專利名稱：空氣污染傳感器系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種空氣污染傳感器系統(tǒng)，包括進氣口、出氣口、傳 感器單元和空氣置換設備，該空氣置換設備被設置為建立從進氣口經 過傳感器單元到出氣口的氣流，該傳感器單元包括用于從所述氣流中 去除氣載污染物的過濾器，該傳感器單元被設置為基于由所述過濾器 從氣流中去除的氣載污染物的量生成輸出信號。
背景技術：
空氣污染傳感器系統(tǒng)用于監(jiān)測氣載污染物的濃度，特別是對健康 有害的氣栽污染物的濃度。結合包含在空氣處理系統(tǒng)中的過濾系統(tǒng)， 空氣污染傳感器系統(tǒng)可以用于監(jiān)測并控制用于接收來自空氣處理系統(tǒng) 的換氣空氣的封閉體內部的氣栽污染物的濃度。
空氣污染傳感器系統(tǒng)包括進氣口、出氣口、傳感器單元和空氣置 換設備，該空氣置換設備被設置為建立從進氣口經過傳感器單元到出 氣口的氣流。該傳感器單元通過與氣載污染物的相互作用而運行，例 如通過使用過濾器從氣流中去除氣載污染物或通過借助與電磁輻射的 相互作用確定氣流中氣載污染物的存在而運行。
根據本發(fā)明的空氣污染傳感器系統(tǒng)的傳感器單元包括用于從氣流 中去除氣載污染物的過濾器。結果，傳感器單元生成具有與由過濾器 每單位時間去除的氣載污染物的量成比例的幅度的輸出信號。
在工作期間，增加量的氣栽污染物沉積在傳感器單元中。因此， 在某空氣污染水平處測量的輸出信號的幅度可以隨時間變化，例如因 為改變了過濾器或過濾特性。空氣污染傳感器系統(tǒng)的壽命被定義為這
樣的時間在該時間之后在確定的一組條件下測量的輸出信號的幅度 已經改變?yōu)樵谇鍧嵉倪^濾器存在的情況下初始測量值的某一百分比 (例如50%)。
從W02006/016346 Al可知包括傳感器單元和用于置換空氣的通風 機的空氣污染傳感器系統(tǒng)。該已知的空氣污染傳感器系統(tǒng)的傳感器單 元包括顆粒沉降部分。針對維護問題和輸出信號的可靠性，將需要提高這種空氣污染傳感器系統(tǒng)的壽命。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種在開始段提出的具有增加的壽命的空氣 污染傳感器系統(tǒng)。
根據本發(fā)明，該目的通過將所述空氣置換設備設置為由所迷輸出 信號控制來實現。
為了提高開始段所提出的這種空氣污染傳感器系統(tǒng)的壽命，重要 的是，確保在工作期間氣栽污染物沉積到傳感器單元內部的速率和量 盡可能低。當傳感器單元的輸出信號用作反饋信號以控制空氣置換設 備時，當輸出信號超過某個閾值時可以例如減少通過該傳感器單元的 氣流。這降低了氣載污染物在傳感器單元中的沉積速率，由此延長了 空氣污染傳感器系統(tǒng)的壽命。
在權利要求2中，定義了本發(fā)明的空氣污染傳感器系統(tǒng)的實施例， 在該實施例中，空氣置換設備被設置為當輸出信號超過第一預定值時 調整氣流以具有減少的體積流速。該實施例進一步增加了該空氣污染 傳感器系統(tǒng)的壽命，因為在氣流具有減少的體積流速的時間周期期間， 減少量的氣載污染物將沉積在傳感器單元的內部。
在權利要求3中，定義了本發(fā)明的空氣污染傳感器系統(tǒng)的實施例， 在該實施例中，空氣置換設備被設置為當輸出信號低于第二預定值時 調整氣流以具有減少的體積流速。該實施例進一步增加了該空氣污染 傳感器系統(tǒng)的壽命，因為在氣流具有減少的體積流速的時間周期期間， 減少量的氣載污染物將沉積在傳感器單元的內部。
在權利要求4中，定義了本發(fā)明的空氣污染傳感器系統(tǒng)的實施例。 在該實施例中，空氣置換設備被設置為對于當輸出信號超過第一預 定值時或當輸出信號低于第二預定值時的預定時間周期，將氣流的體 積流速降低到零。該實施例進一步增加了空氣污染傳感器系統(tǒng)的壽命， 因為在所述預定的時間周期期間，沒有氣載污染物將會沉積在傳感器 單元內內部。
在權利要求5中，定義了本發(fā)明的空氣污染傳感器系統(tǒng)的實施例。 在該實施例中，在氣流的體積流速被降低到零的預定時間周期期間， 將輸出信號重置為零，由此增加輸出信號的可靠性和可重復性并且因此增加空氣污染傳感器系統(tǒng)的壽命。當沒有氣流通過空氣污染傳感器 系統(tǒng)時，沒有污染物沉積在傳感器單元內并且根據定義輸出信號應當 為零。由此，輸出信號中任何可能存在的非零偏置值可以經零重置而 被補償。
在權利要求6中，定義了本發(fā)明的空氣污染傳感器系統(tǒng)的實施例， 在該實施例中，所述過濾器是透氣性深度過濾器。該實施例進一步增 加空氣污染傳感器系統(tǒng)的壽命，因為在過濾器或過濾特性將響應于沉 積在過濾器內的大量污染物而顯著改變之前，該實施例提高了被允許 沉積在傳感器單元中的污染物的最大量。
在權利要求7中，定義了本發(fā)明的空氣污染傳感器系統(tǒng)的實施例。 在該實施例中，該空氣污染傳感器系統(tǒng)包括用于使得氣流在進氣口與 傳感器單元之間沿曲線路徑前行的裝置。該實施例進一步提高了所述 空氣污染傳感器系統(tǒng)的壽命，因為它阻止了大的氣載顆粒(所述傳感 器對于該顆粒具有較低的敏感性)到達過濾器并且因此阻止了其沉積 在過濾器中。
在權利要求8中，定義了本發(fā)明的空氣污染傳感器系統(tǒng)的實施例。 在該實施例中，所述空氣污染傳感器系統(tǒng)包括被設置為降低至少一部 分氣流的濕度的加熱元件。該實施例進一步提高了該空氣污染傳感器 字體的壽命，因為它減少了所述傳感器單元內部中濕氣的吸收和/或冷 凝，從而防止了不期望的電流的出現。
通過參照下面描述的實施例，本發(fā)明的這些和其他方面將變得顯 然并被闡明。


現在將參照附圖詳細地描述本發(fā)明的實例，在附圖中
圖1是根據本發(fā)明的空氣污染傳感器系統(tǒng)的第一實施例的示意性
表示；
圖2A-2C是根據本發(fā)明的空氣污染傳感器系統(tǒng)的其他實施例的示 意性表示；
圖3以曲線圖示出空氣污染傳感器系統(tǒng)1的實施例的工作的第一 實例；
圖4以曲線圖示出空氣污染傳感器系統(tǒng)1的實施例的工作的第二實例；圖5以曲線圖示出空氣污染傳感器系統(tǒng)1的實施例的工作的第三 實例；圖6以曲線圖示出空氣污染傳感器系統(tǒng)1的實施例的工作的第四 實例。應當注意，這些附圖是示意性的且沒有按照比例繪制。在附圖中， 為了清楚和方便，這些附圖的部件的相對大小和比例在尺寸上被放大 或縮小。
具體實施方式
圖l的空氣污染傳感器系統(tǒng)l包括進氣口 ll、出氣口 12、傳感器 單元2和風扇3。為了達到本發(fā)明的目的，風扇3可以由任何其他空氣 置換設備代替，比如被設置為泵或通過由空氣密度的局部差異引起的 熱煙自效應置換空氣的加熱元件。當工作時，風扇3產生橫跨傳感器 單元2降低的壓力，由此產生通過傳感器單元2的氣流4，該氣流的體 積流速由風扇3的旋轉速度決定。該體積流速指示每單位時間穿過給 定體積的空氣體積。在圖1中，傳感器單元2是被設置為感測氣流4中的氣載顆粒的 存在的顆粒傳感器單元。為此目的，傳感器單元2包括透氣的深度過 濾器22，其被設置為從氣流4中去除帶電顆粒。所述帶電顆粒由包括 在傳感器單元2中并且被放置在進氣口 11與過濾器22之間的顆粒充 電單元生成。為了本發(fā)明的目的，如果傳感器單元的感測功能包括利用過濾器 去除來自氣流的污染物，則傳感器單元可以是被設置為感測氣載污染 物的存在的任何設備。在本發(fā)明的上下文中，該過濾器可以是被設置 為從氣流中去除氣載污染物的任何設備。在空氣污染傳感器系統(tǒng)1工作期間，沉積在過濾器22上的顆粒質 量增加。因此，過濾器22的氣流阻力增加，由此降低了氣流4對于由 風扇產生的一確定的驅動力的體積流速。在圖1中，過濾器22是具有至少幾毫米厚度的透氣的深度過濾器。 因此，過濾器22的氣流阻力對沉積的顆粒質量不太敏感。因此，過濾 器22能夠在氣流阻力增大到這樣的程度之前從氣流4中去除相對較大的顆粒質量，所述這樣的程度是氣流4的體積流速減少到傳感器單 元不再能夠提供足夠可靠的輸出信號。傳感器單元2被設置為基于氣流4中的氣載顆粒的存在生成輸出 信號21。輸出信號21的幅度依賴于每單位時間過濾器22從氣流4中 去除的顆粒的量。由數據評價單元5處理輸出信號21。數據評價單元 5被設置為基于輸出信號21生成反饋信號51?？刂破?被設置為處理 反饋信號51。風扇3被設置為被控制器6通過電壓61控制。輸出信號21與氣流4的體積流速成正比。因為體積流速受到提供 給風扇的電壓61的影響，所以輸出信號將依賴于電壓61的幅度。可 以通過針對由不同電壓61引起的氣流4中的差異自動補償輸出信號21 來簡化對在不同電壓61處測量的輸出信號21的解釋。為此目的，數 據評價單元5可以包括補償算法。圖1的空氣污染傳感器系統(tǒng)包括被放置為與傳感器單元2接觸的 加熱元件24。加熱元件24被設置為降低空氣的相對濕度，以便減少傳 感器單元2的內部中濕氣的吸收和/或冷凝。因此，將防止不期望的電 流的出現，比如沿著傳感器單元2的內部的絕緣表面流動的電流出現， 由此改進空氣污染傳感器系統(tǒng)關于壽命、測量準確性以及測量可靠性 方面的性能。加熱元件24可以是電阻式加熱元件，并且還可以位于傳 感器單元2的附近。圖2示出空氣污染系統(tǒng)1的實施例，該系統(tǒng)包括用于使得氣流4 沿進氣口 11與傳感器單元2之間的曲線路徑前行的裝置。在圖2A和 2B中，該裝置分別是彎曲的風道71和72。在圖2C中，該裝置是多個 平行板73，該平行板的表面被定向為垂直于氣流4。在圖2C的實施例 中，氣流4在到達傳感器單元2之前被迫穿過平行板73之間的之字形 路徑。關于氣流4離開空氣污染傳感器系統(tǒng)1的部分(即，空氣置換 設備3與出氣口 12之間的部分，這可以以任何方式構造，使得沿著期 望的方向引導氣流4。圖2A-C中所示的實施例防止了相對較大的氣載顆粒進入到傳感器 2中，這是由于通過慣性效應或重力效應所引起的傳感器的顆粒沉積上 流而從氣流4中去除粒子造成的結果。當傳感器單元2被特別地設置 為響應于具有規(guī)定范圍內的等效直徑的顆粒，例如當傳感器單元2是 超微顆粒傳感器時，這是特別有用的。超微顆粒是具有大約10n邁到大顆粒。超微顆粒傳感器對典型地在環(huán)境空 氣中遇到的較大的氣栽顆粒具有相對較低的敏感性。可以防止這種較 大的氣載顆粒沉積在過濾器22中，因為它們從過濾器22的氣流4上 流通過重力沉積或慣性效應(與固體表面碰撞，隨后粘合)的沉積趨 勢相對較大。此外，當空氣污染傳感器系統(tǒng)1用在通風管內部時(在通風管內 可以建立外部氣流)，進氣口 11可以相對于外部氣流的方向進行適當 地定位，從而迫使由空氣污染傳感器系統(tǒng)1從外部氣流中采樣的空氣 在能夠經進氣口 11進入空氣污染傳感器系統(tǒng)1之前在流動方向和/或 流動速度方面進行明顯的改變。被采樣的空氣在流動方向和/或流動速慣性效應而進入i氣4染傳感器系統(tǒng)1。'圖3以曲線圖示出空氣污染傳感器系統(tǒng)1的實施例的工作的實例。 圖3的上邊的圖示出作為時間函數的輸出信號的實例。在該上邊圖指 示了預定值S^提供給風扇3的電壓61通常被設置在額定電壓處，使 得產生額定氣流Fn來通過傳感器單元2。當傳感器信號21超過預定值 S,時，反饋信號51用于降低電壓61以便降低風扇3的旋轉速度，由此 獲得減少的體積流速Fr并且因此獲得減少的在過濾器22內側污染物沉 積的速度。這種反饋功能延長了傳感器單元2的壽命。圖3的下邊圖示出作為時間函數的流體4的體積流速。在時間t31 和t"處，輸出信號21超過預定值S，，并且氣流4的體積流速從額定 體積流速Fn減少到降低的體積流速F,。降低的體積流速h可以是有限 值或零。在圖3中，降低的體積流速民是有限值。在圖3中，保持所 述降低的體積流速F"直到輸出信號21下降到低于所述預定值S,為止，在這時(t32和t")額定體積流速Fn被恢復。圖4以曲線圖示出空氣污染傳感器系統(tǒng)1的實施例的工作的實例， 其中當示出信號21超過預定值S!時，風扇3被設置為關閉預定的時間 周期T。。在時間U處，輸出信號21超過預定值S"并且流體4的體 積流速從額定的體積流速Fn減小到零。當氣流4為零時，傳感器單元2 不能生成輸出信號21。因此，在預定時間周期T。(在此期間，不存在 輸出信號21，如圖4的上邊圖所示)之后恢復額定體積流速F。。在預 定的時間周期T。，從t"到t42，降低了氣載污染物的濃度，使得在t42處輸出信號21具有低于第一預定值S:的值，額定體積流速Fn被恢復。在時間tn處，輸出信號21再次超過預定值Si并且體積流速再次降低 到零。在預定的時間周期T。之后，在時間"處恢復額定的體積流速Fn。 然而，在U處輸出信號21仍然超過預定值使得體積流速立刻減 少到零(實踐中，傳感器單元2需要有限的采樣時間L以用于產生輸 出信號21)。在預定的時間周期T。之后，在時間1;45處恢復額定體積流 速Fn?，F在，輸出信號21已經降低到低于預定值Si的值，使得可以保 持額定體積流速Fn。在空氣污染傳感器系統(tǒng)1的另一個實施例中，可以定義輸出信號 21的多個預定值，在預定值處將實現氣流4的體積流速的適當減少。 圖5中示出這種實施例的工作的實例。與圖3和圖4相似，圖5的上 邊圖示出作為時間函數的輸出信號21的實例。圖5的下邊圖示出作為 時間函數的氣流4的體積流速。在圖5中，當輸出信號21超過第一預 定值S,時(在時間151和153處)，氣流4的體積流速減少到第一個有 限的降低的體積流速Fn。當輸出信號21隨后超過第二預定值S2時(在 時間t"處)，體積流速進一步減少到第二個降低的體積流速Fr2。在圖5中，第二個降低的體積流速F,2具有有限值，但它也可以為零。在空氣污染傳感器系統(tǒng)的另一個實施例中，當傳感器信號21下降 到低于預定值時，風扇3可以被設置為關閉預定的時間周期。圖6以 曲線圖示出作為時間函數的輸出信號21的實例。圖6上邊的圖示出了 作為時間函數的輸出信號21的一個實例。在上邊圖中示出了預定值S" 當輸出信號21下降到低于預定值S3時(在時間t"和L處)，風扇3 被關閉以便使得氣流4的體積流速從額定體積流速Fn減少到零。在預 定的時間周期T。之后，該風扇將被打開以便重新建立額定體積流速Fn(在時間t62、tM和t"處)。如果輸出信號仍然低于預定值(如在所要求的有限采樣時間Ts內測量的)，風扇3將再次被關閉一隨后的預定 的時間周期T。。對于圖6的實施例，預定值S3優(yōu)選地對應于在包含至多僅僅相對 少量的空氣污染的標準"干凈，，空氣中測量的傳感器信號21，從而使 得不必連續(xù)記錄空氣污染。在該實施例中，提高了空氣污染傳感器系 統(tǒng)1的壽命，因為在風扇3被關閉的預定時間周期T。期間，沒有污染 物會沉積在過濾器22內。在圖4和圖6中，在相似的預定時間周期T。，氣流4的體積流速 被減少到零。然而，也可以具有第一預定時間周期和第二預定時間周 期，在第一預定時間周期期間當輸出信號21超過預定值St時所述體積 流速減少到零，而在第二預定時間周期期間當輸出信號21下降到低于 預定值S3時所述體積流速減少到零，其中第一預定時間周期不同于第 二預定時間周期。本領域技術人員將會理解，可以將來自本文以上描述的實施例的 各個特征結合起來。以此方式，可以獲得空氣污染傳感器系統(tǒng)1的實 施例，其中風扇3被設置為當輸出信號21超過預定值Si時以及當輸出 信號21下降到低于預定值S3時關閉，由此定義了輸出信號21的值對 于該范圍風扇3保持接通的范圍，該范圍具有下限S3和上限SlQ對于 S,和S3，甚至可以使用相同的值。以此方式，風扇3被設置為周期性 地接通，以便在風扇再次關閉達預定的時間周期T。之前，讓傳感器單 元2在所需的有限采樣時間Ts測量氣載污染物的濃度。在本文以上描述的實施例中，方便的是，在其中風扇3被關閉的 任何時間周期期間進行傳感器信號21的零重置，以便補償可能的非零 偏置信號。在沒有空氣穿過過濾器22的情況下，傳感器信號21應該 被定義為零。由于例如影響空氣污染傳感器系統(tǒng)1內部的電流的溫度 變化，可以出現非零偏置信號。在通過傳感器單元2的體積流速為零 時將傳感器信號21零重置還提高了傳感器信號21的可靠性。盡管在附圖和前面的描述中已經示出并描述了本發(fā)明，但是這樣 的圖示和描述應當被認為是說明性的或示范性的，而不是限制性的； 本發(fā)明不限于所公開的實施例。在實踐要求保護的發(fā)明時，本領域技 術人員通過研究附圖、公開和所附權利要求能夠理解并實現對所公開 的實施例的改變。在權利要求中，文字"包括，，不排除其他元件，并 且不定冠詞"一，，不排除多個。在相互不同的從屬權利要求中敘述某 些措施這個起碼的事實并不表示這些措施的組合不能被有利地使用。 權利要求中的任何附圖標記不應當被解釋為限制其范圍。
權利要求
1.一種空氣污染傳感器系統(tǒng)(1)，包括進氣口(11)、出氣口(12)、傳感器單元(2)和空氣置換設備(3)，該空氣置換設備(3)被設置為建立從進氣口(11)經過傳感器單元(2)到出氣口(12)的氣流(4)，該傳感器單元(2)包括用于從氣流(4)中去除氣載污染物的過濾器(22)，該傳感器單元(2)被設置為基于由過濾器(22)從氣流(4)中去除的氣載污染物的量生成輸出信號(21)，該空氣污染傳感器系統(tǒng)的特征在于，空氣置換設備(3)被設置為由輸出信號(21)控制。
2. 根據權利要求1的空氣污染傳感器系統(tǒng)(1)，其中空氣置換設 備被設置為當輸出信號(21)超過第一預定值時調整氣流以具有減少 的體積流速。
3. 根據權利要求1的空氣污染傳感器系統(tǒng)(1),其中空氣置換設 備被設置為當輸出信號低于第二預定值時，調整氣流以具有減少的體 積流速。
4. 根據權利要求2或3的空氣污染傳感器系統(tǒng)(1)，在預定的時 間周期期間，氣流(4)的所述減少的體積流速為零。
5. 根據權利要求4的空氣污染傳感器系統(tǒng)(1),被設置為在預定 時間周期期間，將輸出信號(21)重置為零。
6. 根據權利要求1的空氣污染傳感器系統(tǒng)(1)，其中所述過濾器 (22)是透氣深度過濾器。
7. 根據權利要求1的空氣污染傳感器系統(tǒng)(1),包括用于使得氣 流(4)沿著在進氣口 (11)與傳感器單元(2)之間的曲線路徑前行 的裝置(71， 72， 73)。
8. 根據權利要求1的空氣污染傳感器系統(tǒng)(1)，包括被設置為降 低至少一部分氣流(4)的相對濕度的加熱元件(24)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種空氣污染傳感器系統(tǒng)(1)，包括進氣口(11)、出氣口(12)、傳感器單元(2)和空氣置換設備(3)。該空氣置換設備被設置為建立從進氣口經過傳感器單元到出氣口的氣流(4)。該傳感器單元包括用于從所述氣流中去除氣載污染物的過濾器(22)。該傳感器單元被設置為基于由所述過濾器從氣流中去除的氣載污染物的量生成輸出信號(21)。所述空氣置換設備被設置為由該輸出信號控制，從而通過最小化污染物的量來提高所述空氣污染傳感器系統(tǒng)的壽命，該污染物為當所述空氣污染傳感器系統(tǒng)在預定的條件下工作時將沉積在所述傳感器單元內部的污染物。
文檔編號B60H3/00GK101652259SQ200880011380
公開日2010年2月17日 申請日期2008年4月3日 優(yōu)先權日2007年4月6日
發(fā)明者J·馬拉 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司