[发明专利]高精度薄膜电阻氢气传感器标校装置及标校方法

摘要

本发明公开了一种高精度薄膜电阻氢气传感器标校装置，包括相互通气连接的气体流量控制器和恒温气氛测试腔以及用于为恒温气氛测试腔控制温度的温度控制器和用于测试输出电阻的电阻仪。本发明公开了一种高精度薄膜电阻氢气传感器标校装置采用的标校方法，包括获取温度特性曲线和获取氢气响应特性曲线。通过本发明可任意调节标准气体浓度值和流量，浓度调节范围宽精度高，标定氢气浓度标校曲线时可以极大降低外界温度干扰以及气体流动对标校的影响，从而确保准确获取传感单元输出电阻和氢气浓度标准值对应关系，便于准确分析薄膜电阻氢气传感器的各项静态指标；通过本发明还可以获取薄膜电阻氢气传感器的温度标校曲线。 1

主权项

1.一种高精度薄膜电阻氢气传感器标校装置，其特征在于：包括气体流量控制器、恒温气氛测试腔、温度控制器和电阻仪，所述气体流量控制器至少包括两个输入口和一个输出口，每个所述输入口和所述输出口分别连接一只可程控质量流量计；所述恒温气氛测试腔包括壳体和置于所述壳体的内腔中的温度传感器、薄膜电阻氢气传感器、电加热器，所述壳体上设有分别与所述壳体的内腔相通的进气口和出气口；所述气体流量控制器的输出口与所述恒温气氛测试腔的进气口连接，所述恒温气氛测试腔的出气口与大气相通，所述温度传感器的信号输出端和所述电加热器的电源输入端分别与所述温度控制器的信号输入端和加热控制输出端连接，所述薄膜电阻氢气传感器的信号输出端与所述电阻仪的信号输入端连接。

2.根据权利要求1所述的高精度薄膜电阻氢气传感器标校装置，其特征在于：所述恒温气氛测试腔还包括芯片安装电路板、转接板、连接板、隔热层和顶盖，所述电加热器为电热网，所述隔热层设于所述壳体的内腔内壁上，所述电热网设于所述隔热层的外侧，所述芯片安装电路板安装于所述壳体的内腔中央位置，所述薄膜电阻氢气传感器安装于所述芯片安装电路板上，所述芯片安装电路板的上表面设有双排排插底座或双排排插插针，所述转接板安装于所述芯片安装电路板的正上方，所述转接板的下表面设有与所述芯片安装电路板电性连接的双排排插插针或双排排插底座，所述温度传感器安装于转接板的下表面，所述顶盖安装于所述壳体的上端并设有连接板接口，所述连接板镶嵌于所述顶盖内，所述连接板的顶部和底部分别设有顶部焊盘和底部焊盘，所述顶部焊盘用于与所述温度控制器和所述电阻仪电性连接，所述底部焊盘用于与所述转接板上的双排排插插针或双排排插底座以及所述温度传感器的输出信号线电性连接；所述壳体上的进气口位于所述芯片安装电路板的下方，所述壳体上的出气口位于所述连接板的上方。

3.根据权利要求2所述的高精度薄膜电阻氢气传感器标校装置，其特征在于：所述芯片安装电路板和所述转接板上分别设有多个竖向的支撑柱过孔，多个竖向的支撑柱的下端固定设于所述壳体的内腔底部腔壁上，所述支撑柱的上端依次穿过所述芯片安装电路板和所述转接板上的所述支撑柱过孔，所述支撑柱外套装有绝缘套。

4.一种如权利要求1、2或3所述的高精度薄膜电阻氢气传感器标校装置采用的标校方法，其特征在于：包括获取温度特性曲线和获取氢气响应特性曲线，其中，所述获取温度特性曲线的方法为：所述壳体的内腔从室温开始逐步加热至40℃，温度测点为：室温、25℃、30℃、35℃、40℃，所述高精度薄膜电阻氢气传感器标校装置放置在室温下半小时以上，通过所述温度传感器、所述电加热器和所述温度控制器控制所述壳体的内腔中的温度，使温度误差小于±0.3℃，每个温度测点保持20‑30分钟，获取薄膜电阻氢气传感器和温度传感器的温度特性曲线；获取氢气响应特性曲线的方法为：将所述壳体的内腔温度保持在某恒定温度，恒温20‑30分钟后，通过气体流量控制器通入标准浓度氢气，利用电阻仪测量薄膜电阻氢气传感器的电阻阻值变化，分三段浓度范围分别标定，充氢时从0ppm上升到40000ppm，0‑2000ppm超低浓度段测点为：100、200、300、600、900、1200ppm，2000ppm‑10000ppm低浓度段测点为步进2000ppm，10000ppm‑40000ppm高浓度段步进量为5000ppm，充氢至40000ppm后，从40000ppm按同样测点逐步降低到零浓度，每次更换测点时，先采用大流量新浓度值气体充3‑5分钟，快速置换掉腔体和气管中原始浓度氢气，再调到低流量降低气体流动和温度波动对标校的影响，获得氢气响应特性曲线，以此分析薄膜电阻氢气传感器的特性。