[發明專利]一種氣敏傳感器標定和可靠性測試系統

有效

• 申請號: 200710063698.1
• 申請日: 2007-02-07
• 公開（公告）號: CN101241093A
• 公開（公告）日: 2008-08-13
• 發明（設計）人: 黃欽文;陳大鵬;景玉鵬;歐毅;葉甜春
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: G01N27/00
• 分類號: G01N27/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 周國城

技術領域

本發明涉及氣敏傳感器測試技術領域，尤其涉及一種響應速度快、待測氣體濃度精確可控的氣敏傳感器標定和可靠性測試系統。

背景技術

早期的氣體傳感器測試系統采用封閉式進氣系統，它的主要特點是將目標測試氣體直接注入封閉的傳感器室。此類測試系統只能用于測量傳感器的穩態響應。而且由于受到待測氣體在載氣中的擴散速度的限制，導致傳感器達到穩態響應的時間變長，而且傳感器吸附氣體之后，解吸速度也比較慢，不適合大量采集樣本數據。

為了得到氣體傳感器的動態響應特性，需要采用流氣式測試系統。目前國內氣敏元件測試裝置結構過于簡單，無法對實驗條件進行精確的控制。

如圖1所示，圖1為目前的動態氣敏元件性能測試裝置的結構示意圖。該裝置通過進樣器直接將氣體注入到測試箱，無法對待測氣體的濃度進行精確控制，無法改變待測氣體的濃度。

密封箱里面原有的氣體也會影響傳感器對待測氣體的響應特性。此測試裝置也無法精確控制傳感器的溫度，無法測試傳感器在不同溫度下的響應特性。

發明內容

(一)要解決的技術問題

有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種氣敏傳感器標定和可靠性測試系統，以解決現有動態氣敏元件性能測試裝置存在的不足之處，實現對待測氣體濃度的精確控制、對不同氣體的測試，以及對器件溫度的精確控制。

(二)技術方案

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種氣敏傳感器標定和可靠性測試系統，該系統包括進氣單元、氣體流量監控及組分控制單元、氣體混合腔5、真空測試腔6和傳感器電參量測量裝置16；

所述進氣單元中的氣體在氣體流量監控及組分控制單元的控制下進入氣體混合腔5進行預混合，然后進入真空測試腔6；

所述真空測試腔6中放置有待測氣敏傳感器15，所述傳感器電參量測量裝置16與真空測試腔6連接，用于測試真空測試腔6中待測氣敏傳感器15的性能。

所述進氣單元包括調壓減壓閥和壓力鋼瓶1，用于控制壓力鋼瓶1中的氣體或揮發性液體蒸汽的壓力，進氣單元通過氣體流量監控及組分控制單元與氣體混合腔5相連；

所述壓力鋼瓶的數量至少為2個，每個壓力鋼瓶中存放一種氣體或揮發性液體蒸汽，且每個壓力鋼瓶上安裝有一個調壓減壓閥。

所述氣體流量監控及組分控制單元包括質量流量計2、控制電路3和計算機4，用于控制來自進氣單元的氣體流量、壓力及組分，實現對不同氣體的選擇切換。

所述氣體混合腔5通過特種不銹鋼管道接收進氣單元輸入的氣體，對該氣體進行預混合，然后將預混合后的氣體輸出給真空測試腔6。

所述真空測試腔6具有可開關的密封蓋，蓋子下面有環形橡膠密封圈，該真空測試腔6包括溫控裝置、高/低壓真空計7、至少一個傳感器電參數測量引線柱8、進氣口9和出氣口10。

所述溫控裝置包括加熱板12、熱電偶13和可編程溫度控制器14；

所述熱板的可調溫度范圍為0到400攝氏度，溫度誤差為±0.2攝氏度，熱板上放置氣敏傳感器，通過熱板來精確設置傳感器的溫度；

所述傳感器電參數測量引線柱8的數量為8個，所述可編程溫度控制器14實現的溫度變化過程的狀態有64種。

所述真空測試腔6為圓柱形形狀，高度為5.2cm，直徑為29cm。

所述傳感器電參量測量裝置16為一臺外接式半導體參數測試儀，用于測量待測氣敏傳感器15的IV特性、阻抗特性、感抗特性。

該系統進一步包括一真空單元11，用于抽出真空測試腔6中的氣體，將真空測試腔6變為真空狀態。

所述真空單元11與真空測試腔6的出氣口10連接，為高速真空泵。

(三)有益效果

從上述技術方案可以看出，本發明具有以下有益效果：

1、本發明提供的這種氣敏傳感器標定和可靠性測試系統，通過質量流量計和混合腔，實現對待測氣體濃度的精確控制；通過氣路的切換，實現對不同氣體的測試；通過熱板、溫控器和熱電偶實現對器件溫度的精確控制；進而解決了現有動態氣敏元件性能測試裝置存在的不足之處，

2、本發明提供的這種氣敏傳感器標定和可靠性測試系統，通過使用質量流量計對氣體流量進行控制，實現對不同氣源的選擇以及氣體濃度的精確控制，多個氣路的氣體可以在混合腔室充分混合，然后再進入測試腔室。

3、本發明提供的這種氣敏傳感器標定和可靠性測試系統，通過調節不同氣路的流量，可以連續調節測試氣體的濃度。