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國產(chǎn)多通道源表測試氣體傳感器概述

氣體傳感器是一種可以將氣體的某些信息包括濃度和種類轉換為可以被操作人員、儀器儀表、計算機等利用的聲、電、光或者數(shù)字信息的裝置，通常被安裝于監(jiān)測系統(tǒng)探測頭內(nèi)的監(jiān)測系統(tǒng)中，用于現(xiàn)場采集空氣數(shù)據(jù)。根據(jù)氣敏特性可將氣體傳感器分為半導體式、固體電解質(zhì)式、電化學式、接觸燃燒式、光學式和熱導式等類型。

其中，半導體氣體傳感器是一種利用氣體的吸附而使半導體本身的電導率發(fā)生變化這一機理來進行檢測的器件，具有靈敏度高、響應快、穩(wěn)定性好、使用簡單的特點，廣泛應用于智能家居、汽車電子、消費電子、可穿戴設備、醫(yī)療、工業(yè)過程、環(huán)境監(jiān)測等行業(yè)。

半導體氣體傳感器根據(jù)材料的不同，其阻值跨度大，覆蓋Ω~GΩ范圍。針對不同材料的氣體傳感器進行分選，需要有高效的檢測方案。

利用數(shù)字源表源（SMU）設備進行氣體傳感器電性能測試

I-V測試是對待測器件（DUT）施加電壓或電流，然后測試其對激勵做出的響應。根據(jù)待測器件（DUT）的不同，信號電平可能相當?shù)?，需要高靈敏度源和測量儀器及測試技術，Z大限度地減少誤差的外部來源，而且需要有快的測試速度和高的測試可靠性做保證。

通常，氣體傳感器 I-V 特性測試需要幾臺儀器完成，如數(shù)字表、電壓源、電流源等。然而，由數(shù)臺儀器組成的系統(tǒng)需要分別進行編程、同步、連接、測量和分析，過程既復雜又耗時，還占用過多測試臺的空間。而且，使用單一功能的測試儀器和激勵源還存在復雜的相互間觸發(fā)操作，有更大的不確定度及更慢的總線傳輸速度等缺點。 

實施I-V特性分析的Z佳工具之一是數(shù)字源表（SMU）。數(shù)字源表作為獨立的恒壓源或恒流源、伏特計、安培計和歐姆表，還可用作精密電子負載。其高性能架構還允許將其用作脈沖發(fā)生器，波形發(fā)生器和自動電流-電壓(I-V)特性分析系統(tǒng)，支持四象限工作。

普賽斯數(shù)字源表（SMU）解決方案

自2015年開始，普賽斯致力于數(shù)字源表的研究，并于2019年S先實現(xiàn)數(shù)字源表的國產(chǎn)化，陸續(xù)推出了高精度數(shù)字源表、插卡式源表等產(chǎn)品，通過不同技術組合，可以實現(xiàn)產(chǎn)品組合方案的多樣化與優(yōu)化，滿足從成本到性能上的不同客戶需求，幫助用戶輕松W美解決氣體傳感器測試中碰到的各種問題和需求，如：

（1）實時測試多種材料在同一氣體條件下的電阻值的反應靈敏度；

（2）在低電壓下進行下高范圍跨度（Ω、KΩ、MΩ、GΩ）的電阻測量，測試設備輸入電阻要求高 

（3）I/V 曲線掃描； 

（4）上位機實時顯示各不同氣敏電阻 R/t 曲線，并可記錄存檔；

方案一：S系列高精度數(shù)字源表+上位機軟件，搭建多通道測試方案

S100數(shù)字源表是普賽斯歷時多年打造的高精度、大動態(tài)范圍、S先國產(chǎn)化的源表，集電壓、電流的輸入輸出及測量等功能于一體。電壓范圍從300uV~30V，電流從100pA~1A，輸出精度達到0.1%，Z大功率可達30W，能夠覆蓋0~50GΩ之間電阻值的傳感器測量。

圖1 S系列源表搭建多通道測試方案

方案二：CS1010C + CS100/CS400插卡式源表+上位機軟件，搭建多通道測試方案

該方案主要采用普賽斯插卡式設備（CS1010主機+CS100子卡 或者CS1010主機 + CS400子卡）組建多通道測試方案，具有通道密度高、同步觸發(fā)功能強、多設備組合效率高等特點。

CS1010C主機：采用自定義框架，背板總線帶寬高達3Gbps，支持16路觸發(fā)總線，滿足多卡設備高速率通信的需求，擁有Z高容納10字卡的插槽；

CS100子卡：為單卡單通道子卡，具備四象限工作能力，Z大電壓30V，最小電流100pA，輸出精度達到0.1%，Z大功率為30W；配合CS1010主機最多能搭建10個測試通道，能夠覆蓋0~50GΩ之間電阻值的傳感器測量；

CS400子卡：為單卡四通道字卡，卡內(nèi)4通道共地，Z大電壓10V，最小電流10nA，輸出精度達到0.1%，單通道Z大功率2W；配合CS1010主機最多能搭建40個測試通道，能夠覆蓋0~25MΩ之間電阻值的傳感器測量；

圖2 CS1010主機+CS100/CS400子卡搭建多通道測試方案

方案三：CS1010 + A400采集卡 + S100/CS100 +上位機軟件，搭建多通道測試方案

該方案主要由1臺CS1010主機、 N張A400采集卡、1臺S100或者1張CS100子卡組成。A400采集精密電阻(R1)兩端的電壓值，所有測試通道采用并聯(lián)方式統(tǒng)一由S100/CS100進行供電。

A400數(shù)據(jù)采集卡：普賽斯自主設計開發(fā)的插卡式，支持可變速率采樣和大容量數(shù)據(jù)存儲的高精度數(shù)據(jù)采集卡；使用高性能ADC芯片，分辨率可達16bits，Z高支持2MS/s采樣率，輸入阻抗高達1GΩ。單采集卡支持4通道，且通道間隔離；配合CS1010主機最多能搭建40個測試通道，測試電阻范圍依賴于精密電阻的阻值大小。

圖3 CS1010C主機+A400采集卡+ S100搭建多通道測試方案

在傳感器研究的早期階段，利用I-V特性分析技術，可以簡化用于氣體檢測系統(tǒng)和分析儀器的傳感器合格驗證。無論對于新材料、新技術研發(fā)還是傳感器的生產(chǎn)測試，將I-V特性分析技術用于各種傳感器和選擇Z佳測試儀器方面，普賽斯都是用戶值得信賴合作伙伴，更多有關國產(chǎn)多通道源表測試氣體傳感器認準“普賽斯儀表"官&網(wǎng)