专利名称：用于检测气体监测系统完整性、可靠性的测试系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及气体监测系统的性能检测领域，具体是一种用于检测气体监测系统完整性、可靠性的测试系统。
背景技术：
气体监测系统由气敏元件及外围电路组成，其工作性能由气敏元件和外围电路共同决定；而目前对气体监测系统测试和标定的侧重点多着重于其中的气敏元件，例如检测气敏元件的稳态效应和灵敏度特性、标定不同温度下气敏元件原始模拟信号与给定量程内气体浓度的映射关系，等等；关于气敏元件稳态效应和灵敏度特性的检测，直接将待测气敏元件放入密闭气室内，通过对密闭气室进气流量的调整，来改变密闭气室内的气体浓度，实时监测气敏元件的输出变化，获得其稳态效应和灵敏度特性；关于不同温度下气敏元件 原始模拟信号与给定量程内气体浓度映射关系的标定，通常的做法就是在密闭气室的底板上设置加热板，通过供电进行加热，逐步改变密闭气室内的温度并记录，同时记录气敏元件的输出变化，完成标定，而密闭气室内的温度参数以热电偶测出的底板温度参数表征的，不是气敏元件真正所处密闭气室内的环境温度，标定结果存在的误差较大。而对于气敏元件的测试和标定是基于基础元器件阶段的检测，其检测结果对于气体监测系统来说，无法代表整个系统的工作性能。而目前对气体监测系统整体的测试和标定，仍停留在实验室实施阶段，采取与气敏元件测试、标定相类似的技术方案进行，操作繁琐，检测效率低，且同样存在标定误差问题，更主要的是没有形成完整的测试系统，无法对气体监测系统进行精确的测试控制和标定，用以确定气体监测系统的完整性和可靠性；亦无法对气体监测系统实施批量性测试和标定；这样就造成了实际生活生产中已投入使用的气体监测系统的监测精度无法保证，导致了气体监测系统使用过程中遗留有安全隐患。

发明内容
本发明为了解决目前对于气体监测系统整体的测试和标定仍停留在实验室实施 阶段，还未形成完整的测试系统，无法对气体监测系统进行精确的测试控制和标定的问题，提供了一种用于检测气体监测系统完整性、可靠性的测试系统。本发明是采用如下技术方案实现的用于检测气体监测系统完整性、可靠性的测试系统，由控制单元、配气单元、检测单元构成；
控制单元包括中控计算机、与中控计算机连接的高精度多通道数据采集器和质谱仪；配气单元包括混气罐、若干存储基础气体(即区别于混合气体的单种气体，例如氧气、氮气、氢气、一氧化碳、二氧化碳等)的高压储气罐，各高压储气罐分别经相应导气管路与混气罐连接，各导气管路上由高压储气罐侧起依次设置有减压器、电子流量计、可控电磁阀，混气罐上设有出气管I和出气管II，出气管I经管路与质谱仪的气源入口连接，且出气管I和出气管II上设有可控电磁阀，电子流量计、可控电磁阀与中控计算机连接；检测单元包括为待测气体监测系统提供测试环境的检测气室、电子调温型试验箱，检测气室置于电子调温型试验箱内，检测气室内设有与高精度多通道数据采集器输入端连接的接线端子，检测气室上设有进气管和排气管，排气管上设有可控电磁阀，且进气管经管路与混气罐的出气管II连接；电子调温型试验箱、可控电磁阀与中控计算机连接；所述检测气室为密封型测试柜，其柜门及柜壁由石墨导热厚膜和防爆钢网构成。所述电子调温型试验箱采用CTPS701B高低温快速变化湿热试验箱，该试验箱为公知广品。另外，配气单元还设置有与中控计算机连接的超声波加湿器，高压储气罐与混气罐之间的导气管路经管路与超声波加湿器连接，为满足测试需要，超声波加湿器在中控计算机控制下，对气体湿度加以调整。
应用本发明所述测试系统对气体监测系统进行测试和标定时，其测试过程大致分为三步配气步骤、检测步骤、数据处理步骤；
配气步骤，在控制软件支持下，试验人员通过中控计算机设定配气参数，由中控计算机依据配气参数远程控制相应可控电磁阀的控制电压，开启可控电磁阀，使相应高压储气罐内的高压气体经减压器减压后，经导气管路进入混气罐内配气，由电子流量计对气体的输出流量进行实时监测，并反馈给中控计算机，中控计算机依据配气参数与流量反馈信号对可控电磁阀的控制电压进行自动调整，达到精确控制气体输出流量的目的，进而在混气罐内配比出理想气体浓度的混合气体，完成动态精确配气。检测步骤，将待测气体监测系统或者待测气体监测系统阵列置于检测气室内，输出端与检测气室内的接线端子连接(即待测气体监测系统与高精度多通道数据采集器连接)，关闭检测气室柜门，对检测气室抽真空，然后通过中控计算机控制混气罐出气管I和出气管II上可控电磁阀的控制电压，首先开启出气管I上的可控电磁阀，使混气罐内的混合气体小部分经出气管I进入质谱仪后，关闭出气管I上的可控电磁阀，开启出气管II上的可控电磁阀，使混气罐内的混合气体经由出气管II进入检测气室，由质谱仪对混合气体进行分析，获取标准源数据，由检测气室内的待测气体监测系统对混合气体进行静态测试，高精度多通道数据采集器实时采集待测气体监测系统的动态响应数据；在测试过程中，中控计算机依据测试需要，任意设置CTPS701B高低温快速变化湿热试验箱的温度、湿度及其斜率和温循。数据处理步骤，中控计算机实时采集、存储、显示待测气体监测系统或者待测气体监测系统阵列的动态响应信号、待测气体监测系统或者待测气体监测系统阵列工作环境的温度及湿度等参数、质谱仪获取的标准源数据，并以此为依据，实时描绘对比曲线，计算浓度、灵敏度、响应时间、恢复时间、分辨率等测试的目标参数，具体如何计算是气体监测领域的公知技术常识。另针对待测气体监测系统或者待测气体监测系统阵列工作环境温度参数的获取，与现有技术相比，本发明所用检测气室摒弃了传统的钢制或者玻璃等材料，采用石墨导热厚膜和防爆钢网加工而成，应用了(GTS)石墨导热技术，这样，将检测气室置于CTPS701B高低温快速变化湿热试验箱里，检测气室内温度与试验箱内温度之间存在的温差很小且恒定，且经试验标定，检测气室内的温度比CTPS701B高低温快速变化湿热试验箱内的温度始终高I. 67°C，即检测气室内温度与试验箱内温度之间的温差I. 67°C，中控计算机根据CTPS701B高低温快速变化湿热试验箱的温度设置、检测气室内温度与试验箱内温度之间的温差可以直接获得检测气室内的温度参数；当然，待测气体监测系统或者待测气体监测系统阵列工作环境的温度参数也可通过在检验气室内设置相应传感器来监测获得。总之，本发明采用CTPS701B高低温快速变化湿热试验箱和石墨厚膜检测气室为测试系统提供核心检测环境比早期在密闭气室内置加热底板更易控制，同时最重要的是其提供的环境温度更精确更稳定，环境温度差值更恒定。与现有技术相比，本发明所述测试系统结构合理，是以中控计算机为控制核心的测试系统，对气体监测系统测试时的配气、检测、数据处理皆在中控计算机的精确控制下实现，配气准确，检测环境稳定，数据处理迅速，测试结果有保证，有利于确定气体监测系统的完整性和应用可靠性。



图I为本发明的结构原理 图中1_混气罐；2_高压储气罐；3_减压器；4_电子流量计；5_可控电磁阀；6_出气管
I;7_出气管II ;8_检测气室；9-电子调温型试验箱；10-接线端子；11-进气管；12-排气管。
具体实施例方式如图I所示，用于检测气体监测系统完整性、可靠性的测试系统，由控制单元、配气单元、检测单元构成；
控制单元包括中控计算机、与中控计算机连接的高精度多通道数据采集器和质谱仪；配气单元包括混气罐I、若干存储基础气体的高压储气罐2，各高压储气罐2分别经相应导气管路与混气罐I连接，各导气管路上由高压储气罐2侧起依次设置有减压器3、电子流量计4、可控电磁阀5，混气罐I上设有出气管I 6和出气管II 7，出气管I 6经管路与质谱仪的气源入口连接，且出气管I 6和出气管II 7上设有可控电磁阀5，电子流量计4、可控电磁阀5与中控计算机连接；
检测单元包括为待测气体监测系统提供测试环境的检测气室8、电子调温型试验箱9，检测气室8置于电子调温型试验箱9内，检测气室8内设有与高精度多通道数据采集器输入端连接的接线端子10，检测气室8上设有进气管11和排气管12，排气管12上设有可控电磁阀5，且进气管11经管路与混气罐I的出气管II 7连接；电子调温型试验箱9、可控电磁阀5与中控计算机连接；所述检测气室8为密封型测试柜，其柜门及柜壁由石墨导热厚膜和防爆钢网构成。所述电子调温型试验箱9采用CTPS701B高低温快速变化湿热试验箱。配气单元还设置有与中控计算机连接的超声波加湿器，高压储气罐2与混气罐I之间的导气管路经管路与超声波加湿器连接。
权利要求
1.一种用于检测气体监测系统完整性、可靠性的测试系统，其特征在于由控制单元、配气单元、检测单元构成； 控制单元包括中控计算机、与中控计算机连接的高精度多通道数据采集器和质谱仪； 配气单元包括混气罐(I)、若干存储基础气体的高压储气罐(2)，各高压储气罐(2)分别经相应导气管路与混气罐(I)连接，各导气管路上由高压储气罐(2)侧起依次设置有减压器(3)、电子流量计(4)、可控电磁阀(5)，混气罐(I)上设有出气管I (6)和出气管II(7)，出气管I (6)经管路与质谱仪的气源入口连接，且出气管I (6)和出气管II (7)上设有可控电磁阀(5 )，电子流量计(4 )、可控电磁阀(5 )与中控计算机连接； 检测单元包括为待测气体监测系统提供测试环境的检测气室(8)、电子调温型试验箱(9)，检测气室(8)置于电子调温型试验箱(9)内，检测气室(8)内设有与高精度多通道数据采集器输入端连接的接线端子(10)，检测气室(8)上设有进气管(11)和排气管(12)，排气管(12)上设有可控电磁阀(5)，且进气管(11)经管路与混气罐(I)的出气管II (7)连接；电子调温型试验箱(9)、可控电磁阀(5)与中控计算机连接；所述检测气室(8)为密封型测试柜，其柜门及柜壁由石墨导热厚膜和防爆钢网构成。
2.根据权利要求I所述的用于检测气体监测系统完整性、可靠性的测试系统，其特征在于所述电子调温型试验箱(9)采用CTPS701B高低温快速变化湿热试验箱。
3.根据权利要求I所述的用于检测气体监测系统完整性、可靠性的测试系统，其特征在于配气单元还设置有与中控计算机连接的超声波加湿器，高压储气罐(2)与混气罐(I)之间的导气管路经管路与超声波加湿器连接。
全文摘要
本发明涉及气体监测系统的性能检测领域，具体是一种用于检测气体监测系统完整性、可靠性的测试系统。解决了目前对于气体监测系统整体的测试和标定仍停留在实验室实施阶段，还未形成完整的测试系统，无法对气体监测系统进行精确的测试控制和标定的问题，用于检测气体监测系统完整性、可靠性的测试系统由控制单元、配气单元、检测单元构成；本发明所述测试系统结构合理，是以中控计算机为控制核心的测试系统，对气体监测系统测试时的配气、检测、数据处理皆在中控计算机的精确控制下实现，配气准确，检测环境稳定，数据处理迅速，测试结果有保证，有利于确定气体监测系统的完整性和应用可靠性。
文档编号G01N33/00GK102707017SQ20121018620
公开日2012年10月3日 申请日期2012年6月7日 优先权日2012年6月7日
发明者刘俊, 刘文怡, 张文栋, 朱思敏, 熊继军, 薛晨阳, 裴向东, 谭秋林 申请人:中北大学