基于虚拟仪器的气体传感器自动测试系统研究

【摘要】：本论文首先讨论了当前已有气体传感器测试系统的特点和所存在的问题，提出在气体传感器测试系统中引入虚拟仪器的必要性。在介绍了虚拟仪器的概念、软硬件体系机构、性能特点以及分析比较了目前最主要的三种虚拟仪器构建方案特点的基础上，提出一套基于程控仪器、数据采集卡和图形化编程语言LabVIEW的气体传感器测试虚拟仪器构建方案。本系统工作原理为：以计算机为控制中心，通过程控电源对气体传感器进行不同的组合加热；数据采集卡输出的模拟电压控制继电器、电磁阀和质量流量控制器，对测试系统中传感器测试腔进行抽真空清洁和高精度配气；程控数据采集系统KEITHLEY2700对气体传感器的动态响应信号进行采集；数据处理软件模块进行采集信号数据的处理、显示及存盘等。 论文详细阐述了该基于虚拟仪器的气体传感器测试系统的软硬件实现，包括软硬件体系结构的设计，主要系统硬件的组成和原理，传感器响应信号采集的实现和利用LabVIEW开发平台的系统软件实现。 采用该系统进行了O_2、H_2气体传感器在不同气体浓度及工作温度条件下的特性测试，结果表明该自动测试系统在系统功能、工作稳定性、数据采集准确性、配气精度和稳定性、气体浓度稳定速度等方面都满足科研和实际生产的测试要求。同时该系统除了可用于单一气体传感器的常规测试外，对于多传感器组合和集成阵列的测试尤其适用。 在论文的最后讨论了引起误差的几个可能因素以及减小误差的方法，提出了本测试系统进一步研究的改进措施，并就其发展前景进行了展望。