一种便携式氮氧传感器检测仪及检测方法与流程

1.本发明属于测量测试技术领域，具体涉及到一种便携式氮氧传感器检测仪及检测方法。


背景技术：

2.目前针对氮氧传感器的检测装置只能对氮氧传感器测试的尾气浓度进行测试，不能检测测试结果是否正常及氮氧传感器性能质量好坏。
3.由于氮氧传感器大多数安装在车载排气管上，一般对氮氧传感器检测都需要在户外进行，中国专利申请号2021108396473、名称《氮氧传感器的检测方法及检测装置》中公开的氮氧传感器检测装置需要在尾气管道加装一节排气管道来进行对比测量，并不能检测分析出氮氧传感器是否结果有效以及氮氧传感器是否性能正常，且不能检测氮氧传感器与车载系统是否能够正常握手通信。要检测氮氧传感器测试的尾气浓度结果是否正常，需要与专业的气体检测设备进行对比，专业的气体检测装置不仅价格昂贵，并且体积大，不适用于户外检测车载氮氧传感器。
4.因此，亟需一种能够检测氮氧传感器测试结果以及握手协议是否正常的便携式双通道氮氧传感器检测仪来解决上述问题。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题在于克服现有氮氧传感器检测装置的缺点，提供一种体积小、便于携带、不仅能够测试氮氧传感器精度，还能判断氮氧传感器性能的便携式氮氧传感器检测仪及检测方法。
6.解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种便携式氮氧传感器检测仪，壳体上安装有lcd显示模块、主控制器、标准氮氧传感器、can通信电路；
7.所述壳体上设置有对标准氮氧传感器进行自检测及校准的自检测腔室结构，自检测腔室结构包括相连通的检测进气口、检测腔室、检测出气口；
8.所述标准氮氧传感器用作待测氮氧传感器的参照标准；
9.所述can通信电路有两输入端，一输入端用于连接待测氮氧传感器，另一输入端与标准氮氧传感器相连，can通信电路的输出端与主控制器和上位机相连，用于待测氮氧传感器和标准氮氧传感器与主控制器和上位机的数据通信；
10.所述主控制器，在空气环境检测模式下，根据待测氮氧传感器采集的数据解析出氮氧化物气体浓度和氧气浓度与设定的氮氧化物气体浓度范围和氧气浓度范围做比较，判断待测氮氧传感器测试是否正常；在一定氮氧浓度气氛环境检测模式下，根据待测氮氧传感器采集的数据解析出的氮氧化物气体浓度与标准氮氧传感器采集的数据解析出的氮氧化物气体浓度作比较，判断待测氮氧传感器测试是否正常，根据两种测试模式下的结果判断待测传感器测试性能是否异常；
11.所述lcd显示模块与主控制器相连，通过串口进行通信，用于显示氮氧化物气体测
量值、氧气含量百分比、传感器状态、工作时长，及存储和人机交互检测待测氮氧传感器的握手协议。
12.作为一种优选的技术方案，所述壳体上还安装有打印机，打印机与lcd显示模块相连，用于输出纸件的检测结果。
13.作为一种优选的技术方案，所述待测氮氧传感器和标准氮氧传感器的探头上设置有取气管，取气管的端设置有夹具。
14.作为一种优选的技术方案，所述主控制器按照下式(1)从待测氮氧传感器或标准氮氧传感器采集到的数据解析出氮氧化物气体浓度；
[0015][0016]
式中，为测试气体中氮氧化物气体浓度，d1为待测氮氧传感器或标准氮氧传感器采集到的数据；
[0017]
所述主控制器按照下式(2)从待测氮氧传感器或标准氮氧传感器采集到的数据解析出氧气的百分含量；
[0018][0019]
式中，为氧气的百分含量，d2为待测氮氧传感器或标准氮氧传感器采集到的氮氧化物数据；
[0020]
一种便携式氮氧传感器检测仪的检测方法，包括以下步骤：
[0021]
s1：对标准氮氧传感器在标准空气环境下进行自检测及校准；
[0022]
s2：分别在空气环境下和一定氮氧浓度气氛环境下检测待测氮氧传感器
[0023]
a.在空气环境下检测待测氮氧传感器
[0024]
将待测氮氧传感器接入检测仪，在空气环境中通过lcd显示模块控制待测氮氧传感器启动工作，待工作状态正常后，在一定时间内监测待测氮氧传感器采集的氧气浓度与氮氧浓度，监测时间内待测氮氧传感器采集的氮氧化物气体浓度值始终在-50～50ppm以内、氧气浓度始终在19～21％范围内，则空气环境下待测氮氧传感器测试正常；
[0025]
b.在一定氮氧浓度气氛环境下检测待测氮氧传感器
[0026]
将标准氮氧传感器与待测氮氧传感器安装在同一氮氧浓度气氛环境下，lcd显示模块控制标准氮氧传感器和待测氮氧传感器的启动工作并监测待测氮氧传感器采集的的氮氧浓度值，监测时长为3分钟，监测时间内待测氮氧传感器与标准氮氧传感器采集的氮氧浓度值差值的绝对值均在20％以内，则在一定氮氧浓度气氛环境下待测氮氧传感器的测试正常；
[0027]
s3.检测待测氮氧传感器的握手协议
[0028]
将待测氮氧传感器接入检测仪，断开标准氮氧传感器，通过lcd显示模块向待测氮氧传感器发送协议检测指令，等待一定时间，若待测氮氧传感器有反馈数据且反馈数据帧符合要求，则待测氮氧传感器握手协议正常，若待测氮氧传感器没有反馈数据或反馈数据帧不符合要求，则待测氮氧传感器握手协议不正常；
[0029]
s4.输出检测结果
[0030]
结果一：空气环境测试和一定氮氧浓度气氛环境测试只要有一个结果异常，则输出待测传感器测试性能异常；
[0031]
结果二：空气环境和一定氮氧浓度气氛环境测试结果均正常，则输出待测传感器测试性能正常；
[0032]
结果三：待测氮氧传感器有反馈数据且反馈数据帧符合要求，输出待测氮氧传感器握手协议测试正常；
[0033]
结果四：待测氮氧传感器没有反馈数据或反馈数据帧不符合要求，输出待测氮氧传感器握手协议测试异常。
[0034]
作为一种优选的技术方案，所述步骤1中标准氮氧传感器自检测及校准方法为：将标准氮氧传感器的探头接入检测腔室中，检测腔室的进气口通入标准气体，启动标准氮氧传感器，等待工作在正常状态后，观察标准氮氧传感器测试的氮氧化物气体浓度与标准气体相比是否满足偏差要求，若偏差超过指标要求，通过lcd显示模块修改标准氮氧传感器的标定参数，通过can通信电路发送给标准氮氧传感器，修正氮氧化物气体浓度，满足与标准气体的偏差。
[0035]
本发明的有益效果如下：
[0036]
本发明将标准氮氧传感器与待测氮氧传感器探头安装在同一夹具上，只需将夹具夹在尾气管的管壁上，不需要加装拆卸排气管道，就可以同时测量同一尾气环境下的氧气浓度和氮氧浓度，不仅能够检测待测传感器的精度，并且通过测试精度以及握手协议判断待测氮氧传感器的性能质量好坏，标准氮氧传感器相对于专业检测设备体积小很多，便于携带，能够适用于户外检测以及执法检测。
附图说明
[0037]
图1是本发明便携式氮氧传感器检测仪的结构示意图。
[0038]
图2是本发明便携式氮氧传感器检测仪壳体面板结构示意图。
[0039]
图3是本发明便携式氮氧传感器检测仪壳体内部结构示意图。
[0040]
图4是本发明自检测腔室结构3示意图。
[0041]
图5本发明便携式氮氧传感器检测仪的电气原理方框图。
[0042]
其中：壳体1、打印机2、自检测腔室结构3、检测进气口32、检测腔室31、检测出气口33、lcd显示模块4、标准氮氧传感器5、待测氮氧传感器6、取气管7、夹具8、主控制器9、can通信电路10。
具体实施方式
[0043]
下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明不限于下述的实施方式。
[0044]
在图1～5中，本实施例的便携式氮氧传感器检测仪包括壳体1、lcd显示模块4、主控制器9、标准氮氧传感器5、can通信电路10、打印机2，壳体1面板中部安装有lcd显示模块4，位于lcd显示模块4上方壳体1面板上加工有自检测腔室结构3，用于标准氮氧传感器5自检和校准，自检测腔室结构3包括相连通的检测进气口32、检测腔室31、检测出气口33，壳体1内部安装有主控制器9和can通信电路10，can通信电路10有两输入端，一输入端用于连接待测氮氧传感器6，另一输入端与标准氮氧传感器5相连，待测氮氧传感器6和标准氮氧传感器5的探头上安装有取气管7，取气管7的前端安装有夹具8，can通信电路10的输出端与主控
制器9和上位机相连，用于待测氮氧传感器6和标准氮氧传感器5与主控制器9和上位机的数据通信。
[0045]
本实施例的主控制器9，在空气环境检测模式下，根据待测氮氧传感器6采集的数据解析出氮氧化物气体浓度和氧气浓度与设定的氮氧化物气体浓度范围和氧气浓度范围做比较，判断待测氮氧传感器6测试是否正常；在一定氮氧浓度气氛环境检测模式下，根据待测氮氧传感器6采集的数据解析出的氮氧化物气体浓度与标准氮氧传感器5采集的数据解析出的氮氧化物气体浓度作比较，判断待测氮氧传感器6测试是否正常，根据两种测试模式下的结果判断待测传感器测试性能是否异常。
[0046]
其中，主控制器9按照下式(1)从待测氮氧传感器6或标准氮氧传感器5采集到的数据解析出氮氧化物气体浓度；
[0047][0048]
式中，为氮氧化物气体的百分含量，d1为待测氮氧传感器6或标准氮氧传感器5采集到的数据；
[0049]
主控制器9按照下式(2)从待测氮氧传感器6或标准氮氧传感器5采集到的数据解析出氧气的百分含量；
[0050][0051]
式中，为氧气的百分含量，d2为待测氮氧传感器6或标准氮氧传感器5采集到的氮氧化物数据；
[0052]
本实施例的lcd显示模块4与主控制器9相连，通过串口进行通信，用于氮氧测量值、氧气含量百分比、传感器状态、工作时间及存储数据和人机交互检测待测氮氧传感器6的握手协议。
[0053]
本实施例的打印机2，打印机2与lcd显示模块4相连，用于输出纸件的检测结果。
[0054]
在图3中，本实施例的便携式氮氧传感器检测仪的检测方法，包括以下步骤：
[0055]
s1：对标准氮氧传感器5在标准空气环境下进行自检测及校准；
[0056]
将标准氮氧传感器5的探头接入检测腔室31中，检测腔室31的进气口通入标准气体，启动标准氮氧传感器5，等待工作在正常状态后，观察标准氮氧传感器5测试的氮氧化物气体浓度与标准气体相比是否满足偏差要求，若偏差超过指标要求，通过lcd显示模块4修改标准氮氧传感器5的标定参数，通过can通信电路10发送给标准氮氧传感器5，修正氮氧化物气体浓度，满足与标准气体的偏差；
[0057]
s2：分别在空气环境下和一定氮氧浓度气氛环境下检测待测氮氧传感器6
[0058]
a.在空气环境下检测待测氮氧传感器6
[0059]
将待测氮氧传感器6接入检测仪，在空气环境中通过lcd显示模块4控制待测氮氧传感器6启动工作，待工作状态正常后，在一定时间内监测待测氮氧传感器6采集的氧气浓度与氮氧浓度，监测时间内待测氮氧传感器6采集的氮氧化物气体浓度值始终在-50～50ppm以内、氧气浓度始终在19～21％范围内，则空气环境下待测氮氧传感器6测试正常；
[0060]
b.在一定氮氧浓度气氛环境下检测待测氮氧传感器6
[0061]
将标准氮氧传感器5与待测氮氧传感器6安装在同一氮氧浓度气氛环境下，lcd显示模块4控制标准氮氧传感器5和待测氮氧传感器6的启动工作并监测待测氮氧传感器6采
集的的氮氧浓度值，监测时长为3分钟，监测时间内待测氮氧传感器6与标准氮氧传感器5采集的氮氧浓度值差值的绝对值均在20％以内，则在一定氮氧浓度气氛环境下待测氮氧传感器6的测试正常；
[0062]
s3.检测待测氮氧传感器6的握手协议
[0063]
将待测氮氧传感器6接入检测仪，断开标准氮氧传感器5，通过lcd显示模块4向待测氮氧传感器6发送读取软件和ecu识别信息的协议检测指令，等待一定时间，若待测氮氧传感器6有反馈数据且反馈数据帧符合要求，则待测氮氧传感器6握手协议正常，若待测氮氧传感器6没有反馈数据或反馈数据帧不符合要求，则待测氮氧传感器6握手协议不正常；
[0064]
s4.输出检测结果
[0065]
结果一：空气环境测试和一定氮氧浓度气氛环境测试只要有一个结果异常，则输出待测传感器测试性能异常；
[0066]
结果二：空气环境和一定氮氧浓度气氛环境测试结果均正常，则输出待测传感器测试性能正常；
[0067]
结果三：待测氮氧传感器6有反馈数据且反馈数据帧符合要求，输出待测氮氧传感器6握手协议测试正常；
[0068]
结果四：待测氮氧传感器6没有反馈数据或反馈数据帧不符合要求，输出待测氮氧传感器6握手协议测试异常。
[0069]
本实施例的检测方法适用于车上安装的氮氧传感器性能质量检测，以及石油、化工、医药、环保、仓储、烟气分析、空气治理等所有需要检测氮氧化物、氧气气体浓度的氮氧传感器性能质量检测的场合，本方法针对其他类似测试环境的传感器如车载颗粒物传感器也适用。

技术特征：
1.一种便携式氮氧传感器检测仪，其特征在于：壳体上安装有lcd显示模块、主控制器、标准氮氧传感器、can通信电路；所述壳体上设置有对标准氮氧传感器进行自检测及校准的自检测腔室结构，自检测腔室结构包括相连通的检测进气口、检测腔室、检测出气口；所述标准氮氧传感器用作待测氮氧传感器的参照标准；所述can通信电路有两输入端，一输入端用于连接待测氮氧传感器，另一输入端与标准氮氧传感器相连，can通信电路的输出端与主控制器和上位机相连，用于待测氮氧传感器和标准氮氧传感器与主控制器和上位机的数据通信；所述主控制器，在空气环境检测模式下，根据待测氮氧传感器采集的数据解析出氮氧化物气体浓度和氧气浓度与设定的氮氧化物气体浓度范围和氧气浓度范围做比较，判断待测氮氧传感器测试是否正常；在一定氮氧浓度气氛环境检测模式下，根据待测氮氧传感器采集的数据解析出的氮氧化物气体浓度与标准氮氧传感器采集的数据解析出的氮氧化物气体浓度作比较，判断待测氮氧传感器测试是否正常，根据两种测试模式下的结果判断待测传感器测试性能是否异常；所述lcd显示模块与主控制器相连，通过串口进行通信，用于显示氮氧化物气体测量值、氧气含量百分比、传感器状态、工作时长，及存储和人机交互检测待测氮氧传感器的握手协议。2.根据权利要求1所述一种便携式氮氧传感器检测仪，其特征在于：所述壳体上还安装有打印机，打印机与lcd显示模块相连，用于输出纸件的检测结果。3.根据权利要求1所述一种便携式氮氧传感器检测仪，其特征在于：所述待测氮氧传感器和标准氮氧传感器的探头上设置有取气管，取气管的端设置有夹具。4.根据权利要求1所述一种便携式氮氧传感器检测仪，其特征在于：所述主控制器按照下式(1)从待测氮氧传感器或标准氮氧传感器采集到的数据解析出氮氧化物气体浓度；式中，为测试气体中氮氧化物气体浓度，d1为待测氮氧传感器或标准氮氧传感器采集到的数据；所述主控制器按照下式(2)从待测氮氧传感器或标准氮氧传感器采集到的数据解析出氧气的百分含量；式中，为氧气的百分含量，d2为待测氮氧传感器或标准氮氧传感器采集到的氮氧化物数据。5.根据权利要求1所述检测仪的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：s1：对标准氮氧传感器在标准空气环境下进行自检测及校准；s2：分别在空气环境下和一定氮氧浓度气氛环境下检测待测氮氧传感器a.在空气环境下检测待测氮氧传感器将待测氮氧传感器接入检测仪，在空气环境中通过lcd显示模块控制待测氮氧传感器启动工作，待工作状态正常后，在一定时间内监测待测氮氧传感器采集的氧气浓度与氮氧
浓度，监测时间内待测氮氧传感器采集的氮氧化物气体浓度值始终在-50～50ppm以内、氧气浓度始终在19～21％范围内，则空气环境下待测氮氧传感器测试正常；b.在一定氮氧浓度气氛环境下检测待测氮氧传感器将标准氮氧传感器与待测氮氧传感器安装在同一氮氧浓度气氛环境下，lcd显示模块控制标准氮氧传感器和待测氮氧传感器的启动工作并监测待测氮氧传感器采集的的氮氧浓度值，监测时长为3分钟，监测时间内待测氮氧传感器与标准氮氧传感器采集的氮氧浓度值差值的绝对值均在20％以内，则在一定氮氧浓度气氛环境下待测氮氧传感器的测试正常；s3.检测待测氮氧传感器的握手协议将待测氮氧传感器接入检测仪，断开标准氮氧传感器，通过lcd显示模块向待测氮氧传感器发送协议检测指令，等待一定时间，若待测氮氧传感器有反馈数据且反馈数据帧符合要求，则待测氮氧传感器握手协议正常，若待测氮氧传感器没有反馈数据或反馈数据帧不符合要求，则待测氮氧传感器握手协议不正常；s4.输出检测结果结果一：空气环境测试和一定氮氧浓度气氛环境测试只要有一个结果异常，则输出待测传感器测试性能异常；结果二：空气环境和一定氮氧浓度气氛环境测试结果均正常，则输出待测传感器测试性能正常；结果三：待测氮氧传感器有反馈数据且反馈数据帧符合要求，输出待测氮氧传感器握手协议测试正常；结果四：待测氮氧传感器没有反馈数据或反馈数据帧不符合要求，输出待测氮氧传感器握手协议测试异常。6.根据权利要求5所述检测仪的检测方法，其特征在于，所述步骤1中标准氮氧传感器自检测及校准方法为：将标准氮氧传感器的探头接入检测腔室中，检测腔室的进气口通入标准气体，启动标准氮氧传感器，等待工作在正常状态后，观察标准氮氧传感器测试的氮氧化物气体浓度与标准气体相比是否满足偏差要求，若偏差超过指标要求，通过lcd显示模块修改标准氮氧传感器的标定参数，通过can通信电路发送给标准氮氧传感器，修正氮氧化物气体浓度，满足与标准气体的偏差。

技术总结
一种便携式氮氧传感器检测仪及检测方法，壳体上安装有LCD显示模块、主控制器、标准氮氧传感器、CAN通信电路、对标准氮氧传感器进行自检测及校准的自检测腔室结构，在空气环境检测模式下，根据待测氮氧传感器采集的数据解析出氮氧化物气体浓度和氧气浓度与设定的氮氧化物气体浓度范围和氧气浓度范围做比较，判断待测氮氧传感器测试是否正常；在一定氮氧浓度气氛环境检测模式下，根据待测氮氧传感器采集的数据解析出的氮氧化物气体浓度与标准氮氧传感器采集的数据解析出的氮氧化物气体浓度作比较，判断待测氮氧传感器测试是否正常，根据两种测试模式下的结果判断待测传感器测试性能是否异常，同时检测人机交互检测待测氮氧传感器的握手协议。感器的握手协议。感器的握手协议。


技术研发人员：魏勇建 张龙飞 钱璐 付妍博 赵鹏 韩飞 谷谢天
受保护的技术使用者：西安创研电子科技有限公司
技术研发日：2023.03.31
技术公布日：2023/9/20