本實用新型涉及環(huán)境監(jiān)測的技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及氣體傳感器評測與校準系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)大氣中常規(guī)氣體監(jiān)測設(shè)備體積大、價格高、安裝維護復(fù)雜，限制了其大規(guī)模的加密觀測應(yīng)用，目前市場上越來越多的小型化、低成本氣體傳感器不斷在涌現(xiàn)，基于氣體傳感器組建便攜式或者組網(wǎng)式監(jiān)測儀，對空氣質(zhì)量進行加密觀測成為了一種趨勢。

基于氣體傳感器的監(jiān)測儀與傳統(tǒng)在線常規(guī)氣體監(jiān)測儀相比，具有響應(yīng)速度快、體積小、成本低、維護少等優(yōu)點，同時也普遍具有如下缺點：檢測下限高、氣體間交叉干擾大、受環(huán)境因素影響大。因此有必要搭建系統(tǒng)對氣體傳感器進行科學合理的評測與校準，如實用新型專利一種氣體傳感器的標定工裝及標定方法(公開號105572307A)，將每個傳感器與適配底座通過O圈密封的形式進行固定，將底座通過串聯(lián)和并聯(lián)的連接形式來進行校準，但這種方式不具有普適性，不同氣體傳感器的大小尺寸不同、接口也不同，采用O圈密封存在個別氣體傳感器泄漏的可能，以及標定工裝沒有進行濕度的前處理和無法進行溫濕度調(diào)節(jié)等問題。

因此希望有一種氣體傳感器評測與校準系統(tǒng)可以克服或至少減輕現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種氣體傳感器評測與校準系統(tǒng)來克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供一種氣體傳感器評測與校準系統(tǒng)，所述氣體傳感器評測與校準系統(tǒng)包括：配氣單元、調(diào)理單元、校準單元和參考單元；所述配氣單元的氣體出口連接所述調(diào)理單元，所述配氣單元配置不同濃度的校準用氣體，并通過所述調(diào)理單元對校準用氣體進行濕度控制，所述調(diào)理單元連接所述校準單元，經(jīng)過所述調(diào)理單元的校準用氣體進入所述校準單元對箱內(nèi)的氣體傳感器的進行評測與校準，所述參考單元可通過切換閥的方式分別連接所述調(diào)理單元的氣體入口和所述校準單元的氣體出口，所述參考單元對進入校準單元前后的校準用氣體濃度進行監(jiān)測。

優(yōu)選地，所述配氣單元包括：標準氣體單元、質(zhì)量流量控制器組和氣體混合器，標準氣體單元將高濃度標準氣與零空氣通過質(zhì)量流量控制器組在氣體混合器中進行稀釋混合，得到不同濃度的校準用氣體。

優(yōu)選地，所述標準氣體單元包括壓縮空氣源、過濾器組、零空氣發(fā)生器、第一高濃度標準氣、第二高濃度標準氣和臭氧發(fā)生器；所述零空氣發(fā)生器為氣體傳感器標定的零點校準氣和高濃度標準氣的稀釋氣，所述第一高濃度標準氣為對應(yīng)檢測氣體傳感器類型的標準鋼瓶氣，所述第二高濃度標準氣為對應(yīng)檢測氣體傳感器的干擾氣。

優(yōu)選地，所述質(zhì)量流量控制器組包括四組質(zhì)量流量控制器，分別對零空氣發(fā)生器、臭氧發(fā)生器、第一高濃度標準氣、第二高濃度標準氣進行質(zhì)量流量控制。

優(yōu)選地，所述的臭氧發(fā)生器為紫外燈型臭氧發(fā)生器，可通過通入氣體流量和紫外燈照射氣路面積來調(diào)節(jié)臭氧濃度。

優(yōu)選地，經(jīng)過所述零空氣發(fā)生器、臭氧發(fā)生器和經(jīng)過質(zhì)量流量控制器組的第三第四路氣體進入所述氣體混合器進行充分混合，達到均勻混合的狀態(tài)，稀釋后的校準用氣體濃度根據(jù)鋼瓶氣的標稱濃度、高濃度標準氣的流量和稀釋氣的流量并結(jié)合分子量獲得。

優(yōu)選地，所述調(diào)節(jié)單元采用Nafion管加濕的方式，包括：Nafion管、濕度監(jiān)測模塊、風機、高效過濾器、加濕器；Nafion管對所述校準用氣體進行加濕，外界空氣經(jīng)過風機和高效過濾器為加濕器提供動力，風機為可調(diào)風機，加濕器連接Nafion管對通過Nafion管的所述校準用氣體進行加濕，濕度監(jiān)測模塊對經(jīng)過加濕的所述校準用氣體進行濕度監(jiān)測。

優(yōu)選地，所述校準單元包括不銹鋼箱體、混合風扇、氣體傳感器支撐轉(zhuǎn)接板、數(shù)據(jù)采集控制板和電腦，不銹鋼箱體的材質(zhì)為316不銹鋼，為防止氣體在箱體內(nèi)表面吸附，不銹鋼箱體采用合頁、鎖扣和密封條的設(shè)計；混合風扇設(shè)置在不銹鋼箱體內(nèi)用于幫助不銹鋼箱體內(nèi)的氣體進行充分的混合，氣體傳感器支撐轉(zhuǎn)接板用于放置和連接待測氣體傳感器，數(shù)據(jù)采集控制板包括64通道的16位模擬信號輸入和8通道的16位模擬信號輸出，數(shù)據(jù)采集控制板對不銹鋼箱體內(nèi)的溫度、濕度、壓力和氣態(tài)傳感器信號進行數(shù)據(jù)采集，并通過USB接口傳輸?shù)诫娔X，數(shù)據(jù)采集控制板的模擬信號輸出口對風機的風量進行控制，從而對所述加濕氣路的濕度進行調(diào)節(jié)，進而調(diào)節(jié)校準用氣體的相對濕度。

優(yōu)選地，所述氣體傳感器支撐轉(zhuǎn)接板包括：主板、氣體傳感器和信號板、溫度傳感器、濕度傳感器和壓力傳感器；主板固定氣體傳感器和信號板，方便進行整體操作，并對所有氣體傳感器和信號板進行統(tǒng)一供電和信號的接頭轉(zhuǎn)換，將每個傳感器的信號綜合到一個接頭并連接至所述數(shù)據(jù)采集控制板，氣體傳感器和信號板可接入30個氣體傳感器信號，模擬信號輸入端可同步將不銹鋼箱體內(nèi)的30個氣體傳感器信號和溫濕度壓力信息進行采集，主板上設(shè)置有溫度傳感器、濕度傳感器和壓力傳感器，溫度傳感器、濕度傳感器和壓力傳感器對所述不銹鋼箱體內(nèi)溫度、濕度和壓力進行實時監(jiān)測和后期的數(shù)據(jù)修正。

優(yōu)選地，參考單元包括參考儀器、第一三通接頭、第二三通接頭和三通球閥；參考儀器對所述校準用氣體濃度進行參照對比，第一三通接頭連接所述調(diào)理單元的氣體入口，第二三通接頭連接所述校準單元的氣體出口，三通球閥的公共端連接至參考儀器，參考儀器分別測量上下游氣體濃度，測量數(shù)據(jù)通過網(wǎng)口連接至電腦，進行實時數(shù)據(jù)獲取和記錄。

本實用新型提出了一種氣體傳感器評測與校準系統(tǒng)，所述氣體傳感器評測與校準系統(tǒng)是一種靈活的配氣系統(tǒng)，可用于對氣體傳感器進行批量的標定，同時可用于研究不同種類的氣體對某一類氣體傳感器的干擾影響，所述氣體傳感器評測與校準系統(tǒng)具有可控的濕度調(diào)節(jié)單元，使得校準用氣體具有較好的濕度條件，保證了氣體傳感器工作在正常工作濕度環(huán)境中，所述氣體傳感器評測與校準系統(tǒng)中的不銹鋼箱體校準箱的設(shè)計，極大的方便的批量性的氣體傳感器校準，占用空間小，密封性好，保障了實驗操作人員的安全，不銹鋼箱體內(nèi)托盤式的主板設(shè)計，方便了氣體傳感器固定和整體轉(zhuǎn)移，同時簡化了數(shù)據(jù)接口的連接，電腦自動控制系統(tǒng)的設(shè)計，可實時采集到氣體傳感器的數(shù)值進行展示，同時對氣路進行定時調(diào)控，方便系統(tǒng)操作，并且參考儀器上下游監(jiān)測，保證了數(shù)據(jù)可靠性。

附圖說明

圖1是氣體傳感器評測與校準系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是氣體傳感器支撐轉(zhuǎn)接板結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為使本實用新型實施的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行更加詳細的描述。在附圖中，自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。下面結(jié)合附圖對本實用新型的實施例進行詳細說明。

在本實用新型一寬泛實施例中：氣體傳感器評測與校準系統(tǒng)包括：配氣單元、調(diào)理單元、校準單元和參考單元；所述配氣單元的氣體出口連接所述調(diào)理單元，所述配氣單元配置不同濃度的校準用氣體，并通過所述調(diào)理單元對校準用氣體進行濕度控制，所述調(diào)理單元連接所述校準單元，經(jīng)過所述調(diào)理單元的校準用氣體進入所述校準單元進行氣體傳感器的校準，所述參考單元可通過切換閥的方式分別連接所述調(diào)理單元的氣體入口和所述校準單元的氣體出口，所述參考單元對校準單元前后的校準用氣體進行監(jiān)測。

如圖1所示，壓縮空氣源1為空壓機，壓力為0.2-0.8MPa，壓縮空氣源1的出口連接過濾器組4，對壓縮氣進行除水和對顆粒物的多級過濾，得到干燥的無顆粒物空氣，分別連接至質(zhì)量流量控制器組5的第一路入口和第二路入口；第一高濃度標準氣2和第二高濃度標準氣3為鋼瓶壓縮氣，出廠時壓力為15MPa，通過減壓閥調(diào)節(jié)至0.2-0.3MPa，一般情況下，對于測量某一特性種類氣體的氣體傳感器，如一氧化碳氣體傳感器，第一高濃度標準氣2為一定濃度的一氧化碳標準鋼瓶氣，載氣為氮氣，第二高濃度標準氣3為可能對一氧化碳傳感器造成干擾的干擾氣，載氣為氮氣，將這兩路鋼瓶氣通過特氟龍管分別連接至質(zhì)量流量控制器組5的第三路入口和第四路入口；質(zhì)量流量控制器組5的第一路出口連接零空氣發(fā)生器6的入口，將經(jīng)過干燥和除顆粒物的空氣，經(jīng)過化學反應(yīng)和活性炭吸附作用得到零空氣；質(zhì)量流量控制器組5的第二路出口連接臭氧發(fā)生器7的入口，臭氧發(fā)生器將入口的空氣經(jīng)紫外燈照射生成臭氧；質(zhì)量流量控制器組5具有四路獨立的進氣口和出氣口，當進出氣口壓差達到0.1MPa時，通過數(shù)據(jù)采集控制板18的模擬電壓輸出端口可對每一路的氣體流量進行精確的控制，當四路氣體中某一路暫時未啟用，可將對應(yīng)氣路的控制電壓設(shè)置為零即可將其關(guān)閉。

氣體混合器8有四個入口，分別連接零空氣發(fā)生器6的出口、臭氧發(fā)生器7的出口、質(zhì)量流量控制器組5的第三路出口和第四路出口，混合器為不銹鋼材質(zhì)，作用一是進行緩沖，二是進行湍流混合。

通過所述氣體混合器8的校準用氣體的相對濕度較低，通常小于氣體傳感器工作的相對濕度下限，所以需要對校準用氣體的相對濕度進行控制，氣體混合器8的出口通過特氟龍管連接第一三通接頭9，第一三通接頭9的第一出口通過特氟龍管連接三通球閥21的第一入口，第一三通接頭9的第二出口通過特氟龍管連接Nafion管10的樣氣入口；Nafion管10因半透膜兩側(cè)水蒸氣的分壓不同，通過水合作用實現(xiàn)加濕，半透膜的內(nèi)側(cè)是校準用氣體的通路，半透膜的外側(cè)為加濕氣路；Nafion管10共有四個接口：樣氣入口、樣氣出口、調(diào)節(jié)氣入口和調(diào)節(jié)氣出口，樣氣出口通過特氟龍管連接濕度監(jiān)測模塊11來對濕度進行監(jiān)測和反饋，Nafion管10的調(diào)節(jié)氣為與樣氣流向反向，濕度大的干凈氣體，風機12依次連接高效過濾器13、加濕器14后，接入調(diào)節(jié)氣入口，調(diào)節(jié)氣的出口連接至大氣，加濕器14的工作原理是通氣鼓泡法，濕度監(jiān)測模塊11為三通結(jié)構(gòu)設(shè)計，進氣口連接Nafion管10的樣氣出口，出氣口連接不銹鋼箱體15的入口，三通位置放置濕度傳感器，O圈密封，濕度傳感器信號連接至數(shù)據(jù)采集控制板18的模擬信號輸入端。不銹鋼箱體15為316不銹鋼材質(zhì)，方便操作的同時，保證了箱體密封性，極大的保障了實驗操作人員的安全，不銹鋼箱體15內(nèi)置放置混合風扇16、氣體傳感器支撐轉(zhuǎn)接板17、數(shù)據(jù)采集控制板18。

如圖2所示，氣體傳感器支撐轉(zhuǎn)接板17是以主板23為基體，放置了30個氣體傳感器和信號板24，同時安放了溫度傳感器25、濕度傳感器26、壓力傳感器27，對箱內(nèi)的溫濕度和壓力情況進行實時監(jiān)測，所有模擬信息通過一個統(tǒng)一的接頭連接到數(shù)據(jù)采集控制板18，當需要評測不同溫度對氣體傳感器的影響時，通過溫度傳感器25的反饋進行溫度調(diào)節(jié)對所述不銹鋼箱體15進行加熱和冷卻；濕度的調(diào)節(jié)由上游的調(diào)理單元進行調(diào)節(jié)。

如圖1和2所示，數(shù)據(jù)采集控制板18為16位的多功能數(shù)據(jù)采集控制卡，共有64路16位模擬輸入端口，8路16位模擬輸出端口，64路模擬輸入端口分別連接：濕度監(jiān)測模塊11、溫度傳感器25、濕度傳感器26、壓力傳感器27和30個氣體傳感器和信號板24，8路模擬輸出端口分別連接質(zhì)量流量控制器組5、風機12，數(shù)據(jù)采集控制板18通過USB接口與電腦19進行通信，數(shù)據(jù)采集控制板18的采樣頻率為10kHz，在電腦19端將每秒的數(shù)據(jù)進行實時處理和顯示，同時在電腦19端實現(xiàn)對質(zhì)量流量控制器組5的控制和對風機12的閉環(huán)控制。常用的適合大氣低污染濃度監(jiān)測使用的是四電極電化學方法氣體傳感器，有兩路模擬信號輸出，數(shù)據(jù)采集控制板18通常最多可接入32個氣體傳感器和信號板24，當需要接入更多時，可以通過使用多個數(shù)據(jù)采集控制板18疊加來實現(xiàn)。參考儀器22的入口連接三通球閥21的公共端，三通球閥21的第一入口連接第一三通接頭9，第二入口連接第二三通接頭20，通過三通球閥21的切換，可測量上下游的氣體濃度。

最后需要指出的是：以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案，而非對其限制。盡管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實用新型各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。