JF02F气敏传感器测试系统

配用软件最新版本 4.20, Build in 10.2016

系统简介

  JF02F气敏传感器测试系统系在上一代机型JF02E基础上于2015年改进升级而来。

  JF02F气敏传感器测试系统采用计算机控制下的动态配气方式实现对传感器各类相关性能指标的测试,消除了传统静态配气带来的方法误差,能更快速地完成多种气敏静态、动态参数的灵活检测, 可用于气敏材料的特性研究和器件生产中工艺研究、生产检验。

  整套测试系统由计算机、测试机箱、配气机箱、检测气室(检测模块)等组成。测试系统采用模块化结构设计,针对不同的气敏传感器,如金属氧化物半导体传感器、催化燃烧式传感器、电化学传感器、氧化锆氧传感器等可配用不同的测试模块进行测量。 同时,系统整机可向下兼容传统的静态配气检测方式,也可向上升级为气敏材料检测专用配置。


测试系统(标准配置)构成图


主要特点

采用动态配气取代传统的静态配气测试方法,更快捷,更方便;
通过计算机软件可完成全部相关的测控工作;
对复杂或重复性过程,可设定测试流程,降低工作量,适用于科研、生产;
支持金属氧化物半导体、催化燃烧、电化学、高温离子化等多种类型气敏传感器测量;
支持多气源配气并在测试过程中可做标气比对标定

主要技术指标

  JF02F可以配用不同的检测气室/模块,下表为三种主要类型气敏传感器的指标,具体指标根据应用要求的不同可能会有变化。

金属氧化物半导体传感器 催化燃烧式传感器 电化学传感器
工作点设置(V) 加热电压:0~6 加热电压:0~5 偏置电压:0~1.5
测试通道数 10 10 8
信号分辨率 0.1% 0.2mv 0.1uA
最大气体流量 1 SLM(1L/min)
支持静态方法 支持 支持 支持
支持动态方法 支持 支持 支持
支持材料直测 支持 仅元件 仅元件
气室温度范围 室温~100℃
气室相对湿度范围 0%~95%

发展历程

  1988年首台采用商用计算机基于Basic语言的“ZNCGQ-16型系列半导体气敏传感器测试系统”研制成功并在贵研所投入使用, 该测试系统可测量传感器的灵敏度、静态或动态电阻值、响应/恢复时间、加热电压及测试电压可调等功能。 其标识性功能为可在其前面板上快速更换标准电阻板(参比电阻)。

JF02系列的原型机,ZNCGQ-16

ZNCGQ-16的输出记录



   1993年研制成功基于计算机的传感器测试系统, 取代使用万用表或单片机系统等常规手段。整个测试系统在DOS环境系统下采用C语言实现。

  • 测试对象新增加了催化燃烧型气敏传感器
  • 引入了测试流程,以满足科研、生产使用
  • 计算机测控一体化

JF02A测试系统软件主界面



JF02D测试系统软件主界面

  在2000年前后,随着动态气体混合技术的成熟和模块化技术的采用,逐步对应用中反应出来的问题进行完善和改进,先后完成了从02B到02E等多个型号的开发。

  • 在静态气体混合基础上增加了动态气体混合的技术,测试条件更平稳、更接近实际情况;
  • 基于Windows的图形化测试系统;
  • 更高的测试精度;
  • 新开发了电化学传感器、氧化锆氧传感器等测试气室模块;
  • 配有材料测试气室,可以更方便的进行气敏材料实验


传感器气敏材料制样

  气敏传感器的制样是气敏性能测试的关键,可分为直接制样和间接制样两种形式。传感器直接制样有传统的瓷管和平面瓷片两种方式,也可以根据实际情况采取间接制样/间接测量方式。
  对于粉末样品,可参考以下制备流程:

  • 通过各种方法制备的气敏材料粉体,先在研钵中充分研磨;
  • 研磨好的气敏气敏材料中逐步滴入适量溶剂,湿磨至无团聚状态,溶剂可以是去离子水、乙醇、乙基纤维素、松油醇粘合剂等;
  • 固定好瓷管或瓷片,用毛笔或竹签蘸取少量气敏浆料,涂到瓷管中央,注意要涂覆均匀,至无空白瓷管为止;
  • 将样品放入烘箱中干燥,将溶剂挥发;
  • 将样品放入马弗炉,在设定温度下(氧化锡一般为600℃-650℃ 1小时)烧结;
  • 如为瓷管样品,烧结后将瓷管两端电极引线焊接到小六脚底座的外侧,将电阻加热丝穿过瓷管,并焊接底座的中央两只脚上;

  然后开始测定样品性能......

金端电极瓷管+铂丝引线

金端电极平面瓷片

金叉指电极平面瓷片

转接到银端电极片的硅片样品


应用实例及参考文献

  通过动态配气系统,可以直接通过计算机控制实现传感器、气敏材料的灵敏度测量,通过使用软件附带的“测试方案”功能,可以准确设定时间间隔,获得较直观的效果。

通过控制气体浓度变化获得阶梯模式的响应曲线

通过控制气体浓度变化获得脉冲模式的响应曲线

  上图对应的测试方案可以点击链接下载后根据实际情况修改使用: 阶梯响应测试方案 » 脉冲响应测试方案 »


  部分参考文献如下,更多文献请检索专业科技信息系统:


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