本发明属于仪器仪表领域，具体涉及一种多路气体浓度传感器同步性测量装置及其测试方法。
背景技术：
1、在现有的飞机灭火系统有效性验证标准中，飞机的被保护舱内需要布置12个采样点。例如，halon 1301灭火系统的合格判据为“灭火系统在释放灭火剂后，12个采样点灭火剂浓度均达到6%并至少维持0.5s”。相关的运输类飞机适航标准中还规定，在每一指定火区内，灭火系统喷射的灭火剂浓度应达到能够灭火和防止复燃的最低值。气体灭火剂浓度分析仪是灭火系统适航验证的关键设备。除了测量精度外，响应时间和多通道测量的时间同步性也是分析仪的重要性能指标，对时间判据的影响较大。
2、气体灭火剂浓度分析仪属于气体浓度传感器的一种，其基于压差原理设计，区别于主流的半导体、电化学、非分散红外技术的气体浓度传感器，此类传感器具有测量范围宽（可达100%）、精度高、稳定性好、可实现多通道同时测量的特点，适用于飞机气体灭火剂浓度测量。
3、根据前文内容可知，灭火系统有效性的验证系统对采用的气体浓度传感器的响应时间的一致性要求较高，只有测量各个采样点的气体浓度传感器的响应特性高度同步，才能保证最终的验证结果具有可靠性。然而，现有技术中对于气体浓度传感器多通道测量的响应时间的同步性研究较少。技术人员为了有效评估不同气体浓度传感器响应特性的同步性，通常将多个传感器安装到同一个测量空间中，并技术人员手动控制执行多次响应-恢复实验，这种同步性测试方法的操作过程繁琐，并且难以保证传感器检测环境的一致性，测量结果的可靠性不足。
技术实现思路
1、为了解决现有技术提供的多路气体浓度传感器同步性测量的方案存在的操作繁琐，可靠性不足的缺陷，本发明提供一种多路气体浓度传感器同步性测量装置及其测试方法。
2、本发明提供的技术方案为：
3、一种多路气体浓度传感器同步性测量装置，其用于对多个气体浓度传感器的响应特性的同步性进行测试与评估，该测量装置包括：高压储罐、缓冲罐、气压传感器、开关阀、第一平衡阀、快速切换模块、真空泵、多路的采样管、多路的抽气管以及一个上位机。
4、其中，缓冲罐通过开关阀连通存储有压缩的样本气体的真空泵，并通过第一平衡阀连通大气。高压管内设置压力传感器。缓冲罐的罐壁上设有由多个周向排列的三通电磁阀构成的快速切换模块。每个三通电磁阀包括两个进气端和一个出气端。其中一个进气端接大气，另一个进气端连通所述缓冲罐的内腔。各个三通电磁阀的出气端通过多路的采样管连接至各个待测的气体浓度传感器的进气端。气体浓度与传感器的出气端通过多路的抽气管与真空泵连通。上位机用于获取气压传感器和气体浓度传感器的检测数据，以及调整所述开关阀、第一平衡阀、快速切换模块和真空泵的运行状态。
5、作为本发明进一步的改进，各路采样管的管径和长度相同，且各路抽气管的管径和长度相同。
6、作为本发明进一步的改进，多路气体浓度传感器同步性测量装置中还包括或连接有一个高压储罐；高压储罐的排气口处还设有一个减压器，减压器用于调节高压储罐中排出的样本气体的流量。
7、作为本发明进一步的改进，高压储罐的排气口与缓冲罐的气体入口之间通过一个三通管连通，三通管的另一个端口通过第二平衡阀与缓冲罐外部的大气连通。本发明的第二平衡阀作为第一平衡阀的冗余，并用于调节缓冲罐与大气间的排气通道的开度。
8、作为本发明进一步的改进，多路气体浓度传感器同步性测量装置中还包括一个气体收集装置，气体收集装置分别连通真空泵的排气口以及缓冲罐的气体出口，该气体收集装置用于收集真空泵和缓冲罐在测试任务执行过程中排出的样本气体。
9、作为本发明进一步的改进，气压传感器包括表头和敏感元件，敏感元件插入到缓冲罐的内腔中；表头位于缓冲罐外部，并用于对敏感元件检测到的压力数据进行显示。
10、且/或
11、上位机中还包括一个显示模块，显示模块用于显示各个气体浓度传感器的同步性测试任务的进程、数据和结果。
12、作为本发明进一步的改进，快速切换模块中的各个三通电磁阀根据上位机发出的指令同步切换出气端与其中一个进气端间的连通状态。
13、作为本发明进一步的改进，真空泵的进气口处连接有一个多口的歧管块；各路抽气管与歧管块上的各个气孔连接；
14、且/或
15、歧管块的气孔数与采样管和抽气管的路数以及三通电磁阀的数量一一对应。
16、本发明还包括一种气体浓度传感器同步性的测试方法，其利用如前述的多路气体浓度传感器同步性测量装置，实现对多个气体浓度传感器的同步性进行自动测试与评估。该测量方法包括如下步骤：
17、s1：将当前批次的各个待测的气体浓度传感器连接到多路气体浓度传感器同步性测量装置上，并在上位机中预设压力峰值 p max、平衡压 p ba、以及最大循环次数 n。
18、s2：上位机进行设备初始化：此时，真空泵、第一平衡阀和开关阀关闭，快速切换模块中的各个三通电磁阀切换至气体浓度传感器与缓冲罐连通的第一状态。
19、s3：初始化完成后，上位机下达控制指令，并按照如下顺序执行一个同步性测试循环：
20、s31：开启真空泵，将缓冲罐内抽至真空状态。
21、s32：将快速切换模块中的各个三通电磁阀切换至气体浓度传感器与大气连通的第二状态。关闭第一平衡阀和真空泵、打开开关阀，直至缓冲罐内的压力达到预设的压力峰值 p max。
22、s33：打开真空泵和第一平衡阀，将快速切换模块中的各个三通电磁阀切换至第一状态，然后调节第一平衡阀的开度，直到缓冲罐内的压力稳定在预设的平衡压 p ba。
23、s34：将快速切换模块中的各个三通电磁阀切换至第二状态，并获取各个气体浓度传感器的检测数据。
24、s35：当各个气体浓度传感器的检测值均归零后，将快速切换模块中的各个三通电磁阀同步切换至第一状态，记录各个气体浓度传感器的检测数据，并绘制气体浓度传感器在当前测试循环下的响应曲线。
25、s4：将快速切换模块中的各个三通电磁阀切换至第二状态，使得各个气体浓度传感器的检测值重新归零；再重复执行步骤s2-s3，直到达到预设的最大循环次数 n。
26、s5：根据每个测试循环中得到的各个气体浓度传感器的响应曲线，评估各个气体浓度传感器的同步性，并计算出当前批次的各个气体浓度传感器的同步性偏差。
27、作为本发明进一步的改进，步骤s35中，每个气体浓度传感器的响应时间的计算公式为：
28、，
29、上式中， t1表示每轮测试循环中各个气体浓度传感器的示数从0开始上升的时刻； t2表示各个气体浓度传感器的示数上升到最大值的时刻。
30、步骤s5中，当前批次的各个气体浓度传感器的同步性偏差的计算公式如下：
31、，
32、上式中，表示第 i轮测试循环的同步性偏差，表示第 i轮测试循环中各个气体浓度传感器的响应时间的最大值；表示第 i轮测试循环中各个气体浓度传感器的响应时间的最小值； n表示预设的最大循环次数。
33、本发明提供的技术方案，具有如下有益效果：
34、本发明提供了一种专用于对多个气体浓度传感器的同步性进行测试和评估的设备和测试方法，该方案与现有的技术相比，可以有效控制各个气体传感器的检测环境的一致性，并可以对检测环境进行同步切换，因而可以大幅提高评估结果的精度和可靠性。
35、本发明的方案在对多个气体浓度传感器响应时间的差异进行测试时，可以实现自动化测量，无需测试人员手动调整设备的运行状态，这不仅可以克服由测试人员手动操作的不同步带来的误差，还可以大幅降低测试人员的工作负荷。
36、本发明的方案非常适合应用于对飞机消防验证系统中的气体灭火剂浓度分析仪进行同步性测试，可以辅助挑选满足要求的传感器，或是对传感器的响应性能进行修正，进而提升验证系统的可靠性。
1.一种多路气体浓度传感器同步性测量装置，其特征在于，其用于对多个气体浓度传感器的响应时间的同步性进行测试与评估，其包括：缓冲罐、气压传感器、开关阀、第一平衡阀、快速切换模块、真空泵、多路的采样管、多路的抽气管以及一个上位机；
2.如权利要求1所述的多路气体浓度传感器同步性测量装置，其特征在于：各路采样管的管径和长度相同，且各路抽气管的管径和长度相同。
3.如权利要求1所述的多路气体浓度传感器同步性测量装置，其特征在于：其还包括或连接有一个高压储罐，所述高压储罐用于存储输入到所述缓冲罐内的样本气体的压缩气体；
4.如权利要求3所述的多路气体浓度传感器同步性测量装置，其特征在于：所述高压储罐的排气口与所述缓冲罐的气体入口之间通过一个三通管连通，所述三通管的另一个端口通过第二平衡阀连接大气；
5.如权利要求1所述的多路气体浓度传感器同步性测量装置，其特征在于：其还包括一个气体收集装置，所述气体收集装置分别连通所述真空泵的排气口以及所述缓冲罐的气体出口，并用于收集二者排出的样本气体。
6.如权利要求1所述的多路气体浓度传感器同步性测量装置，其特征在于：所述气压传感器包括表头和敏感元件，所述敏感元件插入到所述缓冲罐的内腔中；所述表头位于缓冲罐外部，并用于对所述敏感元件检测到的压力数据进行显示；
7.如权利要求1所述的多路气体浓度传感器同步性测量装置，其特征在于：所述快速切换模块中的各个三通电磁阀根据上位机发出的指令同步切换出气端与其中一个进气端间的连通状态。
8.如权利要求1所述的多路气体浓度传感器同步性测量装置，其特征在于：所述真空泵的进气口处连接有一个多口的歧管块；各路抽气管与所述歧管块上的各个气孔连接；
9.一种气体浓度传感器同步性的测试方法，其特征在于：其利用如权利要求1-8中任意一项所述的多路气体浓度传感器同步性测量装置，实现对多个气体浓度传感器的同步性进行自动测试与评估，测量方法包括如下步骤：
10.如权利要求9所述的气体浓度传感器同步性的测试方法，其特征在于：步骤s35中，每个气体浓度传感器的响应时间的计算公式为：
