[发明专利]气体传感器的检测方法及设备

说明书

技术领域

本发明涉及气体传感器检测技术，尤其涉及一种气体传感器的检测方法及设备。

背景技术

电化学气体传感器一般由两个或三个电极和以及连通各个电极的电解液构成。对于三电极传感器来说，一般包括三个电极：参比电极、工作电极和对电极。气体传感器是在恒电位的模式下工作的，即工作电极相对于参比电极的电位差是恒定的，产生的电流和被检测的气体浓度成正比关系，比如一氧化碳、硫化氢、氧气等。当有气体泄漏时，如果传感器出了故障而无法正常工作，而我们又不知道传感器出了故障，此时就很危险。

现有技术中提出了多种不同方法和设备来在线检测气体传感器，以预测气体传感器的好坏，从而提前预警，以防范危险的发生。造成电化学气体传感器失效的原因有几种情况：气体传感器的引脚和内部接触不良；气体传感器的参比电极不稳定；气体传感器内部电解质溶液干枯；气体传感器的催化剂活性下降或失活造成灵敏度下降或没有反应；气体传感器的进气孔被堵塞(主要针对氧气传感器)；气体传感器的电解液泄漏。针对上述情况，现有技术中许多专利提出了相应的检测方法和设备。

针对参比电极电位不稳定的失效模式，美国专利US5100530提出一种用辅助电极来测试参比电极的电位的检测方法和电路。针对催化剂活性下降或失活的失效模式，美国专利US6629444提出用水蒸汽来预测传感器的灵敏度是否下降；美国专利US7033482用开关电路的方式对传感器施加脉冲信号根据工作电极的电位响应来判断传感器是否失效；美国专利US 5611909专门设计脉冲电路给气体传感器施加脉冲信号，根据工作电极的电位响应来判断传感器是否失效；美国专利US6404205提出对一氧化碳传感器，给工作电极加一个偏压让工作电极产生氢气，然后回到原来的电位工作状态，检测传感器的电流，用该电流判断该传感器是否能正常工作。针对电解液干枯的失效模式，美国专利US6049283根据传感器的噪声与电解液含量的关系来检测传感器是否因为失水干燥而失效。针对电解液泄漏的失效模式，美国专利US6428684提出在气体传感器外面包裹一层导电层，当电解液泄漏出传感器时会接触到该导电层根据导电层的信号来判断传感器是否因为漏液而失效。

对于以上的所有失效模式，最可靠的检测传感器的方法是用被测气体检测传感器，而被测气体要么是标准浓度的钢瓶气，要么采用气体发生器来产生。但这些做法都有很多不方便之处，在实际操作中，工作人员要定期地给每一个传感器进行通气检测，耗时耗力。如果气体传感器失效，只能等到下一次检测的时候才知道，有很大的潜在危险，特别是对于存在有毒气体或爆炸性气体的工作环境。

另外传感器漏液问题一般都是腐蚀了仪器才会发现，此时损失巨大，仪器只能报废。美国专利US6428684的方法让气体传感器变得更复杂，而上述其他专利提出的方法电路上也很复杂。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种气体传感器的检测方法及设备，能够以较简单的方法和电路结构对气体传感器是否无效进行检测。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种气体传感器的检测方法，所述气体传感器包括工作电极、参比电极、对电极以及连通三个电极的离子导电电解质，所述检测方法包括：

在所述参比电极和工作电极上分别施加第一参考电压和第二参考电压，使所述气体传感器在恒电位模式下工作；

提供所述对电极和工作电极工作时所需的工作电流；

在没有被检测气体的常规环境下，检测所述对电极和工作电极之间的开路电位差，若所述开路电位差落入预设的电压范围内，则判定所述气体传感器正常，否则判定所述气体传感器失效。

可选地，在检测所述对电极和工作电极之间的开路电位差之前，还包括：检测所述工作电极的输出电流，若所述输出电流小于等于预设的电流阈值，则判定所述气体传感器正常，否则判定所述气体传感器失效。

可选地，在检测所述对电极和工作电极之间的开路电位差之前，还包括：将所述工作电极的输出电流转换为输出电压；测量所述输出电压，若所述输出电压小于等于预设的电压阈值，则判定所述气体传感器正常，否则判定所述气体传感器失效。

本发明还提供了一种气体传感器的检测设备，所述气体传感器包括工作电极、参比电极、对电极以及连通三个电极的离子导电电解质，所述检测设备包括：

电压驱动模块，在所述参比电极和工作电极上分别施加第一参考电压和第二参考电压，使所述气体传感器在恒电位模式下工作；

电流驱动模块，提供所述对电极和工作电极工作时所需的工作电流；