[發明專利]一種氣體傳感器響應時間的快速測量裝置

在審

• 申請號: 202010196621.7
• 申請日: 2020-03-19
• 公開（公告）號: CN111323542A
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發明（設計）人: 錢翔;趙麒;王曉浩;張旻;董瑛
• 申請（專利權）人: 清華大學深圳國際研究生院
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00
• 代理公司: 深圳新創友知識產權代理有限公司 44223
• 代理人: 王震宇

一種氣體傳感器響應時間的快速測量裝置，包括多個氣腔，多個氣腔之間通過選擇裝置連接，所述選擇裝置包括傳感器腔、可控開關及測試接口，待測傳感器放置在所述傳感器腔中，并通過所述測試接口連接外部測量電路；所述傳感器腔與多個氣腔連接，并由所述可控開關控制與各個氣腔的連接通道的開閉，測量時先對各個腔體通入設定參數的氣體并達到氣體參數穩定，再通過選擇所述可控開關的開閉來選擇所述傳感器腔與不同的氣腔連接，以快速測量出待測傳感器在不同氣體參數下的響應。本發明的裝置能夠提高氣體傳感器的響應時間測試的穩定性和準確性，并且測試效率高。

技術領域

本發明涉及氣體傳感器測試技術，特別是一種氣體傳感器響應時間的快速測量裝置。

背景技術

隨著人們對大氣污染關注度的提升，氣體傳感器在目前的環境監測中的重要性日益凸顯。此外，居家環境、工業檢測中，氣體傳感器的應用也越來越多。以往的氣體監測需要大型分析儀器來完成，儀器成本高、操作復雜、測試周期長等原因導致氣體濃度監測困難。隨著氣體傳感器小型化、低成本的發展，其潛在市場應用前景廣闊。

目前，商業化的氣體傳感器的響應時間在分鐘級，而一些新開發的氣體敏感材料的響應時間可以達到秒級。但是目前對氣體傳感器的測試技術，仍不能實現秒級的氣體濃度切換，測試腔的氣體濃度改變的時間長于氣體敏感材料的實際響應時間。故而在測量氣體傳感器的響應時間時，有很大誤差，測試結果不能客觀、真實的反應氣體傳感器的實際響應時間。

目前的有關氣體傳感器測試系統的專利，主要聚焦于整個測試系統的搭建，包括配氣發生裝置、測試腔、尾氣處理、控制程序等。這些專利實現了氣體傳感器的部分自動化測試，可以實現輸入特定的氣體濃度，程序自動控制質量流量控制器的閥門大小，實現測試腔內氣體流量、濃度的穩定[1][2]。然而，在遇到需要測試氣體傳感器的響應時間時，這些測試腔內的氣體濃度改變并達到另一個穩定的流量、濃度，需要一個較長的過程；此外，如果要測試多組不同濃度下氣體傳感器的響應數據，則需要多次改變測試腔內的氣體濃度，這導致整個測試時間長達數小時乃至數天。

參考文獻：

[1]北京艾立特科技有限公司.一種外部控溫型智能氣敏分析裝置：中國201510464190.7[P].2015-08-03；

[2]大連民族大學.半導體氣體傳感器測試系統：中國201710505254.2[P].2015-11-13。

目前，新的氣體敏感材料響應時間可以達到秒級，這對氣體傳感器響應時間測試裝置的要求很高。傳統的測量的方法難以實現快速的不同濃度、濕度、溫度氣體的切換；且由于切換過程不能實現自動化，故實驗結果與真實響應時間有較大誤差。

發明內容

本發明的主要目的在于克服上述技術缺陷，提供一種氣體傳感器響應時間的快速測量裝置。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種氣體傳感器響應時間的快速測量裝置，包括多個氣腔，多個氣腔之間通過選擇裝置連接，所述選擇裝置包括傳感器腔、可控開關及測試接口，待測傳感器放置在所述傳感器腔中，并通過所述測試接口連接外部測量電路；所述傳感器腔與多個氣腔連接，并由所述可控開關控制與各個氣腔的連接通道的開閉，測量時先對各個腔體通入設定參數的氣體并達到氣體參數穩定，再通過選擇所述可控開關的開閉來選擇所述傳感器腔與不同的氣腔連接，以快速測量出待測傳感器在不同氣體參數下的響應。

進一步地：

所述快速測量裝置還包括與所述多個氣腔相連的配氣裝置，所述配氣裝置包括多個質量流量控制器及混氣裝置，不同參數的氣體由所述質量流量控制器控制輸入，經過所述混氣裝置混合后得到預定參數的氣體，再輸入相應的氣腔。

所述配氣裝置還包括加濕裝置，在需要加濕的情況下，氣體通過所述加濕裝置加濕，接著通過所述質量流量控制器，產生所需濕度的氣體。