多通道檢測器的制造方法
【專利摘要】一種多通道粒子和/或氣體檢測器(10)，包含一個固持在外罩構造中的檢測器元件的陣列，該外罩構造被配置成對于各個檢測器元件提供一個入口以及一個出口，其中各個入口、檢測器元件以及出口形成一個專用的檢測器通道(12)，該檢測器通道操作上與一個采樣管(14)相連通。
【專利說明】
多通道檢測器
技術領域
[0001]本發(fā)明總體上涉及一種多通道檢測器，并且更特別涉及一種多通道粒子和/或氣體檢測器，典型是吸氣式檢測器。
現(xiàn)有技術
[0002]業(yè)界已知具備警報能力的多通道空氣采樣系統(tǒng)。此種系統(tǒng)的一個實例使用一種旋轉(zhuǎn)閥型檢測器，其從一個微孔隙撓性管的網(wǎng)絡，自一個經(jīng)保護區(qū)域中的不同區(qū)段抽吸混合的空氣樣本。檢測器接著在一個激光檢測腔室中過濾并且分析該樣本。當該混合樣本中檢測到煙霧粒子時，該系統(tǒng)便會轉(zhuǎn)換，經(jīng)由旋轉(zhuǎn)閥依序掃描不同的區(qū)段，以便辨識該一個或多個具有煙霧狀況的區(qū)段。結(jié)果就是，盡管此安排提供了多個進入檢測器的進入點，該檢測器仍然需要依序走查各個區(qū)段，以辨識出產(chǎn)生問題樣本的區(qū)段。此檢測程序的缺點是其僅能夠依序列處理多個樣本，并且檢測程序需時較久，限制了在一個單一檢測器中所能夠包括的通道數(shù)目。
[0003]本發(fā)明目的是提供一種替代的多通道粒子檢測器，其能夠解決與目前市售系統(tǒng)的序列處理性質(zhì)相關的某些缺點。
[0004]本說明書中任何相關技術的引用不應視為以下承認或者任何形式的建議，也就是說該現(xiàn)有技術構成了任何司法管轄權的公知常識的一部分，或者是該技術能夠合理地預期到由本領域普通技術人員可以理解、認識到相關性，和/或與其他現(xiàn)有技術的部分相結(jié)合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，在此提出了一種多通道粒子和/或氣體檢測器，其包含一個固持在外罩構造中的檢測器元件的陣列，該外罩構造被配置成對于各個檢測器元件提供一個入口以及一個出口，其中各個入口、檢測器元件以及出口形成一個專用的檢測器通道，該檢測器通道操作上與一個采樣管相連通。
[0006]檢測器元件的陣列可為相同類型的傳感器，從而對于各個檢測器檢測相同的粒子、氣體、粒子組合或氣體組合。
[0007]作為替代方案，該檢測器陣列可以包括不同類型的傳感器，各類型的傳感器被配置成用于檢測一種不同的粒子、氣體、粒子組合或是氣體組合。
[0008]典型而言，檢測器可以包括多個檢測器元件的陣列，一個檢測器元件陣列的出口與一個相鄰檢測器陣列的入口流體連通，從而在一個單一檢測器通道中以串聯(lián)方式連接不同陣列的多個檢測器元件。該多個陣列能夠以直列方式堆疊在一個單一外罩中。
[0009]將理解的是，該檢測器的模塊式構造有助于多個子組件的堆疊，這些子組件的數(shù)目取決于直列內(nèi)所需的檢測器數(shù)目。各個子組件優(yōu)選可以包括多個檢測器元件的平面陣列，在其相對側(cè)上，優(yōu)選地經(jīng)由密封襯墊安裝歧管，該歧管進而被安排成接收氣動配件。這些氣動配件的入口或出口可以配置成用以容納采樣管。對于一種堆疊式實施例而言，這些位于檢測器元件陣列的一側(cè)或是兩側(cè)上的氣動配件(取決于堆疊中有多少子組件)的兩端能夠配置成使其位于歧管中，以使另一個歧管/檢測器陣列/歧管子組件能夠堆疊在已有的子組件上。這些經(jīng)堆疊的子組件系依序封閉于一個外罩中。
[0010]典型而言，這些在一個單一檢測器通道中以串聯(lián)方式連接的多個檢測器元件分別被配置成用以檢測不同的粒子、氣體、粒子組合或者是氣體組合，由此在該檢測器的特定檢測通道中提供粒子和/或氣體的多重標準檢測。
[0011]檢測器可以包括一個充氣室，該充氣室在其一端上連接到檢測器元件的出口，其中該充氣室在使用中與一個吸氣器流體連通，使得空氣流動通過這些檢測器元件的陣列。該吸氣器優(yōu)選是一個風扇或是一個栗。
[0012]典型而言，各個傳感器包括一個檢測基板，其被配置成檢測一種特定的粒子或氣體，其中該檢測基板選自下列材料中的一種或多種所:一個印刷電路板、陶瓷、復合裝置、半導體、微機電系統(tǒng)(MEMS)或是其他類似物質(zhì)。
[0013]該檢測基板能夠以連通方式聯(lián)接到各個檢測器通道的入口以及出口。
[0014]各個檢測器元件的陣列可為一個平面陣列。
[0015]該檢測器能夠包括一個與各個或是某些檢測器通道相關連的流動監(jiān)測裝置。
[0016]除了上下文特別要求以外，否則文中所使用的術語“包含(comprise)”以及該術語的變化形式，諸如包含著“(comprising)”、"包含了(comprises)”以及“包含有(comprised)”其用意并非排除其他的添加物、部件、成分或是步驟。
[0017]本發(fā)明的其他方面以及文中先前段中所描述的這些方面的其他實施例將由以下說明，并借助實例以及參考附圖而變得顯而易見。
[0018]圖式簡單說明
[0019]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個示范性實施例的多通道粒子和/或氣體檢測器的透視圖；
[0020]圖2示出了圖1的多通道粒子和/或氣體檢測器的示意側(cè)視圖，其中該檢測器被連接到各種不同的采樣管以及一個充氣室；
[0021]圖3示出了圖1的多通道粒子和/或氣體檢測器的一個分解圖，該圖示出了一個單一平面檢測器元件的陣列以及該檢測器的其他組件；
[0022]圖4示出了圖1的多通道粒子和/或氣體檢測器的一部分的截面圖，該圖示出了一個單一檢測器通道的配置;并且
[0023]圖5示出了根據(jù)另一示范性實施例的一種多通道粒子和/或氣體檢測器的分解圖，該檢測器具有多個檢測器元件的平面陣列。
[0024]實施方式
[0025]本文開始將僅借助實例，并參考附圖，說明一種多通道粒子和/或氣體檢測器。
[0026]首先轉(zhuǎn)到圖1與圖2，一種多通道粒子和/或氣體檢測器總體上通過參考號10所標示。該檢測器10包含一個檢測器元件的陣列，各個檢測器形成一個檢測器通道12的一部分。該通過檢測器元件的陣列所形成的多個檢測器通道12在使用中可以連接到采樣管14上。該多個采樣管14形成采樣網(wǎng)絡的一部分，并使各個采樣管14在沿著管的長度上具有一些處于采樣孔或是采樣點形式的空氣采樣入口。這些采樣點通常是位于感興趣的區(qū)域內(nèi)，由此允許檢測這些區(qū)域內(nèi)的氣體和/或粒子。
[0027]該多通道檢測器通道12的出口進而連接到一個吸氣器配置上。在本實例中，該吸氣器配置是一個充氣室18，其接收來自該檢測器10的輸出口。該充氣室18與一個吸氣器20流體連通，該吸氣器使得空氣流動通過采樣管14，并且通過該多個檢測器通道12 ο吸氣器20的形式可以為一個風扇或是栗，或者是任何適當?shù)难b置。當空氣送入通過相應的管14以及相關的通道12，檢測器元件便會實行氣體和/或粒子采樣，以便使得一個監(jiān)測系統(tǒng)能夠在檢測到最微量程度的特定粒子或氣體時發(fā)出適當?shù)木嬗嵦枴?br>[0028]檢測器元件用以檢測來自各種不同采樣位置的氣體或是其他揮發(fā)性化合物的存在，并且量測其濃度。在其他使用中，檢測器10能夠使用于一種監(jiān)測系統(tǒng)之中，用以檢測例如一種有毒氣體的存在、可燃性氣體泄漏(企圖防止火災發(fā)生)、或者是可燃性氣體累積(例如無水系統(tǒng)中的甲烷)、和/或其他指示火焰迫近現(xiàn)象(亦即正在悶燒或融化的材料)、或者是一個預先存在的火焰(例如燃燒材料)、或是一種天然火焰(例如正在燃燒的材料類型)的一種氣體或是揮發(fā)性化合物或煙。
[0029]就一種有毒氣體的檢測而言，檢測器元件能夠舉例配置成檢測在一個封閉空間中釋放的氨氣、工業(yè)制造廠意外釋放出的異氰酸甲酯、或者是由經(jīng)控制火情事件所產(chǎn)生的二氧化碳及/或一氧化碳，諸如燃料燃爐、瓦斯熱水加熱器、瓦斯爐、瓦斯烘干機、空間加熱器、碳烤爐、火爐、車輛(包括停車場內(nèi)累積)、以及割草機。
[0030]現(xiàn)在將參考圖3與圖4更為詳細說明多通道粒子和/或氣體檢測器10。圖3示出該檢測器10包含一個40個通道(5乘8)的檢測器元件的陣列，顯示為傳感器的平面陣列22。將理解的是，該陣列并不一定為一個平面配置。該傳感器陣列的各個傳感器22包括一個檢測基板，其被配置成用以檢測一種特定類型的粒子或氣體。在一個實施例中，該傳感器使用一個氧化碳(CO)的電化學氧化性檢測一氧化碳，并具有I到100ppm的一氧化碳的測量范圍、少于30秒的反應時間，以及小于Ippm的分辨率。在此實例中，該檢測基板是一個印刷電路板，但亦可典型地選自陶瓷、復合裝置、半導體、微機電系統(tǒng)(MEMS)或類似物。
[0031]多通道檢測器10由一個外罩構造所組成，其通過側(cè)面板24a與24b、端蓋26a與26b、一個背面密封帶28以及一個正面密封帶30所形成。在此外罩的各側(cè)面上，并且由PCB-安裝的傳感器陣列22開始放置一個密封墊片32a、32b、一個歧管34a、34b、一個氣動推壓配件36a、36b，以及一個具有孔洞的固定板38a、38b。一個共同印刷電路板(PCB) 40承載所有如先前所述的傳感器22，并使該印刷電路板40夾在相應成對的密封墊片以及歧管32a與34a、32b與34b之間。在印刷電路板40的各側(cè)上，該相應的歧管以及密封墊片32a與34a、32b與34b通過螺絲緊固件固定到該印刷電路板40上。進而通過孔洞固定板38a與38b固持在位的氣動配件36a與36b的陣列同樣以螺絲緊固件固持到各個歧管34a與34b。
[0032]圖4清楚地顯示上述各種不同的部件如何緊密地配置在一起。各個歧管34a、34b提供一個子外罩41a、41b，其一起容納一個傳感器22A。圖4所示的一個單一檢測器通道12A包括一個通過氣動配件36a所界定出的入口。各個氣動配件36a、36b包括一個彈性推壓配件43a、43b，用以接收一個采樣管。該氣動配件36a、36b還包括一個最內(nèi)側(cè)插口45a、45b，其系緊密地接收于位于該歧管34a、34b內(nèi)的一個互補開孔46a、46b中。固定板38a與38b經(jīng)由螺絲緊固件42a與42b安裝到對應的歧管34a以及34b，并使這些固定板38a、38b中的孔隙47a、47b通過該氣動配件36a、36b的外部管狀部分48a、48b上方，且抵靠著這些配件36a、36b的中間凸緣49a、49b，以便將其固定在定位。檢測器通道12A界定出一個流動路徑44，其通過一個緊鄰傳感器22A的印刷電路板40中的一個開孔、該歧管34b的子外罩41b以及一個通過氣動配件36b所界定出的出口?？諝庋刂鴻z測器通道12A的入口與出口之間的流動路徑44流動，通過傳感器22A。墊片32a與32b對于隔絕以及限制空氣沿著流動路徑44流動提供有效的密封效果，并且使得檢測基板能夠獨特地聯(lián)接到各個檢測器元件的入口與出口，以便用以在陣列中的各個檢測器通道內(nèi)進行特定氣體或粒子檢測。
[0033]印刷電路板40用以將一個氣體或粒子的任何檢測連通到監(jiān)測站，在一個示范性實施例中通過使用一個通訊標準，諸如RS485M0DBUS。
[0034]在一個示范性實施例中，該多通道檢測器10的傳感器陣列22可為相同類型的傳感器，其使得各個傳感器檢測相同的粒子、氣體、粒子組合或是氣體組合。例如，所有傳感器可為火災傳感器/煙霧檢測器，配置成檢測一種材料的燃燒。在此種配置中，各種不同感興趣區(qū)域能夠經(jīng)由采樣管14連接到該檢測器10，同時針對火情監(jiān)測所有區(qū)域。
[0035]作為替代方案，傳感器22的陣列可以配置成多個群組的不同類型的傳感器，其中各組傳感器檢測一種不同粒子、氣體、粒子組合或氣體組合的存在。例如，各行傳感器可為不同類型的傳感器，使得一個檢測器10從而能夠檢測來自相同或是不同區(qū)域的各種不同的粒子、氣體或組合。這允許在一個單一的檢測器內(nèi)具有更多的設計彈性以及基本的量測彈性。
[0036]圖5顯示一種多通道粒子和/或氣體檢測器50的配置，其包含兩個檢測器陣列，各個陣列容納于一個檢測器子外罩52與54之內(nèi)。盡管圖5中并未顯不，各個檢測器子外罩52與54包含一個傳感器的陣列，以及在該陣列各側(cè)面上一個密封墊片與一個歧管的組合，由此形成一個單一陣列傳感器配置或是子組件56與58。這與圖3與圖4中所示的安排類似，其中該傳感器22的陣列安裝在一個密封墊片32a、32b以及一個歧管34a與34b的各個側(cè)面上。在各個單一陣列傳感器配置56與58的外部端上是相應的氣動配件36a、36b、一個孔隙固定板以及側(cè)面面板60與62，其形成該檢測器50的主要外罩的部分。與先前描述類似，該單一陣列傳感器配置56、58界定出多個通道，各個通道具有一個入口、一個傳感器以及一個出口。
[0037]兩個鄰接的單一陣列傳感器配置56與58以多個氣動配件64接合在一起，各個氣動配件具有一個雙重插口，以便連接該單一傳感器配置56的一個檢測器通道的出口以及單一陣列傳感器配置58的一個檢測器通道的入口。配置56的檢測器通道的出口因此與配置58的檢測器通道的入口處于流體連通，形成一個單一檢測器通道，其中兩個傳感器以串聯(lián)方式連接。該單一傳感器通道在使用中與一個單一采樣管相連接，使得來自于該管件的空氣流動經(jīng)過這兩個單一陣列傳感器配置56與58的傳感器。
[0038]盡管圖5中顯示出一種兩個單一陣列傳感器配置的組合，將理解的是，兩個以上的單一陣列配置能夠類似且簡易地在一個堆疊直列配置中連接在一起，形成額外的串聯(lián)連接檢測器元件的陣列，以提供多個專用通道。
[0039]將會進一步理解的是，形成該單一陣列傳感器配置的歧管的結(jié)構能夠進行修改，以便使得鄰接的歧管能夠簡易地彼此互鎖和/或堆疊。
[0040]由此結(jié)果是，該檢測器的模塊結(jié)構有助于多個子組件的堆疊，該子組件的數(shù)目取決于直列檢測器的所需數(shù)目。各個子組件能夠包括例如一個檢測器元件的陣列(在某些情況中是一個平面陣列)，其相對側(cè)上優(yōu)選經(jīng)由密封墊片安裝歧管，這些歧管進而安排成用以接收氣動配件。這些氣動配件的入口或出口可以配置成用以接收采樣管。對于一個堆疊實施例而言，這些位于檢測器元件的陣列的一側(cè)或兩側(cè)上的氣動配件(取決于堆疊中有多少子組件)能夠?qū)⑵鋬蓚€端配置成位于歧管內(nèi)，使得另一個歧管/檢測器陣列/歧管子組件能夠堆疊在現(xiàn)有的子組件上。這些經(jīng)過堆疊的子組件接著密封于一個外罩內(nèi)。
[0041]這些在一個單一檢測器通道內(nèi)以串聯(lián)方式連接的多個傳感器典型是不同的傳感器，如此使其能夠檢測不同的粒子、氣體、粒子組合或是氣體組合。這因而能夠?qū)τ跈z測器的一個特定檢測通道中進行粒子和/或氣體的多重標準檢測。例如，設想位于一個陣列中的所有傳感器是相同類型，而堆疊陣列之間的傳感器則為不同類型。這些檢測器通道因此便能夠配置成用以檢測粒子或氣體的組合，根據(jù)相應的傳感器形成各個檢測器通道的部分。
[0042]兩個串聯(lián)布置傳感器亦能夠檢測相同類型但濃度不同的氣體或粒子，由此使一個具有多個傳感器的檢測器通道能夠?qū)τ谙嗤愋偷牧Ｗ踊驓怏w檢測提供不同的警報指示。
[0043]在一個示范性實施例中，該多通道粒子和/或氣體檢測器可以包括與各個檢測器通道相關聯(lián)的流動監(jiān)測裝置。例如，可以將一個流動監(jiān)測裝置固定到各個或某些通道的一個入口或是出口。
[0044]本發(fā)明的多通道粒子和/或氣體檢測器能夠方便且同時地對于在一個單一陣列中的所有檢測器元件(傳感器)進行校準程序。此校準程序需要將參考圖2所描述的吸氣器關機和/或反轉(zhuǎn)，并且在來自各個通道的路徑共同的一個位置供應一種校準氣體，例如在充氣室處，并且接著使得該校準氣體流動通過這些檢測器。
【主權項】
1.一種多通道粒子和/或氣體檢測器，其包含一個固持在外罩結(jié)構中的檢測器元件的陣列，該結(jié)構被配置成對于各個檢測器元件提供一個入口以及一個出口，其中各個入口、檢測器元件以及出口形成一個專用檢測器通道，其操作上與一個采樣管相連通。2.如權利要求1所述的多通道粒子和/或氣體檢測器，其中該檢測器元件的陣列是一種相同類型的傳感器的陣列，由此對于各個檢測器元件檢測相同的粒子、氣體、粒子組合或氣體組合。3.如權利要求1所述的多通道粒子和/或氣體檢測器，其中該檢測器元件的陣列包括不同類型的傳感器，各個類型的傳感器被配置成用以檢測不同的粒子、氣體、粒子組合或氣體組合。4.如權利要求1所述的多通道粒子和/或氣體檢測器，其中該檢測器包括多個檢測器元件的陣列，并且其中一個檢測器元件的陣列的出口與一個鄰接檢測器元件的陣列的入口流體連通，由此將來自不同陣列的多個檢測器元件以串聯(lián)方式連接在一個單一檢測器通道內(nèi)。5.如權利要求4所述的多通道粒子和/或氣體檢測器，其中這些以串聯(lián)方式連接在一個單一檢測器通道內(nèi)的多個檢測器元件分別配置成以檢測不同的粒子、氣體、粒子組合或氣體組合，由此在該檢測器的特定檢測通道中提供多重標準的粒子和/或氣體檢測。6.如權利要求1所述的多通道粒子和/或氣體檢測器，其中該檢測器包括一個充氣室，于該充氣室在其一端上連接到這些檢測器元件的出口，該充氣室在使用中與一個吸氣器流體連通，使得空氣流動通過該檢測器元件的陣列。7.如權利要求6所述的多通道粒子和/或氣體檢測器，其中該吸氣器是一個風扇或一個栗O8.如權利要求1所述的多通道粒子和/或氣體檢測器，其中該檢測器元件的陣列是一種平面陣列。9.如權利要求1所述的多通道粒子和/或氣體檢測器，其中該檢測器包括一個與各個或是某些檢測器通道相關聯(lián)的流動監(jiān)測裝置。10.如權利要求2所述的多通道粒子和/或氣體檢測器，其中這些傳感器各包括一個檢測基板，其被配置成用以檢測一種特定粒子或氣體，并且其中該檢測基板選自以下項中的一種或多種:一個印刷電路板、陶瓷、復合裝置、半導體或微機電系統(tǒng)(MEMS)。11.如權利要求3所述的多通道粒子和/或氣體檢測器，其中這些傳感器各包括一個檢測基板，其被配置成用以檢測一種特定粒子或氣體，并且其中該檢測基板選自以下項中的一種或多種:一個印刷電路板、陶瓷、復合裝置、半導體或微機電系統(tǒng)(MEMS)。12.如權利要求10或權利要求11所述的多通道粒子和/或氣體檢測器，其中該檢測基板以連通方式聯(lián)接到各個檢測器通道的入口和出口。13.如權利要求1所述的多通道粒子和/或氣體檢測器，其中該入口和出口通過氣動配件所提供，用以接收采樣管，這些氣動配件安裝到歧管上，這些歧管位于該檢測器元件的陣列的相對側(cè)上。
【文檔編號】G01N33/00GK105934669SQ201580005797
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2015年2月27日
【發(fā)明人】阿拉斯代爾·詹姆斯·威廉森
【申請人】愛克斯崔里斯環(huán)球公司