间；若所述多气体传感器实时感测到所述混合标气中其中一种气体的浓度是逐渐减小的，则所述第一测试气路的供气时刻和所述多气体传感器的实时感测浓度到达所述混合标气浓度10％的时刻的时间差为所述第一响应时间。
35.进一步地，在所述第二响应时间测试步骤中，若所述多气体传感器实时感测到所述混合标气中其中一种气体的浓度是逐渐减小的，则所述第二测试气路的供气时刻和所述多气体传感器的实时感测浓度到达所述混合标气浓度10％的时刻的时间差为所述第二响应时间；若所述多气体传感器实时感测到所述混合标气中其中一种气体的浓度是逐渐减小的，则所述第二测试气路的供气时刻和所述多气体传感器的实时感测浓度到达所述混合标气浓度90％的时刻的时间差为所述第二响应时间。
36.与现有技术相比，本技术的有益效果为：
37.本技术提供一种多气体传感器响应时间自动测试装置，该装置通过将控制单元与第一测试气路、多气体传感器关联，根据第一测试气路供气时刻和多气体传感器的实时感测浓度获取多气体传感器的第一响应时间，该装置可以同时测试多气体传感器的每个气体的第一响应时间，效率高，并且测量结果误差小、更准确。
附图说明
38.图1是本技术一种实施方式的多气体传感器响应时间自动测试装置的结构示意图；
39.图2本技术一种实施方式的控制单元的结构示意图；
40.图3本技术一种实施方式的多气体传感器响应时间自动测试的流程示意图；
41.图中编号：1、第一测试气路；11、标气口；12、双通电磁阀；13、出气口；2、多气体传感器；3、控制单元；31、用户输入模块；32、气路控制模块；33、响应时间计算模块；34、数据存储模块；35、显示输出模块；4、第二测试气路；41、单向阀；42、样气口；43、气泵。
具体实施方式
42.以下结合具体实施方式对本技术的技术方案进行详实的阐述，然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。
43.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
44.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
45.值得理解的是，本文中使用的术语“系统”、“单元”、“模块”是一种用于区分不同级别的不同组件、元件、零件、部分或组件的方法。但是，如果这些术语可以被其他能达到相同目的的表达方式取代。
46.值得理解的是，当单元、模块或块被称为“连接至”或“耦合至”另一单元、模块或块时，其可以与其他单元、模块或块直接连接、耦合、通信，除非上下文另有明确说明，否则两者之间可能存在中间单元、模块或块。
47.所述的实施方式仅仅是对本技术的优选实施方式进行描述，并非对本技术的范围进行限定，在不脱离本技术设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本技术的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本技术权利要求书确定的保护范围内。
48.如图1所示，为本技术第一种实施方式提供的多气体传感器响应时间自动测试装置，包括：第一测试气路1，与所述第一测试气路1连通的多气体传感器2；所述第一测试气路1为所述多气体传感器2供应混合标气；
49.控制单元3，所述控制单元3与所述第一测试气路1和所述多气体传感器2电连接，所述控制单元3用于根据所述混合标气的浓度、所述第一测试气路1的供气时刻以及所述多气体传感器2的实时感测浓度获取所述多气体传感器2的第一响应时间。其中多气体传感器是指具备同时测量多种气体的传感器或多个测量不同气体传感器的组合。
50.进一步的，如图1所示，所述多气体传感器响应时间自动测试装置还包括：
51.第二测试气路4，所述第二测试气路4与所述多气体传感器2连通；所述第二测试气路4为所述多气体传感器2供应环境空气；
52.所述控制单元3与所述第二测试气路4电连接，所述控制单元3用于根据所述第二测试气路4的供气时刻以及所述多气体传感器2的实时感测浓度获取所述多气体传感器2的第二响应时间。
53.具体地，所述第一测试气路1包括：
54.标气口11，所述标气口11与所述多气体传感器2连通；
55.设置于所述多气体传感器2和所述标气口11之间的双通电磁阀12；
56.以及与所述多气体传感器2连通的出气口13；
57.所述第二测试气路4包括：
58.连通至所述双通电磁阀12的单向阀41；
59.与所述单向阀41连通的样气口42；
60.设置于所述样气口42和所述单向阀41之间的气泵43；其中，所述单向阀41只允许气体从所述气泵43一侧流向所述多气体传感器2一侧，阻止气体从所述双通电磁阀12一侧流向所述气泵43一侧。
61.单向阀41、双通电磁阀12通过管路与多气体传感器2连接；双通电磁阀12、气泵43、单向阀41、标气口11、样气口42、出气口13之间通过管路连接。管路可采用ptfe、pfa或pu材质，这些材质的管路气体吸附率较低，不易吸附所检测的气体，对测试结果的影响较小。
62.具体地，所述控制单元3分别与所述双通电磁阀12、所述气泵43、所述多气体传感器2电连接；所述控制单元3可根据所述混合标气的浓度、所述双通电磁阀12开启时刻以及所述多气体传感器2的实时感测浓度获取所述多气体传感器的所述第一响应时间；
63.所述控制单元3可根据所述混合标气的浓度、所述气泵43的开启时刻以及所述多
气体传感器2的实时感测浓度获取所述多气体传感器的所述第二响应时间。本实施方式中，控制单元采用arm处理器控制整个响应时间测试过程。
64.双通电磁阀12开启时刻，即，第一时刻，为混合标气开始进入多气体传感器2的时刻。双通电磁阀12保持开启状态，多气体传感器2实时感测各个气体的浓度，当各个气体浓度达到混合标气中各个气体浓度的一定百分比时，控制单元记录该时刻为第二时刻，并根据第二时刻与第一时刻的时间差，计算得到第一响应时间。
65.第一响应时间测试结束后，关闭双通电磁阀12，开启气泵43为多气体传感器2供应环境空气，气泵43开启时刻，即，第三时刻，环境空气开始稀释进入多气体传感器2的各个气体浓度的时刻。气泵43保持开启状态，多气体传感器2实时感测接触的各个气体的浓度，当各个气体浓度达到混合标气中各个气体浓度的一定百分比时，控制单元记录该时刻为第四时刻，并根据第四时刻与第三时刻的时间差，计算得到第二响应时间。
66.值得注意的是，第一响应时间和第二响应时间仅仅是为了区分不同测试测录所测量得到的响应时间。例如，机动车尾气中包括hc、co、co2、no、o2，环境空气中o2约占20.9％，在用于测量机动车尾气分析仪器的响应时间时，双通电磁阀打开，混合标气进入多气体传感器中，除了o2浓度开始下降，其他气体浓度值开始上升，因此，对于气体传感器的响应时间t90和t10来说，第一测试气路可以用来测试多气体传感器对于hc、co、co2、no的t90，并且可以用来测量多气体传感器对于o2的t10。因此，第一响应时间可能是t90或t10。在双通电磁阀关闭，气泵打开时，环境空气进入多气体传感器中，o2浓度开始上升，hc、co、co2、no浓度值开始下降，因此，对于气体传感器的响应时间t90和t10来说，第二测试气路可以用来测试多气体传感器对于hc、co、co2、no的t10，并且可以用来测量多气体传感器对于o2的t90。因此，第二响应时间也有可能是t90或t10。
67.如图2所示，所述控制单元3包括：用户输入模块31，所述用户输入模块31用于输入所述混合标气的浓度、所述双通电磁阀12的开闭指令、所述气泵43的开闭指令；
68.气路控制模块32，与所述用户输入模块31、所述双通电磁阀12和所述气泵43通信连接，用于根据所述双通电磁阀12的开闭指令、所述气泵43的开闭指令控制所述双通电磁阀的12开闭和所述气泵43的开闭；
69.响应时间计算模块33，与所述用户输入模块31、所述双通电磁阀12、所述气泵43和所述多气体传感器2通信连接，并根据所述混合标气的浓度、所述双通电磁阀12开启时刻、所述气泵43的开启时刻以及所述多气体传感器2的实时感测浓度计算所述多气体传感器2的响应时间。
70.为了测试结果的可视化和方便多次测量，所述的多气体传感器响应时间自动测试装置还包括：
71.数据存储模块34，所述数据存储模块34与所述响应时间计算模块33连接，用于存储响应时间数据；
72.显示输出模块35，所述显示输出模块35与所述响应时间计算模块33连接，用于实时显示响应时间。
73.本技术第二种实施方式提供一种多气体传感器响应时间自动测试方法，采用第一种实施方式的多气体传感器相应时间自动测试装置，具体包括如下步骤：
74.s1：通入混合标气步骤，导通第一测试气路，为多气体传感器供应混合标气；
75.s2：第一响应时间测试步骤：控制单元根据所述第一测试气路的供气时刻和所述多气体传感器的实时感测浓度到达所述混合标气浓度90％或所述多气体传感器的实时感测浓度到达所述混合标气浓度10％的时刻，计算所述多气体传感器的第一响应时间。
76.对于同时具备第一测试气路和第二测试气路的多气体传感器响应时间自动测试装置来说，该自动测试方法的步骤具体包括：
77.s1：通入混合标气步骤，导通第一测试气路，为多气体传感器供应混合标气；
78.s2：第一响应时间测试步骤，控制单元根据所述第一测试气路的供气时刻和所述多气体传感器的实时感测浓度到达所述混合标气浓度90％或所述多气体传感器的实时感测浓度到达所述混合标气浓度10％的时刻，计算所述多气体传感器的第一响应时间；
79.s3：通入环境空气步骤，关闭所述第一测试气路，导通所述第二测试气路，为所述多气体传感器供应环境空气；
80.s4：第二响应时间测试步骤，所述控制单元根据所述第二测试气路的供气时刻和所述多气体传感器的实时感测浓度到达所述混合标气浓度10％或所述多气体传感器的实时感测浓度到达所述混合标气浓度90％的时刻，计算所述多气体传感器的第二响应时间。
81.具体地，在所述第一响应时间测试步骤中，若所述多气体传感器实时感测到所述混合标气中其中一种气体的浓度是逐渐增加的，则所述第一测试气路的供气时刻和所述多气体传感器的实时感测浓度到达所述混合标气浓度90％的时刻的时间差为所述第一响应时间；若所述多气体传感器实时感测到所述混合标气中其中一种气体的浓度是逐渐减小的，则所述第一测试气路的供气时刻和所述多气体传感器的实时感测浓度到达所述混合标气浓度10％的时刻的时间差为所述第一响应时间。
82.具体地，在所述第二响应时间测试步骤中，若所述多气体传感器实时感测到所述混合标气中其中一种气体的浓度是逐渐减小的，则所述第二测试气路的供气时刻和所述多气体传感器的实时感测浓度到达所述混合标气浓度10％的时刻的时间差为所述第二响应时间；若所述多气体传感器实时感测到所述混合标气中其中一种气体的浓度是逐渐减小的，则所述第二测试气路的供气时刻和所述多气体传感器的实时感测浓度到达所述混合标气浓度90％的时刻的时间差为所述第二响应时间。
83.上述测试方法用于测量机动车尾气分析仪类传感器响应时间时，通过用户输入模块输入混合标气各气体浓度值，然后输入双通电磁阀开启指令，气路控制模块接收到双通电磁阀开启指令后，控制双通电磁阀打开，响应时间计算模块记录双通电磁阀开启时刻，混合标气进入多气体传感器，随着时间推移，多气体传感器显示的浓度值发生变化，o2浓度开始下降，其他气体浓度值开始上升，当多气体传感器检测到其中一种气体浓度达到混合标气浓度的90％时，记录第一时间，响应时间计算模块根据第一时间与双通电磁阀开启时刻的时间差得出其中一种气体响应时间t90数值；同理，对于混合标气中其他各个气体，依次记录多气体传感器测到该气体浓度达到混合标气浓度的90％时的时间，即可获得该气体的响应时间t90数值。对于o2，当多气体传感器测得的o2浓度为混合标气中o2浓度的10％时，记录此时的时间，即可获得o2的响应时间t10数值。若通入混合标气30s后，各气体浓度均无响应，则结束响应时间t90测试，提示多气体传感器响应时间t90测试不合格。若通入混合标气30s后，若仍有气体未达到混合标气浓度的90％，则相应气体响应时间t90不合格。
84.通入混合标气30s后，通过用户输入模块输入双通电磁阀关闭指令，气路控制模块
接收到双通电磁阀关闭指令后控制双通电磁阀关闭，再通过用户输入模块输入气泵启动指令，气路控制模块接收到气泵启动指令后控制气泵启动，响应时间计算模块记录气泵开启时刻，环境空气进入多气体传感器，随着时间推移，多气体传感器显示的浓度值发生变化，o2浓度开始上升，其他气体浓度值开始下降，当多气体传感器检测到o2浓度达到混合标气浓度的90％时，记录第二时间，响应时间计算模块根据第二时间与气泵开启时刻的时间差得出o2响应时间t90数值；对于混合标气中其他各个气体，依次记录多气体传感器测到该气体浓度达到混合标气浓度的10％时的时间，即可获得各个气体的响应时间t10数值。若气泵供应环境空气30s后，各气体浓度均无下降响应，则结束响应时间t10测试，提示响应时间t10测试不合格。若气泵供应环境空气30s后，若仍有气体未达到混合标气浓度的10％，则相应气体响应时间t10不合格。