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专利名称：气体传感器及阵列的稳定性测试仪的制作方法
技术领域：
本发明属于气体传感器及阵列测试设备技术，具体涉及一种气体传感 器及阵列的稳定性测试仪，本发明可用于多路气体传感器及阵列在多种相 对湿度环境中各种使用方式(常温，连续高温，间歇式高温)中的长期稳 定性评价。
背景技术：
气体传感器已广泛应用于环境监测、防火报警、化工、食品加工工业 等领域，有广泛的市场需求，各种气体传感器的研究开发已经引起广大科 研工作者的兴趣。对于气体传感器质量的核心是其稳定性，稳定性是传感 器各部分在各种不同状态中的可靠性的综合表现。随着传感器应用领域的 扩大的同时，传感器从简单的报警到定量信息的采集，人们对传感器的稳 定性也提出了更高的要求。气体传感器的稳定性研究一直是气体传感器的 研究工作的重点和难点。气体传感器与空气接触的表面工作特性使其稳定 性除自身结构、气敏膜的稳定性外，还受环境气体、湿度的影响。 一直以 来人们对传感器稳定性的研究采用长时间的气敏测试，通过敏感度随时间
的变化来评价稳定性[Y. Ozaki, S. Suzuki, M. Morimitsu, M Matsunaga， Enhanced long-term stability of SnC^ -based CO gas sensors modified by sulfuric acid treatment, Sensors and Actuators B 62 (2000) 220—225]，费时费
力，由于测试时间长、测试方法单一，测试条件可控性差，并不能科学的 反映传感器本身的稳定性特点，也不能反映传感器稳定性变化的影响因素， 面对稳定性的测试结果不能对提高稳定性提出有意义的指导。稳定性测试 应将影响传感器稳定性的各方面独立出来，而同时保持其它方面不变来研
究传感器的稳定，是认识传感器稳定性影响因素和进一步提高传感举稳定 性的基础和切入点。

发明内容
本发明的目的是提供一种气体传感器及阵列的稳定性测试仪，该测试 仪能够模拟传感器及其阵列的多种使用环境(各种相对湿度)、各种使用方 式(常温，连续高温，间歇式高温)，能够自动控制长期重复测试气体传感 器及阵列的稳定性。
本发明提供的气体传感器及阵列的稳定性测试仪，其特征在于〃 它包
括n个空气发生器，n个测试腔，数据采集电路，计算机，电源与状态控制 器，n为正整数；
各空气发生器与各测试腔分别相连；
数据采集电路在测试时与测试腔中的待测试气体传感器相连，将各气 体传感器传送来的采集信号调理成模拟信号，再转化成数值信号传送给计 算机；
计算机用于对电源与状态控制器发出控制指令，实现按用户设定的方 式为待测试气体传感器提供加热电源和测试电源；与数据采集电路相连， 接受并保存测试数据；同时对测试数据进行特征提取与特征数据的处理， 保存并输出特征数据的处理结果；
电源与状态控制器接受来自计算机发出的电源状态控制指令，控制自 身加热电源和测试电源的输出状态。
本发明实现了气体传感器及其阵列在多种模拟环境(不同相对湿度环 境)和多种使用方式下(常温，连续高温和间歇式高温)的长期自动稳定 性测试，特征数据的提取及稳定性特征的表征，该测试仪具有按用户的测 试方案选择环境湿度和使用方式，长期自动测试的功能，并提供了多种特 征数据提取方法和稳定性特征的表征方法共选择。该稳定性测试仪可供气
体传感器的研发人员用于各类气体传感器及其阵列的稳定性研究，稳定性 测试方案依据传感器的种类及不同的使用环境、使用方式来选择。模拟测 试环境湿度、使用方式的任意调整功能，可有针对性的研究传感器的各组 成部分的稳定性的特征，及传感器的稳定性对环境的依赖关系，同时该测 试仪的自动控制及数据处理功能保证了传感器在长期重复测试过程的一致 性和数据处理,的准确性，提高了研发效率，降低了研发成本。


图1是本发明气体传感器及阵列的稳定性测试仪的结构示意图； 图2是计算机的功能模块组成示意图。
具体实施例方式
用户可利用该测试仪实现模拟传感器及阵列在多种使用环境(各种相 对湿度)、各种使用方式(连续高温使用，间歇式高温使用)，自动控制长 期重复测试；配合多种特征数据处理功能实现多角度评价传感器的稳定性 特征不同湿度环境中长期连续高温使用方式的稳定性及测试一致性的特 征；不同湿度环境中长期间歇式使用方式的稳定性及测试一致性特征。认 识传感器的稳定性特征及环境因素与使用方式对传感器稳定性的影响。下 面结合附图和实例对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明传感器及其阵列稳定性测试仪包括空气发生器1.1、 1.2......l.n，测试腔2.1、 2.2......2.n，数据采集电路3，计算机4，电源与
状态控制器5， n为正整数。为表述方便，将相对湿度空气发生器1.1、 1.2...…1.n和测试腔2.1、 2.2......2.n分别统称为空气发生器1和测试腔2。
空气发生器1能在O-5(TC范围内产生连续可调饱和恒温恒湿度空气。
各空气发生器1分别通过管道与测试腔2分别相连。各空气发生器1 分别在n路测试腔2中同时产生n个恒定相对湿度的传感器测试和使用环 境；在传感器稳定性测试中，依据研究方案选择p路空气发生器l，及各路 相对湿度的大�。琾^n。相对湿度点个数p及各点相对湿度的大小的选择依
据用户开发的传感器的种类和相应使用环境的特征选取。
测试腔2是相对湿度由空气发生器1控制的气体传感器的测试和使用 的腔体，每个测试腔内均可放置待测试的气体传感器，待测试气体传感器 可以是一个或多个气体传感器，也可以是传感器阵列。
数据采集电路3在测试时与各相对湿度测试腔2中的待测试气体传感 器相连，将各气体传感器传送来的采集信号调理成模拟信号，再转化成数 值信号传送给计算机4。
计算机4是人机控制的界面，是本发明气体传感器及阵列稳定性测试 仪的控制中心，对电源与状态控制器5发出控制指令，实现按用户设定的 方式为待测试气体传感器提供加热电源和测试电源；与数据采集电路3相 连，接受并保存测试数据；同时对测试数据进行特征提取与特征数据的处 理，保存并输出特征数据的处理结果。计算机4包括测试系统管理�？�41， 特征提取和存储�？�42，特征数据处理和存储模块43 。
测试系统管理模块41接受用户指令，对测试仪的电源与状态控制器和 数据采集电路进行管理，并保存测试数据。测试系统管理�？�41包括数据 采集与控制�？�411，测试与电源管理�？�412和测试数据存储�？�413;
数据采集与控制�？�411接受测试与电源管理�？�412的指令进行测 试，并将测试的响应信号数据传给测试数据存储模块413;
电阻变化型气体传感器及阵列测试的响应信号数据可以用气体传感器及阵列电阻表示，也可以用气体传感器及阵列在测试电路中的相应电压表示；频率变化型气体传感器及阵列测试的响应信号数据表示气体传感器及 阵列的响应频率；
测试与电源管理模块412根据电源与状态控制器5发出指令，对传感 器加热电源的工作状态进行控制，及按用户提供的测试方案控制数据采集 与控制�？�411自动进行测试；
用户的测试方案依据传感器及阵列的种类和稳定性评价方案任意设 定，可以是等时间间隔或非等时间间隔的k个时间点自动重复测试k次， 或各时间点上连续重复测试m次的kxm次测试；k21， m21。
测试数据存储�？�413用于保存测试系统的k次或kxm次测试的响应
信号数据。
特征提取和存储�？�42用于接收用户指令，按要求读取测试数据存储 模413中传感器及阵列的k次或kxm次测试的响应信号，对气体传感器的 响应信号进行特征提取，得到由各传感器的特征值T和测试次数(或各次 测试对应的时间)构成的二维特征数组，并存储起来。特征提取和存储模 块42包括数据读取�？�421，特征提取�？�422，特征存储�？�423和特 征提取方法�？�424。特征值T对于不同类型的传感器及阵列和不同的提取 方式有不同的物理意义对于电阻变化型气体传感器及阵列的特征值T或 对应传感器在各次测试时间内电阻的平均值R;或对应各次测试时间内某 一时刻电阻值R;或对应传感器在各次测试时间内的响应电压的平均值V; 或对应各次测试时间内某一时刻的电压V;对于频率变化型气体传感器及 阵列特征值T表示气体传感器及阵列的响应频率；
数据读取�？�421按用户的指令读取测试数据存储模413中传感器k 次或kxm次测试的响应信号，并将读取的数据传给特征提取�？�422;
.特征提取�？�422用于接收用户指令，根据指令要求在特征提取方法 �？�424中选定一个特征提取方法，对数据读取�？�421从测试数据存储 模块413读出的测试响应信号数据进行特征提�。�得到各传感器k次或kxm 次测试的特征值T和测试次数k或kxm (或k此测试对应的时间)构成的 二维特征数组，并将测试结果传给特征存储�？�423;
特征存储�？�423用于保存特征提取�？�422传送来的各传感器k次 或kxm次测试的特征值T;
特征提取方法�？�424用于存储多个特征提取方法对于电阻变化型 气体传感器及阵列，或提取传感器在各次测试时间内电阻的平均值R;或 提取各次测试时间内某一时刻电阻值R;或提取传感器在各次测试的响应 电压的平均值V;或提取各次测试时间内某一时刻的电压V;对于频率变 化型气体传感器及阵列提取气体传感器及阵列的响应频率。
特征数据处理和存储�？�43用于接收用户指令，按要求读取特征存储
模块423中传感器及阵列的k次或kxm次测试的特征值，选择一种数据处 理方法对传感器及阵列的k次或kxm次测试的特征值进行处理得到传感器 在对应环境中(不同相对湿度坏境)的对应的使用方式(或常温，或连续 高温，或间歇式高温)的稳定性，及传感器在每一个时间点上的m次测试 的特征值的波动幅度a;(波动幅度ai=Ti. max-TV min， Tj. max， TV min (gk)分 别为第i个时间点上m次测试的特征值的最大值和最小值)，保存并输出结 果。特征数据处理和存储�？�43包括特征数据处理�？�431，数据处理方 法�？�432，特征数据读取�？�433和数据存储�？�434;
特征数据处理�？�431用于接收用户指令，根据指令要求在数据处理 方法�？�432中选定一个数据处理方法对特征数据读取�？�433从特征存 储�？�423读取的传感器及阵列的k或kxm次测试的k或kxm个特征值T 进行数据处理，特征数据处理�？�431运行所选定的数据处理方法，对k 或kxm个特征值T进行数据处理，得到传感器在对应环境中(不同相对湿 度环境)的对应的使用方式(或常温，或连续高温，或间歇式高温)的稳 定性，及传感器在每一个时间点上的m次测试的特征值的波动幅度ai (波 动幅度a=Ti.max-Ti, min， Ti. max， Ti，min (i<=k)分别为第i个时间点上m次 测试的特征值的最大值和最小值)，显示并输出结果。
数据处理方法模块432用于存储数据处理方法，每个数据处理方法对 应一个传感器稳定性特征的表征方法，目前常用的数据处理方法有如下三 种
其中一种是分别计算各传感器在k个时间点上的m次测试的特征值T 的平均值Ti(i<=k)及每一个时间点上的m次测试的特征值的波动幅度ai(波动 幅度ai=Tmax-Tmin， Tmax， Tmin分别为各时间点上m次测试的特征值的最大 值和最小值)，以k个时间点上的平均值il与相应的测试时间t绘制一条曲 线，并显示各点的特征值的波动幅度ai，曲线斜率d巧7dt的大小及变化趋势 表征传感器的稳定性特征，特征值的波动幅度ai随测试时间的变化特征表 征伴随传感器稳定性特征变化对应的测试重复性特征。另一种是同第一种 计算各传感器在k个时间点上的m次测试的特征值T的平均值f(i^)及每
一个时间点上的m次测试的特征值的波动幅度ai，以各时间点上测试的平
均特征值f (i5k)相对第 一 时间点测试的平均特征值fQ的变化百分比
g-f。)/iixioo。/。随对应对测试时间的变化表征传感器的稳定性，特征值的波
动幅度aj随测试时间的变化特征表征伴随传感器稳定性特征变化对应的测 试重复性特征。第三种是同第一种计算各传感器在k个时间点上的m次测 试的特征值T的平均值il(i^)及每一个时间点上的m次测试的特征值的波 动幅度ai，以各时间点上测试的平均特征值f(沙湘对k个时间点总平均值 f的变化百分比g-f)/fxl(X)。/。随对应时间的变化表征传感器的稳定性，特 征值的波动幅度&随测试时间的变化特征表征伴随传感器稳定性特征变化 对应的测试重复性特征。
特征数据读取�？�433按用户的指令读取特征存储�？�423中相应传 感器k次或kxm次测试的特征值T和测试次数k或kxm (或k此测试对应 的时间)构成的数组，并将读取的数组传给特征数据处理�？�431;
数据存储�？�434用于保存特征数据处理�？�431传送来的表征传感 器在对应环境中(不同相对湿度环境)的对应的使用方式(或常温，或连 续高温，或间歇式高温)的稳定性特征数组及传感器在每一个时间点上的 m次测试的特征值的波动幅度ai。
电源与状态控制器5接受来自计算机4的测试系统管理�？�41的子模 块测试与电源管理�？�412发出的电源状态控制指令，控制自身加热电源 和测试电源的输出状态。本发明气体传感器及阵列稳定性测试仪在测试时， 电源与状态控制器5分别与测试腔2中的各待测试气体传感器相连；实现 按用户设定的方式为待测试气体传感器提供加热电源和测试电源。在非测 试状态下，用户有三种加热电源的设定方式，其中一种无加热电源输出的 传感器及阵列的常温状态，另一种是提供稳定加热电源的传感器及阵列的 连续高温状态，第三种是提供周期振荡加热电源的传感器及阵列的歇式高 温状态；测试状态下，有两种电源控制方式， 一种是常温工作传感器及阵 列测试时稳定的测试电源；另一种是高温工作传感器及阵列测试时稳定的 加热电源和测试电源；稳定性研究中传感器状态的选择依据用户开发的传
感器的种类和稳定性研究方案来确定。电源与状态控制器5包括状态控制
�？�51，测试电源52，加热电源53;
状态控制�？�51接受来自计算机4的测试系统管理�？�41的子�？� 测试与电源管理�？�412发出的电源状态控制指令，控制自身加热电源和 测试电源的输出状态；
测试电源52为一输出电压连续可调的稳定的直流电源，测试电源的大 小依据传感器稳定性的测试方案确定，输出状态(开或关)由与其相连的 状态控制�？�51控制；
加热电源53为一输出电压连续可调的稳定的直流电源，加热电源的大 小依据被测试传感器的能耗温度特性确定，输出状态(开，关和周期振荡) 由与其相连的状态控制�？�51控制，实现对传感器状态的控制。
通过对比在不同相对湿度环境中的同种传感器的相同测试方式的稳定 性特征，可得到环境湿度因素对传感器的稳定性影响特征，对比相同湿度 环境中相同传感器的不同使用方式的稳定特征可得到使用方式对传感器稳 定性的影响，反应了传感器敏感膜的稳定性及自身结构中各组成部分的相 容性特点，为进一步改善传感器的稳定性提供指导。
下面详细说明本发明气体传感器稳定性测试仪的使用过程 (1 )针对某一传感器及其阵列的稳定性评价方案设计的相对湿度点数
p (p^n，相对湿度空气发生器的个数)，及各点的相对湿度的大小来分别设 定p路相对湿度空气发生器1.1、 1.2.....丄p，在与它们相连的p路测试腔 2.1、 2.2......2.p中形成相应的湿度环境；
(2) 将待评价的传感器及阵列插入测试腔2中的测试座中；
(3) 依据传感器的稳定性评价方案设计的传感器使用状态和测试方 案，通过计算机4的测试系统管理�？�41对电源与状态控制器5进行设定， 模拟传感器使用状态的要求或室温状态，或连续高温状态，或间歇式高
温状态，控制传感器的加热器工作状态或不加热，或一直加热，或间歇
式加热，同时自动控制测试系统完成对气体传感器在k个时间点及每一个
时间点m (m$l)次测试，每次测试完成后自动将测试数据保存到测试数据 存储模块413中。
(4) 特征提取。特征提取和存储�？�42的子模块特征提取�？�422 根据用户指令，在特征提取方法�？�424中选定一个特征提取方法，对数 据读取�？�421从测试数据存储�？�413读出的测试响应信号数据进行特 征提取，得到各传感器k次或kxm次测试的特征值T和测试次数k或kxm .(或k此测试对应的时间)构成的二维特征数组，并将测试结果传给特征 存储模块423;
(5) 数据处理。特征数据处理�？�431用于接收用户指令，根据指令 要求在数据处理方法�？�432中选定一个数据处理方法对特征数据读取模 块433从特征存储�？�423读取的传感器及阵列的k或kxm次测试的k或 kxm个特征值T进行数据处理，特征数据处理�？�431运行所选定的数据 处理方法，对k或kxm个特征值T进行数据处理，得到传感器在对应环境 中(不同相对湿度环境)的对应的使用方式(或常温，或连续高温，或间 歇式高温)的稳定性，及传感器在每一个时间点上的m次测试的特征值的 波动幅度a;(波动幅度a「Tj,隨陽T, min， Tj.画，T卜min (沙)分别为第i个 时间点上m次测试的特征值的最大值和最小值)，显示并输出结果。
本领域的技术人员应该清楚，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，
可以对本发明气体传感器及其阵列稳定性测试仪作各种改型和变化。实际
上本发明可覆盖本发明的各种改型和变化，这种改型和变化皆落在权利要 求和其等同的范围内。
实施例1:
参照结构示意图详细说明本发明的优选实施例
(1 )以DOTT系列恒温恒湿机或恒温不同的过饱和盐水瓶作为空气发 生器l，如3(TC的过饱和盐水MgC12,Mg(N03)2, NaCl, K2S04能分别在瓶 顶空产生稳定的32% RH, 50% RH, 75% RH和96% RH的空气。
(2) 测试腔2釆用具有避光、无气味的不锈钢，或合金铝制备，内置 气体传感器及阵列的测试板支架，腔壁开有空气循环气孔可与相对湿度空 气发生器连接，及气体传感器及阵列的测试与加热电源线缆孔、测试数据 采集线缆孔。
(3) 测试板的设计依据评价的传感器及阵列的封装形式而定，采用多
心电缆线连接测试板和数据采集电路3 。
(4) 数据采集电路3中，采用分压器型调理电路进行测试，其中分压
器电源电压为Ve (Ve测试电源电压)，匹配电阻阻值为R^并将匹配电阻上
的负载电压V^接A/D转换器，将其转化为数值信号输出。即通过对负载电 压VRL的测量就可以实现对气体传感器电阻Rs测和气体传感器的分压Vs的 测量。A/D转换采样频率为10-1000HZ，即每通道每秒钟采集10-1000个数据 点。输入到测试系统管理模块41的数据采集与控制�？�411，取各通道采集 的每10-100个数据点的平均值作为该段时间的采集数据，依次对数据进行降 噪处理，即数据采集与控制�？�411对各通道每秒钟保留1-100个数据点。根 据电阻分压原理，负载电压与待测气体传感器之间存在以下关系
4=~^"，后改写为A:-(^U"气体传感器的分压fVe-VRL。数
r虹
据采集与控制�？�411将输入的VKL信号计算出Rs和Vs，并将Rs和Vs数据传 给测试数据存储�？�413保存。
(5) 电源与状态控制器5中，加热电源和测试电源分别采用1-30V连续 可调的直流稳压电源，加热电源输出串联一由NE555组成的振荡器控制的继 电器，振荡器的振荡频率0.001-lHz可调。
(6) 采用LabVIEW软件平台为基础开发完成测试系统管理�？�41，特 征提取和存储�？�42，特征数据处理和存储�？�43。
(7) 根据稳定性评价方案设计的传感器使用方式和测试方案，通过计 算机软件界面来设定测试系统管理�？�41的测试与电源管理�？�412，通过 测试与电源管理�？�412管理控制加热电源输出的振荡器或振荡，或�？�，或常闭，获得传感器的相应的间歇式，常温式，连续高温式使用方式；依
据测试方案控制数据采集与控制�？�411在各时间点上自动完成测试，'并将 测试数据保存到测试数据存储�？�413。
实施例2:
应用实例1为评价传感器阵列在两个恒定湿度环境中长期连续高温的 稳定性及测试一致性的特征。更具体一点该应用实例是针对评价传感器的 敏感膜在不同湿度环境中的高温稳定性及传感器在短时间内测试的重复性
特征。测试方案是连续高温100小时，等间隔5小时作为一个测试时间点， 每一个时间点连续测试5次，该应用实例中稳定性测试仪的操作步骤与数 据处理方法如下-
(1) 依据附图1连接好测试仪的各部分，将两个相同的传感器分别放 在测试腔2.1和2.2中，设定测试腔2.1和2.2相连的相对湿度空气发生器 1.1禾tU.2的相对湿度，分别为80%和50%的相对湿度。
(2) 将待评价的传感器及阵列插入测试腔2中的测试座中；
(3) 通过计算机4的系统管理�？�41对电源与状态控制器5进行设 定，使电源与状态控制器5输出稳定的加热电源，系统自动在100小时内， 等间隔5小时作为一个测试时间点，每一个时间点连续测试5次，完成100 次测试，每次测试完成后自动将测试数据保存到测试数据存储�？�413中。
(4) 特征提取。特征提取和存储模块42的子�？樘卣魈崛∧？�422 根据用户指令，在特征提取方法模块424中选定一个特征提取方法，对数 据读取�？�421从测试数据存储�？�413读出80%和50%的相对湿度测试 腔中传感器的100次测试的响应信号数据进行特征提取，得到传感器在两 种相对湿度环境中测试的特征值T与相应测试次数(或相应各次测试对应 的时间)构成的二维特征数组，并将测试结果传给特征存储�？�423;
(5) 数据处理。特征数据读取�？�433从特征存储模块423读取的80
Q/^和50%相对湿度测试腔中的传感器100次测试的特征值，并计算各测试 时间点上的连续测试5次的特征值的平均值f ，及各测试时间点上的5次测 试的特征值的波动幅度ai ，在数据处理方法�？�432中选定一个数据处理方 法来表征传感器的稳定性特征及测试的重复性随时间的变化特征。
(6)结果输出。将80。％和50。％的两个相对湿度点中测试数据的处理 结果绘制在同一平面坐标上，比较80%和50%的两个相对湿度点中传感器 的稳定性特征及波动幅度ai ，就表征了传感器在连续高温状态下湿度对传感 器稳定性的影响特征。 '
实施例3:
应用实例2为评价传感器阵列在两个恒定湿度环境中长期处于间歇式 工作状态(传感器处于热循环状态)的稳定性及测试一致性特征。更具体 一点该应用实例是针对评价传感器在使用中频繁开关机的热循环作用对传 感器稳定性的影响，是传感器的各组成部分敏感膜、测试电极、加热器、 加热电极和基片的相互黏附强度和热膨胀系数的相容性在测试的特征值中 的反应。测试方案是传感器的加热循环周期为3分钟，连续热循环5000次， 每循环500次作为一个测试点，每一个测试点连续测试5次该应用实例中 稳定性测试仪的操作步骤与数据处理方法如下
(1) 依据附图1连接好测试仪的各部分，将两个相同的传感器分别放 在测试腔2.1和2.2中，设定测试腔2.1和2.2相连的相对湿度空气发生器 的1.1和1.2的相对湿度，分别为80%和40%的相对湿度。
(2) 将待评价的传感器及阵列插入测试腔2中的测试座中；
(3) 通过计算机4的系统管理�？�41对电源与状态控制器5进行设 定，使电源与状态控制器5的加热电源输出周期为3分钟的循环加热电压， 系统自动连续热循环5000次，每循环500次作为一个测试点，每一个测试 点连续测试5次，每次测试完成后自动将测试数据保存到测试数据存储模
(3) 通过计算机4的系统管理�？�41对电源与状态控制器5进行设 定，使电源与状态控制器5输出稳定的加热电源，系统自动在100小时内， 等间隔5小时作为一个测试时间点，每一个时间点连续测试5次，完成IOO 次测试，每次测试完成后自动将测试数据保存到测试数据存储�？�413中。
(4) 特征提取。特征提取和存储�？�42的子�？樘卣魈崛∧？�422 根据用户指令，在特征提取方法�？�424中选定一个特征提取方法，对数 据读取�？�421从测试数据存储�？�413读出80%和40。％的相对湿度测试 腔中传感器的50次测试的响应信号数据进行特征提�。�得到传感器在两种 相对湿度环境中测试的特征值T与相应测试的热循环次数构成的二维特征 数组，并将测试结果传给特征存储�？�423;
(5) 数据处理。特征数据读取�？�433从特征存储�？�423读取的80 %和40%相对湿度测试腔中的传感器50次测试的特征值，并计算各测试时 间点上的连续测试5次的特征值的平均值f ，及各测试时间点上的5次测试 的特征值的波动幅度ai ，在数据处理方法�？�432中选定一个数据处理方法 来表征传感器的特征值随热循环次数变化的稳定性特征及测试的重复性随 热循环次数变化特征。
(6) 结果输出。将80%和40%的两个相对湿度点中测试数据的处理 结果绘制在同一平面坐标上，比较80%和40%的两个相对湿度点中传感器 的稳定性特征及波动幅度ai,就表征了传感器在间歇式工作状态中湿度对传 感器稳定性的影响特征。
权利要求
1、一种气体传感器及阵列的稳定性测试仪，其特征在于它包括空气发生器(1.1、1.2……1.n)，测试腔(2.1、2.2……2.n)，数据采集电路(3)，计算机(4)，电源与状态控制器(5)，n为正整数；空气发生器(1.1、1.2……1.n)与测试腔(2.1、2.2……2.n)分别相连；数据采集电路(3)在测试时与测试腔(2.1、2.2……2.n)中的待测试气体传感器相连，将各气体传感器传送来的采集信号调理成模拟信号，再转化成数值信号传送给计算机(4)；计算机(4)用于对电源与状态控制器(5)发出控制指令，实现按用户设定的方式为待测试气体传感器提供加热电源和测试电源；与数据采集电路(3)相连，接受并保存测试数据；同时对测试数据进行特征提取与特征数据的处理，保存并输出特征数据的处理结果；电源与状态控制器(5)接受来自计算机(4)发出的电源状态控制指令，控制自身加热电源和测试电源的输出状态。
2、 根据权利要求1所述的稳定性测试仪，其特征在于计算机(4) 包括测试系统管理�？�(41)，特征提取和存储模块(42)，特征数据处理 和存储�？�(43);测试系统管理�？�(41)用于接受用户指令，对测试仪的电源与状态 控制器和数据采集电路进行管理，并保存测试数据；特征提取和存储�？�(42)用于接收用户指令，按要求读取测试系统 管理�？�(41)中传感器及阵列的测试的响应信号，对气体传感器的响应 信号进行特征提取，得到由各传感器的特征值和测试次数构成的二维特征 数组，并存储；特征数据处理和存储模块(43)用于接收用户指令，按要求读攻特征 提取和存储�？�(42)中传感器及阵列的测试的特征值，选择一种数据处 理方法对传感器及阵列的测试的特征值进行处理得到传感器在对应环境中 的对应的使用方式的稳定性，及传感器在每一个时间点上的测试特征值的 波动幅度，保存并输出结果。 '
3、 根据权利要求2所述的稳定性测试仪，其特征在于测试系统管理�？�(41)包括数据采集与控制�？�(411)，测试与电源管理�？�(412) 和测试数据存储模块(413);测试与电源管理�？�(412)根据电源与状态控制器(5)发出指令， 对传感器加热电源的工作状态进行控制，及按用户提供的测试方案控制数据采集与控制模块(411)自动进行测试；数据采集与控制�？�(411)根据测试与电源管理�？�(412)发送的指令进行测试，并将测试的响应信号数据传给测试数据存储�？�(4B);测试数据存储模块(413)用于保存测试的响应信号数据。
4、 根据权利要求2或3所述的稳定性测试仪，其特征在于 特征提取和存储�？�(42)包括数据读取�？�(421)，特征提取�？�(422)，特征存储�？�(423)和特征提取方法�？�(424); 特征提取方法�？�(424)用于存储多个特征提取方法； 数据读取�？�(421)按用户的指令读取测试数据存储模(413)中传 感器各次测试的响应信号，并将读取的数据传给特征提取�？�(422);特征提取�？�(422)用于接收用户指令，根据指令要求在特征提取方 法模块(424)中选定一个特征提取方法，对数据读取�？�(421)从测试 数据存储�？�(413)读出的测试响应信号数据进行特征提�。�得到各传感 器测试的特征值和测试次数构成的二维特征数组，并将测试结果传给特征 存储�？�(423);特征存储�？�(423)用于保存特征提取�？�(422)传送来的各传感 器测试的特征值。
5、 根据权利要求2或3所述的稳定性测试仪，其特征在于特征数据处理和存储�？�(43)包括特征数据处理�？�(431)，数据处理方法�？� (432)，特征数据读取�？�(433)和数据存储�？�(434);数据处理方法模块(432)用于存储数据处理方法；特征数据处理�？�(431)用于接收用户指令，根据指令要求在数据处 理方法�？�(432)中选定一个数据处理方法，利用该数据处理方法对特征 数据读取�？�(433)发送的数组进行数据处理，得到传感器在对应环境中 的对应的使用方式的稳定性，及传感器在每一个时间点上的各次测试的特-征值的波动幅度，显示并输出结果；特征数据读取模块(433)按用户的指令读取特征存储�？�(423)中 相应传感器各次测试的特征值和测试次数构成的数组，并将读取的数组传 给特征数据处理�？�(431);数据存储�？�(434)用于保存特征数据处理�？�(431)传送来的数据。
6、 根据权利要求1、 2或3所述的稳定性测试仪，其特征在于电源 与状态控制器(5)包括状态控制�？�(51)，测试电源(52)，加热电源(53);状态控制�？�(51)接受来自计算机(4)发出的电源状态控制指令， 控制测试电源(52)的开闭，控制加热电源的状态；测试电源(52)根据状态控制�？�(51)的指令，为各待测试的气体 传感器提供直流工作电源；加热电源(53)根据状态控制�？�(51)的指令，为各待测试的气体 传感器提供直流加热电源。
全文摘要
本发明公开了一种气体传感器及其阵列的稳定性测试仪，它包括n个空气发生器、n个测试腔，数据采集电路，计算机，电源与状态控制器。计算机实现对其它各部件的控制与测试数据的处理、提取和运算。可根据用户应用需求，选择传感器稳定性评价的环境湿度，使用方式(或连续高温、或间歇高温式)及重复测试方案，配合多种特征数据处理功能实现传感器稳定性特征的评价。认识影响传感器稳定性的因素。本发明特别适合用于气体传感器及其阵列的研发，多种环境及使用方式的选择功能、自动控制及数据处理功能保证了长期重复测试过程的一致性和数据处理的准确性，提高了研发效率，降低了研发成本。
文档编号G01N27/00GK101363808SQ200810196930
公开日2009年2月11日 申请日期2008年9月12日 优先权日2008年9月12日
发明者张顺平, 曾大文, 柏自奎, 胡木林, 谢长生 申请人:华中科技大学