一種快響應(yīng)、耐高濕、抗污染、高可靠性的并行復(fù)合式可燃性氣體報(bào)警器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】一種快響應(yīng)、耐高濕、抗污染、高可靠性的并行復(fù)合式可燃性氣體報(bào)警器屬于安全防護(hù)領(lǐng)域。它并沒(méi)有采用經(jīng)典的活性炭等濾除硫、硅干擾氣體，而是利用常規(guī)氣體傳感器對(duì)硫、硅等干擾氣體的吸附、中毒特性以及對(duì)高濕度響應(yīng)的差別，對(duì)數(shù)種不同工作機(jī)制氣體傳感器進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的并行復(fù)合。所述的并行復(fù)合氣體傳感器單元至少包括一種中毒老化信號(hào)為正斜率特性的氣體傳感器和一種中毒老化信號(hào)為負(fù)斜率特性的氣體傳感器，并且使用單片計(jì)算機(jī)軟、硬件進(jìn)行故障自診斷、信號(hào)調(diào)理、修正和補(bǔ)償，構(gòu)成一種高可靠、高性能的氣體報(bào)警器?？蓱?yīng)用在化工、煉油、石油井、煤礦、氣體制造、冶金工業(yè)、工礦開(kāi)采、大氣污染檢測(cè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種快響應(yīng)、耐高濕、抗污染、高可靠性的并行復(fù)合式可燃性氣體報(bào)警器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種快響應(yīng)、耐高濕、抗污染、高可靠性的并行復(fù)合式可燃性氣體報(bào)警器，特別涉及一種利用熱傳導(dǎo)式氣體傳感器、半導(dǎo)體式氣體傳感器、電位電解式氣體傳感器、催化燃燒式氣體傳感器、紅外吸收式氣體傳感器等數(shù)種不同工作機(jī)制的多個(gè)氣體傳感器并行復(fù)合，再配合單片機(jī)軟、硬件構(gòu)成的一種快響應(yīng)、耐高濕、抗污染、高可靠性的并行復(fù)合式可燃性氣體報(bào)警器，屬于安全防護(hù)領(lǐng)域。該裝置體積小，對(duì)可燃性氣體具有優(yōu)良選擇性、快響應(yīng)、耐高濕、抗污染特性佳的高可靠可燃?xì)怏w報(bào)警器、投資成本和運(yùn)行成本低廉。它不僅能夠消除由于被測(cè)氣體中的高濕度給可燃?xì)怏w檢測(cè)帶來(lái)的誤差，而且還能夠修正、補(bǔ)償由于被測(cè)氣體中的硫、硅蒸汽(例如，硫化氫、二氧化硫、六甲基硅烷等)導(dǎo)致催化劑中毒、靈敏度特性的下降，避免發(fā)生誤報(bào)現(xiàn)象。因此可以應(yīng)用在各種化工廠、煉油廠、石油井、煤礦、氣體制造廠、冶金工業(yè)、工礦開(kāi)采、大氣污染檢測(cè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域以及移動(dòng)裝置(例如:汽車(chē)、火車(chē)、輪船、飛機(jī)、火箭等)等部門(mén)的工藝裝置、儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施、可燃性氣體擴(kuò)散與聚集場(chǎng)所、天然氣傳送管道、容器、石油傳送管道等的可燃、有害氣體的檢漏和報(bào)警。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所共知，目前國(guó)內(nèi)、外的很多國(guó)家安全防護(hù)和環(huán)保管理機(jī)構(gòu)已經(jīng)對(duì)化工廠、氣體燃料加工和傳送運(yùn)輸企業(yè)、石油化工企業(yè)等在工藝裝置、儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施、可燃?xì)怏w和/或有毒氣體擴(kuò)散與聚集場(chǎng)所等分別對(duì)檢測(cè)點(diǎn)的位置、距離、風(fēng)向和數(shù)量上提出要求；并且對(duì)有毒有害氣體檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)的構(gòu)成和技術(shù)指標(biāo)、檢測(cè)器的選用、檢測(cè)器的采樣方式、指示報(bào)警器或報(bào)警器的基本功能和選用、報(bào)警值的設(shè)定和報(bào)警誤差、檢測(cè)報(bào)警儀的安裝等也有了詳細(xì)的規(guī)定，但是真正能夠完全符合所述規(guī)定特性的可燃?xì)怏w和/或有毒氣體報(bào)警器商品卻少得可憐。特別是在抗干擾氣體(國(guó)內(nèi)、外很多人稱(chēng)作雜氣或噪聲氣體)方面，絕大多數(shù)氣體報(bào)警器不盡人意。
[0003]具體表現(xiàn)在目前商品化的催化燃燒式氣體傳感器、半導(dǎo)體陶瓷式氣體傳感器等抗擊硫化氫、二氧化硫、六甲基硅烷之類(lèi)有機(jī)硅等干擾氣體的能力脆弱，對(duì)于某些工業(yè)部門(mén)種類(lèi)繁多的雜氣，防不勝防；尤其是近年來(lái)，很多行業(yè)的材料和工藝都進(jìn)行了改進(jìn)和創(chuàng)新，就連建筑材料都發(fā)生了較大的變化:例如油灰也開(kāi)始大量使用硅油，硅橡膠也進(jìn)入了百姓生活，因而硅材料產(chǎn)品幾乎到處可見(jiàn)。實(shí)驗(yàn)表明，硅材料，特別是有機(jī)硅的聚合度比較低、易揮發(fā)，給氣體傳感器帶來(lái)致命的傷害，導(dǎo)致氣體傳感器靈敏度下降，老化加劇，可靠性喪失。
[0004]此外，硫化氫、二氧化硫等也給氣體傳感器帶來(lái)巨大傷害。由于被測(cè)氣體中存在硫化氫、二氧化硫，氣體傳感器的檢測(cè)準(zhǔn)確度、靈敏度和長(zhǎng)期穩(wěn)定度將很快發(fā)生大幅度下降:對(duì)于應(yīng)檢測(cè)氣體，其靈敏度下降，而對(duì)于勿需檢測(cè)的氣體(硫化氫、二氧化硫、六甲基硅烷之類(lèi)有機(jī)硅等干擾氣體)，其靈敏度反而增大，所謂“敏化效應(yīng)”，因而誤報(bào)警的概率大大地增力口。例如:氧化錫半導(dǎo)體陶瓷式氣體傳感器當(dāng)作為甲烷敏感器使用時(shí)，由于上述干擾氣體的附著，使得它對(duì)需要檢測(cè)的氣體——甲烷的靈敏度下降，而對(duì)勿需檢測(cè)的氣體——乙醇的靈敏度卻增大，有時(shí)甚至對(duì)于乙醇的靈敏度高于對(duì)甲烷的靈敏度。另外，對(duì)于催化燃燒式氣體傳感器而言，由于上述硅成分的附著，使得它對(duì)烷類(lèi)靈敏度將急劇下降，有時(shí)甚至喪失對(duì)烷類(lèi)的敏感性。上述現(xiàn)象即所謂的“中毒”現(xiàn)象，它嚴(yán)重地影響了氣體報(bào)警器應(yīng)用的可靠性。更嚴(yán)重的“中毒”現(xiàn)象是檢測(cè)信號(hào)的巨大漂移，雖然氣體報(bào)警探頭提供的信號(hào)電平和可燃?xì)怏w濃度的指示值還遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于爆炸下限值，可是實(shí)際上可燃?xì)怏w濃度已經(jīng)達(dá)到或超過(guò)可燃?xì)怏w爆炸下限濃度值。這種誤報(bào)給人類(lèi)的生命財(cái)產(chǎn)帶來(lái)多么大的危險(xiǎn)啊。
[0005]下面讓我們回顧一下業(yè)已商品化的可燃、有毒氣體報(bào)警器之現(xiàn)狀。眾所共知，熱傳導(dǎo)式氣體傳感器和半導(dǎo)體式氣體傳感器都是屬于快響應(yīng)的廣譜氣體傳感器門(mén)類(lèi)。其中，利用混合氣體的總導(dǎo)熱系數(shù)隨著被檢測(cè)氣體含量的多寡而改變的原理工作的熱傳導(dǎo)式氣體傳感器特點(diǎn)是:
[0006](I)檢測(cè)氣體范圍最寬。不僅可檢測(cè)天然氣、液化氣、煤氣、烷類(lèi)等可燃性氣體以及汽油、醇、酮、苯等有機(jī)溶劑蒸汽，而且還能夠檢測(cè)二氧化碳、四氯化碳、氟里昂等非可燃?xì)怏w。
[0007](2)可檢測(cè)氣體濃度的范圍廣，為O — 100%V0L。
[0008](3)其通電的壽命長(zhǎng)，通常為5?6年。
[0009](4)具有良好的重復(fù)性。
[0010](5)不存在催化劑中毒問(wèn)題。
[0011]其缺點(diǎn)是選擇性最差。而半導(dǎo)體式氣體傳感器的優(yōu)點(diǎn)如下:
[0012](I)靈敏度高，特別是對(duì)低濃度可燃性氣體、有毒、有害氣體靈敏度高。
[0013](2)響應(yīng)速度快。
[0014](3)成本低，功耗低，通常為500mW。
[0015](4)其通電的壽命長(zhǎng)，通常為4?5年。
[0016]( 5 )其輸出電壓信號(hào)大，可以直接驅(qū)動(dòng)蜂鳴器或繼電器。
[0017]其缺點(diǎn)如下:
[0018](I)由于半導(dǎo)體式氣體傳感器的選擇性(交叉靈敏度)差，甚至對(duì)水蒸汽都敏感。
[0019](2)對(duì)較高濃度可燃性氣體、有毒、有害氣體靈敏度較低，出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，因此不適宜作為中高或高濃度可燃性氣體、有毒、有害氣體報(bào)警器使用。
[0020](3)重復(fù)性(或稱(chēng)作再現(xiàn)性)欠佳。
[0021](4)輸出電壓信號(hào)與被測(cè)氣體濃度的函數(shù)關(guān)系復(fù)雜，不適宜高精度檢測(cè)使用。
[0022](5)對(duì)某些氣體，例如有機(jī)硅、硫化物等存在催化劑中毒問(wèn)題。
[0023]催化燃燒式氣體傳感器的優(yōu)點(diǎn)如下:
[0024](I)傳感器的應(yīng)用面廣、體積小，催化燃燒式氣體傳感器的輸出電壓信號(hào)與被測(cè)氣體濃度的函數(shù)關(guān)系呈線(xiàn)性，因此分辨率高。
[0025](2)穩(wěn)定性好，重復(fù)性(或稱(chēng)作再現(xiàn)性)佳，檢測(cè)精度高。
[0026](3)靈敏度幾乎不受濕度的影響。
[0027](4)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、選擇性較好。
[0028]其缺點(diǎn)如下:
[0029]( I)選擇性?xún)?yōu)于半導(dǎo)體式傳感器，可是在其可燃性氣體敏感范圍內(nèi)，選擇性欠佳，特別是對(duì)在不完全燃燒中產(chǎn)生的一氧化碳檢測(cè)精度不佳；
[0030](2)功耗大；
[0031](3)大部分有機(jī)蒸汽都可以使其產(chǎn)生中毒現(xiàn)象。
[0032](4)通電的壽命較短，壽命通常為I?2年。
[0033]紅外吸收式氣體傳感器作為一種快速、準(zhǔn)確的氣體分析裝置。在2008年以前其體積都比較大，但是近些年，隨著以MEMS技術(shù)為基礎(chǔ)的紅外線(xiàn)氣體傳感器工業(yè)的發(fā)展，紅外線(xiàn)氣體傳感器的體積已經(jīng)由數(shù)百mm長(zhǎng)度，數(shù)kg重的裝置，減小到拇指大小。它的優(yōu)點(diǎn)是:
[0034](I)紅外吸收式氣體傳感器是利用被測(cè)氣體對(duì)于特定波長(zhǎng)的紅外光之吸收特性(Lambert-Beer定律)進(jìn)行檢測(cè)的，因此根據(jù)吸收紅外光之波長(zhǎng)，就可以準(zhǔn)確地判定檢測(cè)被測(cè)氣體的種類(lèi)，顯然選擇性好，分辨率高。
[0035](2)紅外吸收式氣體傳感器是利用被測(cè)氣體對(duì)于特定波長(zhǎng)的紅外光之吸收強(qiáng)度判定檢測(cè)被測(cè)氣體的濃度，顯然靈敏度高，檢測(cè)精度高。
[0036](3)重復(fù)性(或稱(chēng)作再現(xiàn)性)好。
[0037](4)穩(wěn)定性好,使用壽命長(zhǎng)。
[0038](5)在概念上適合檢測(cè)的氣體多，性?xún)r(jià)比高，但是受材料和結(jié)構(gòu)限制，每臺(tái)紅外吸收式氣體傳感器可檢測(cè)的氣體種類(lèi)較少。
[0039](6)沒(méi)有催化劑中毒問(wèn)題，受環(huán)境干擾因素較小。
[0040](7)維護(hù)成本低。
[0041]其缺點(diǎn)如下:
[0042](I)紅外吸收式氣體傳感器為了保證讀數(shù)呈線(xiàn)性關(guān)系，當(dāng)被測(cè)氣體組分濃度大時(shí)，分析器的測(cè)量氣室較短，最短的為0.3mm;當(dāng)濃度低時(shí)，測(cè)量氣室較長(zhǎng)，最長(zhǎng)的為> 200mm。不同的氣體組分經(jīng)吸收后，剩余的光能必須采用不同規(guī)格的紅外檢測(cè)器檢測(cè)。因此產(chǎn)品的規(guī)格較多，不能一機(jī)多用。
[0043](2)功耗大；
[0044](3)技術(shù)壁壘高，價(jià)格不菲，基本為千元左右。
[0045]恒電位電解式電化學(xué)傳感器是將被測(cè)氣體在特定電場(chǎng)下電離，然后根據(jù)流經(jīng)的電解電流檢測(cè)被氣體的濃度。這種傳感器靈敏度高，改變電位可選擇的檢洌氣體，大多數(shù)用于對(duì)毒性氣體的檢測(cè)。恒電位電解式電化學(xué)傳感器的主要優(yōu)點(diǎn)是氣體的高靈敏度以及良好的選擇性。不足之處是壽命較短，通常為2年左右。
[0046]催化燃燒式氣體傳感器的優(yōu)點(diǎn)如下:
[0047](I)體積小，催化燃燒式氣體傳感器的輸出電壓信號(hào)與被測(cè)氣體濃度的函數(shù)關(guān)系呈線(xiàn)性，因此檢測(cè)精度較高。
[0048](2)穩(wěn)定性好，重復(fù)性(或稱(chēng)作再現(xiàn)性)佳。
[0049](3)檢測(cè)精度較高，靈敏度幾乎不受濕度的影響。
[0050](4)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、選擇性較好。
[0051]其缺點(diǎn)如下:
[0052]( I)選擇性?xún)?yōu)于半導(dǎo)體式傳感器，可是在對(duì)可燃性氣體敏感范圍內(nèi)，選擇性欠佳，特別是對(duì)不完全燃燒氣體中的一氧化碳選擇性欠佳；
[0053](2)功耗較大；
[0054](3)大部分有機(jī)蒸汽都可以使其產(chǎn)生中毒現(xiàn)象。
[0055](4)通電的壽命較短，壽命通常為I?2年，最長(zhǎng)也僅5年。
[0056]綜上所述，采用熱傳導(dǎo)式氣體傳感器、半導(dǎo)體式氣體傳感器、催化燃燒式氣體傳感器的氣體報(bào)警器依靠著價(jià)格優(yōu)勢(shì)現(xiàn)在占據(jù)大部分低端市場(chǎng)，而使用電化學(xué)傳感器、紅外吸收式氣體傳感器的氣體報(bào)警器，在精度要求高的低濃度毒性氣體、有機(jī)蒸汽、酒精氣體、氧氣監(jiān)測(cè)領(lǐng)域綜合優(yōu)勢(shì)突出。換言之，目前單純采用熱傳導(dǎo)式氣體傳感器、半導(dǎo)體式氣體傳感器、催化燃燒式氣體傳感器、電化學(xué)傳感器、紅外吸收式氣體傳感器的可燃?xì)怏w和/或有毒氣體報(bào)警器各有千秋，但它們都不能完全滿(mǎn)足各種行業(yè)的使用要求。
[0057]因此，人們迫切地需要一種適宜大多數(shù)行業(yè)使用的，特別能夠適宜工廠、礦山、儲(chǔ)運(yùn)部門(mén)的工藝裝置、儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施、可燃?xì)怏w和/或有毒氣體擴(kuò)散與聚集場(chǎng)所使用的一種快響應(yīng)、耐高濕、抗污染、高可靠性的并行復(fù)合式可燃性氣體報(bào)警器。它不僅能夠清除由于被測(cè)氣體中的高濕度給可燃、有害氣體檢測(cè)帶來(lái)的誤差，而且還能夠修正、補(bǔ)償由于被測(cè)氣體中的硫、硅蒸汽等導(dǎo)致催化劑中毒、靈敏度特性的下降，避免誤報(bào)或大幅度地降低誤報(bào)發(fā)生幾率，延長(zhǎng)使用壽命。
[0058]椐技術(shù)查新可知，現(xiàn)有技術(shù)也有利用多種氣體傳感器的組合制造氣體報(bào)警器的資料或?qū)＠?，但是其目的、方法和結(jié)構(gòu)與本實(shí)用新型完全不同:現(xiàn)有技術(shù)通常僅是簡(jiǎn)單地利用氣體傳感器之并行復(fù)合方法增加報(bào)警器所能夠敏感氣體的種類(lèi)、擴(kuò)大氣體報(bào)警器的量程等。我公司在氣體傳感器的復(fù)合技術(shù)方面已經(jīng)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，不僅在氣體傳感器串行復(fù)合方法的研究方面邁出了可喜的一步，取得滿(mǎn)意的成果，而且還開(kāi)展了開(kāi)發(fā)“并行復(fù)合方法”，其技術(shù)指標(biāo)提高顯著。
[0059]我們幾位發(fā)明人也曾申報(bào)了一種利用多種氣體傳感器的復(fù)合方法制作的“具有優(yōu)異選擇性、廣譜性、快響應(yīng)、低功耗的高可靠串行復(fù)合式可燃、有毒氣體報(bào)警器”中國(guó)專(zhuān)利，它大幅度地改善了氣體報(bào)警器的技術(shù)指標(biāo)。與該專(zhuān)利不同的是，本實(shí)用新型的多種氣體傳感器的復(fù)合方法并不是:“串行復(fù)合方法”，而是一種“并行復(fù)合方法”。目前還沒(méi)有著眼于改善可燃性氣體報(bào)警器的中毒老化特性和提高在高濕度環(huán)境的工作能力，延長(zhǎng)可燃性氣體傳感器的使用壽命，提升報(bào)警器可靠性的并行復(fù)合式可燃性氣體報(bào)警器之技術(shù)文獻(xiàn)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0060]本實(shí)用新型的目的
[0061]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，彌補(bǔ)目前單純采用半導(dǎo)體式氣體傳感器、熱傳導(dǎo)式氣體傳感器、催化燃燒式氣體傳感器、非色散紅外吸收式氣體傳感器、恒電位電解式電化學(xué)氣體傳感器的可燃?xì)怏w和/或有毒氣體報(bào)警器的缺點(diǎn)，提供一種快響應(yīng)、耐高濕、抗污染、高可靠性的并行復(fù)合式可燃性氣體報(bào)警器。它是一種利用數(shù)種不同工作機(jī)制氣體傳感器的并行復(fù)合構(gòu)成的一體化氣體傳感器并行復(fù)合單元，再配合外圍調(diào)理電路以及單片機(jī)軟、硬件技術(shù)構(gòu)成的一種響應(yīng)速度快、抗污染特性佳、可靠性高的并行復(fù)合式可燃性氣體報(bào)警器。其體積小，壽命長(zhǎng)，對(duì)可燃性氣體、有毒、有害氣體敏感靈敏度高、響應(yīng)性快、可靠性佳、投資成本和運(yùn)行成本低廉。特別應(yīng)指出的，它不僅能夠清除由于被測(cè)氣體中的高濕度給可燃、有毒、有害氣體檢測(cè)帶來(lái)的誤差，而且還能夠修正、補(bǔ)償由于被測(cè)氣體中的硫、硅(硫化氫、二氧化硫、六甲基硫、烷之類(lèi)有機(jī)硅)蒸汽等導(dǎo)致催化劑中毒、靈敏度特性的下降，避免發(fā)生誤報(bào)現(xiàn)象，延長(zhǎng)可燃性氣體傳感器的使用壽命，降低可燃?xì)怏w報(bào)警器的投資成本和運(yùn)行成本。這些特性是現(xiàn)有的傳統(tǒng)可燃?xì)怏w報(bào)警器無(wú)可比擬的。
[0062]技術(shù)方案
[0063]僅單純地依靠市售的一種可燃?xì)怏w或有毒氣體傳感器和傳統(tǒng)的電子電路技術(shù)開(kāi)發(fā)一種快響應(yīng)、耐高濕、抗污染、低成本、高可靠性的可燃性氣體報(bào)警器是不可思議的。因此，為了實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，采用了如下所述的核心技術(shù)和創(chuàng)新方案:
[0064]1、被測(cè)氣體中的硫、硅蒸汽、高濕等導(dǎo)致氣體傳感器中毒老化狀態(tài)和程度的判斷方法及其關(guān)鍵部件
[0065](I) 一體化氣體傳感器的并行復(fù)合單元和敏感檢測(cè)電路單元。
[0066]因?yàn)榻^大多數(shù)氣體傳感器是無(wú)源器件，所以氣體傳感器的并行復(fù)合單元應(yīng)該與敏感檢測(cè)電路單元配合使用。氣體傳感器的并行復(fù)合單元和敏感檢測(cè)電路單元是本實(shí)用新型的快響應(yīng)、耐高濕、抗污染、低成本、高可靠性的并行復(fù)合式可燃性氣體報(bào)警器的核心部件，也是本實(shí)用新型的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。
[0067]與現(xiàn)有技術(shù)不同，本實(shí)用新型并沒(méi)有采用活性炭、陶瓷過(guò)濾部件等濾除硫化氫、二氧化硫、六甲基硫、烷之類(lèi)有機(jī)硅等干擾氣體，而是巧妙地利用業(yè)已成熟的常規(guī)可燃、有毒氣體傳感器對(duì)硫化氫、二氧化硫、六甲基硅烷之類(lèi)有機(jī)硅等硫、硅干擾氣體吸附、中毒特性的各自差別以及對(duì)被測(cè)氣體中高濕之特性的響應(yīng)的差別，對(duì)數(shù)種不同工作機(jī)制氣體傳感器進(jìn)行有效的并行復(fù)合，構(gòu)成氣體傳感器的并行復(fù)合單元，并且使用與其匹配的外圍調(diào)理電路以及單片計(jì)算機(jī)軟、硬件，構(gòu)成敏感檢測(cè)單元、故障自診斷電路單元、中毒老化判斷單元、中毒老化特性的補(bǔ)償修正單元，根據(jù)氣體傳感器復(fù)合單元中的每個(gè)氣體傳感器對(duì)硫化氫、二氧化硫、六甲基硅烷之類(lèi)有機(jī)硅等干擾氣體吸附、中毒特性的特性差別以及2個(gè)以上的氣體傳感器，并且這2個(gè)以上的氣體傳感器至少具有二種不同的工作機(jī)制，例如:熱傳導(dǎo)式氣體傳感器、半導(dǎo)體式氣體傳感器、催化燃燒式氣體傳感器、電化學(xué)傳感器、紅外吸收式氣體傳感器等，并且根據(jù)所述的至少具有二種不同的工作機(jī)制之2個(gè)以上的氣體傳感器的輸出信號(hào)能夠判定2個(gè)以上的氣體傳感器的中毒老化狀態(tài)和其中毒老化程度。
[0068]換言之，為了掌握氣體傳感器的中毒老化狀態(tài)和其中毒老化程度，本實(shí)用新型的一種快響應(yīng)、耐高濕、抗污染、低成本、高可靠性的并行復(fù)合式可燃性氣體報(bào)警器至少要根據(jù)具有二種不同的工作機(jī)制的2個(gè)以上的氣體傳感器的輸出信號(hào)特性之差異進(jìn)行判斷、處理和補(bǔ)償。因此，氣體傳感器的并行復(fù)合單元必須滿(mǎn)足下述要求:
[0069]①氣體傳感器的并行復(fù)合單元至少包括二種不同工作機(jī)制的氣體傳感器(例如:半導(dǎo)體式氣體傳感器、熱傳導(dǎo)式氣體傳感器、催化燃燒式氣體傳感器、非色散紅外吸收式氣體傳感器、恒電位電解式電化學(xué)氣體傳感器等中的2種以上傳感器)，并且必須把二種不同工作機(jī)制的氣體傳感器置于同一枚不銹鋼探頭內(nèi)。
[0070]②氣體傳感器的并行復(fù)合單元至少具有二支以上的氣體傳感器，并且必須置于同一枚不銹鋼探頭內(nèi)。
[0071]③利用所述的不同工作機(jī)制的氣體傳感器之并行復(fù)合單元應(yīng)能夠改善氣體報(bào)警器的氣體檢測(cè)靈敏度、檢測(cè)準(zhǔn)確度、氣體敏感范圍等技術(shù)性能中的任一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。
[0072]④當(dāng)被測(cè)氣體中包含高濕、硫化氫、二氧化硫、六甲基硫、烷之類(lèi)有機(jī)硅等干擾氣體時(shí)，所述的不同工作機(jī)制的氣體傳感器2個(gè)以上的氣體傳感器應(yīng)具有不同的中毒老化特性或不同的高濕特性信號(hào)輸出，至少也應(yīng)具有不同的中毒老化程度信號(hào)輸出以及對(duì)高濕響應(yīng)特性的輸出，以便能夠根據(jù)所述的至少二種不同工作機(jī)制的氣體傳感器的不同中毒老化特性、對(duì)高濕響應(yīng)特性信號(hào)的差值，能夠判斷中毒老化狀態(tài)和中毒老化程度。
[0073]⑤2個(gè)氣體傳感器的中毒老化輸出信號(hào)——時(shí)間函數(shù)特性與其未中毒老化的輸出信號(hào)——時(shí)間函數(shù)特性之間應(yīng)該具有較大的差別。具體而言，本實(shí)用新型要求氣體傳感器之并行復(fù)合單元中所使用的不同工作機(jī)制氣體傳感器，例如:半導(dǎo)體式氣體傳感器、熱傳導(dǎo)式氣體傳感器、催化燃燒式氣體傳感器、非色散紅外吸收式氣體傳感器、恒電位電解式電化學(xué)氣體傳感器等，其中至少有一種氣體傳感器的中毒老化輸出信號(hào)——時(shí)間函數(shù)特性為正斜率特性，即在相同溫度、相同被測(cè)氣體濃度情況下，其氣體傳感器的中毒老化輸出信號(hào)——時(shí)間函數(shù)特性信號(hào)(氣體傳感器中毒老化時(shí)的輸出信號(hào)與未中毒老化時(shí)的輸出信號(hào)之差)隨著時(shí)間增長(zhǎng)而變大，例如半導(dǎo)體式氣體傳感器就具有此特性，這是一種“敏化”的中毒老化效應(yīng)。此外，其中至少還有另外一種氣體傳感器的中毒老化輸出信號(hào)——時(shí)間函數(shù)特性信號(hào)具有負(fù)斜率特性，即在相同溫度、相同被測(cè)氣體濃度情況下，氣體傳感器的輸出信號(hào)隨著時(shí)間增長(zhǎng)而變化，其絕對(duì)值仍然變大，但是符號(hào)相反，為負(fù)數(shù)，例如催化燃燒式氣體傳感器就具有此特性，這是一種“鈍化”的中毒老化效應(yīng)。
[0074]顯然，對(duì)于同時(shí)包含正斜率特性和負(fù)斜率特性中毒老化的一體化氣體傳感器的并行復(fù)合單元(例如半導(dǎo)體式氣體傳感器和催化燃燒式氣體傳感器的并行復(fù)合單元)和僅僅包含正斜率中毒老化特性的氣體傳感器(例如半導(dǎo)體式氣體傳感器)或者僅僅包含負(fù)斜率中毒老化特性(例如催化燃燒式氣體傳感器)的一體化氣體傳感器并行復(fù)合單元而言，對(duì)前者的中毒老化狀態(tài)和中毒老化程度的判斷、處理和補(bǔ)償之準(zhǔn)確度要比后者高得多，簡(jiǎn)單得多。
[0075](2)中毒老化狀態(tài)和中毒老化程度的判別器單元。
[0076]它由單片計(jì)算機(jī)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)字處理器、故障自診斷電路單元與相應(yīng)軟件等完成。其技術(shù)要點(diǎn)如下所述:
[0077]①利用故障自診斷電路單元檢測(cè)確認(rèn)，一體化氣體傳感器的并行復(fù)合單元和敏感檢測(cè)電路單元中的各個(gè)氣體傳感器及其外圍電路皆不存在短路、斷路故障問(wèn)題；
[0078]②當(dāng)測(cè)量敏感檢測(cè)電路單元的輸出信號(hào)時(shí)，如果具有至少二種不同工作機(jī)制之2個(gè)以上的氣體傳感器的輸出信號(hào)之差應(yīng)大于或等于所定的中毒老化特性極限值——閥值(根據(jù)氣體報(bào)警器的技術(shù)規(guī)格要求確定的)時(shí)，那么就能判別至少有2個(gè)氣體傳感器已中毒老化。此時(shí)氣體傳感器的外圍調(diào)理電路以及單片計(jì)算機(jī)軟、硬件應(yīng)該對(duì)它們分別進(jìn)行中毒老化特性的補(bǔ)償和修正。
[0079](3)故障自診斷電路單元
[0080]可燃性氣體報(bào)警器中的任何傳感器、元件、電路以及導(dǎo)線(xiàn)等發(fā)生故障都會(huì)影響報(bào)警器的性能指標(biāo)，有時(shí)往往都?xì)w罪于氣體傳感器的中毒老化引起的，這不公平，也不能獲得良好的中毒老化特性補(bǔ)償和修正結(jié)果。為了準(zhǔn)確地進(jìn)行中毒老化特性的補(bǔ)償修正，必須澄清事實(shí)，分清責(zé)任，因此本實(shí)用新型利用故障自診斷電路單元對(duì)氣體傳感器的并行復(fù)合單元和敏感檢測(cè)電路單元進(jìn)行自診斷，以便排除非中毒老化因素引起的誤差。
[0081]故障自診斷電路單元是一種利用單片計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù)制作的功能電路。它能夠?qū)Υ呋紵綒怏w傳感器的加熱器、氣體傳感器內(nèi)部引線(xiàn)及其外圍電路的短路、斷路、運(yùn)算放大器和橋路之間的短路、斷路等故障，進(jìn)行自診斷。我們對(duì)該技術(shù)正在申報(bào)中國(guó)專(zhuān)利。
[0082]2、被測(cè)氣體中的硫、硅蒸汽、高濕等導(dǎo)致氣體傳感器中毒老化的補(bǔ)償修正方法及其關(guān)鍵部件
[0083](I)中毒老化特性的補(bǔ)償修正法和中毒老化的補(bǔ)償修正電路單元。
[0084]在適宜的時(shí)間內(nèi)，根據(jù)乃奎斯特原理，采用適當(dāng)?shù)娜勇屎投啻螌?shí)測(cè)數(shù)據(jù)的預(yù)老化特性估算法，以實(shí)測(cè)的中毒老化率估算的氣體報(bào)警器信號(hào)輸出合成值代替該氣體報(bào)警器在今后一段時(shí)間內(nèi)的信號(hào)輸出值，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)氣體傳感器的中毒老化特性的修正和補(bǔ)償。只要?dú)怏w傳感器的重復(fù)性、中毒老化率不是很高，該方法對(duì)氣體傳感器的中毒老化特性的修正和補(bǔ)償精度都能令人滿(mǎn)意。換言之，利用單片機(jī)軟、硬件技術(shù)，例如:中毒老化判斷電路單元、中毒老化特性數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)電路單元、中毒老化特性的補(bǔ)償修正電路單元的配合，把所述的至少二種不同工作機(jī)制的氣體傳感器中的每一個(gè)氣體傳感器的中毒老化信號(hào)輸出值與未中毒老化時(shí)對(duì)某一濃度氣體的敏感信號(hào)輸出值之差，迭加在現(xiàn)在的已中毒老化信號(hào)之上，從而補(bǔ)償了由于中毒老化產(chǎn)生的信號(hào)誤差，并把該補(bǔ)償修正信號(hào)合成值作為氣體報(bào)警器的輸出信號(hào)。
[0085]總之，一種快響應(yīng)、耐高濕、抗污染、高可靠性的并行復(fù)合式可燃性氣體報(bào)警器的原理與現(xiàn)有技術(shù)不同，本實(shí)用新型有效地使用了目前業(yè)已商品化的氣體傳感器資源，構(gòu)成置于同一探頭內(nèi)的至少二種不同工作機(jī)制的氣體傳感器并行復(fù)合單元、敏感檢測(cè)電路單元、故障自診斷電路單元、中毒老化判斷電路單元、中毒老化特性數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)電路單元、中毒老化特性的補(bǔ)償修正電路單元、報(bào)警判斷和其信號(hào)輸出電路單元、報(bào)警信號(hào)放大電路單元、聲光報(bào)警與控制電路單元、穩(wěn)壓電源電路單元等，最大限度利用一體化氣體傳感器并行復(fù)合單元中的氣體傳感器對(duì)硫化氫、二氧化硫、六甲基硅烷之類(lèi)有機(jī)硅等干擾氣體吸附、中毒特性的差別以及對(duì)被測(cè)氣體中的高濕之特性的響應(yīng)的差別，相互迭加、補(bǔ)償，最廉價(jià)地彌補(bǔ)了它的中毒老化特性、對(duì)被測(cè)氣體中的高濕的響應(yīng)特性，提高了報(bào)警器的可靠性，延長(zhǎng)氣體傳感器的更換周期，以最小的投資成本和運(yùn)行成本獲得最大的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)回報(bào)。
[0086]詳細(xì)地講，如圖1的方塊圖所示，本實(shí)用新型的一種快響應(yīng)、耐高濕、抗污染、高可靠性的并行復(fù)合式可燃性氣體報(bào)警器I是由穩(wěn)壓電源20和可燃性氣體檢測(cè)報(bào)警裝置21構(gòu)成，而所述的可燃性氣體檢測(cè)報(bào)警裝置21包括置于不銹鋼探頭22內(nèi)的氣體傳感器并行復(fù)合單元23、在氣體傳感器并行復(fù)合單元23中至少具有一種中毒老化信號(hào)與時(shí)間的關(guān)系為正斜率變化的氣體傳感器3和至少具有一種中毒老化信號(hào)與時(shí)間的關(guān)系為負(fù)斜率變化的氣體傳感器4、故障自診斷電路單元2、故障自診斷信號(hào)放大器單元24、敏感檢測(cè)電路單元一 5、敏感檢測(cè)電路單元二 6、放大器單元一 7、放大器單元二 8、中毒老化判斷電路單元一 9、中毒老化判斷電路單元二 10、中毒老化特性數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)電路單元一 11、中毒老化特性數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)電路單元二 12、中毒老化特性的補(bǔ)償修正電路單元一 13、中毒老化特性的補(bǔ)償修正電路單元二 14、報(bào)警判斷電路單元15、聲光報(bào)警與控制電路單元16、聲報(bào)警信號(hào)放大電路單元17、液晶顯示器18、蜂鳴器19。其連接關(guān)系如下:
[0087]如圖1所示，至少把一種具有中毒老化信號(hào)與時(shí)間的關(guān)系為正斜率變化的氣體傳感器3和至少把一種中毒老化信號(hào)與時(shí)間的關(guān)系為負(fù)斜率變化的氣體傳感器4置于同一不銹鋼探頭22內(nèi)，從而構(gòu)成至少包括具有二種不同工作機(jī)制的氣體傳感器并行復(fù)合單元23，其中至少使一種中毒老化信號(hào)與時(shí)間的關(guān)系為正斜率變化的氣體傳感器3和至少具有一種中毒老化信號(hào)與時(shí)間的關(guān)系為負(fù)斜率變化的氣體傳感器4分別與敏感檢測(cè)電路單元一 5和敏感檢測(cè)電路單元二 6連接，而敏感檢測(cè)電路單元一 5和敏感檢測(cè)電路單元二 6分別與放大器單元一 7、放大器單元二 8相連，放大器單元一 7又與中毒老化判斷電路單元一 9的第一個(gè)端子連接，放大器單元二 8與中毒老化判斷電路單元二 10的第一個(gè)端子相連，而中毒老化判斷電路單元一 9的第二個(gè)端子與中毒老化特性數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)電路單元一 11連接，中毒老化判斷電路單元二 10的第二個(gè)端子與中毒老化特性數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)電路單元二 12相連，中毒老化特性數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)電路單元一 11的第二個(gè)端子與報(bào)警判斷電路單元15的第一個(gè)端子連接，中毒老化特性數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)電路單元二 12的第二個(gè)端子與報(bào)警判斷電路單元15的第二個(gè)端子連接；另外中毒老化判斷電路單元一 9的第三個(gè)端子與中毒老化特性的補(bǔ)償修正電路單元一 13連接，中毒老化判斷電路單元二 10的第三個(gè)端子與中毒老化特性的補(bǔ)償修正電路單元二 14相連，中毒老化特性的補(bǔ)償修正電路單元一 13又與報(bào)警判斷電路單元15的第三個(gè)端子連接，中毒老化特性的補(bǔ)償修正電路單元二 14和報(bào)警判斷電路單元15的第四個(gè)端子相連；而報(bào)警判斷電路單元15的第五個(gè)端子和第六個(gè)端子分別與故障自診斷信號(hào)放大器單元24相連，故障自診斷信號(hào)放大器單元24又與故障自診斷電路單元2相連，故障自診斷電路單元2分別與氣體傳感器并行復(fù)合單元23中的各個(gè)氣體傳感器，例如至少具有一種中毒老化信號(hào)與時(shí)間的關(guān)系為正斜率變化的氣體傳感器3和至少具有一種中毒老化信號(hào)與時(shí)間的關(guān)系為負(fù)斜率變化的氣體傳感器4相連，故障自診斷電路單元2還分別與敏感檢測(cè)電路單元一 5和敏感檢測(cè)電路單元二 6相連接；此外，報(bào)警判斷電路單元15的第七個(gè)端子與聲光報(bào)警與控制電路單元16連接，聲光報(bào)警與控制電路單元16的第一個(gè)端子與液晶顯示器(LCD)IS相連，而聲光報(bào)警與控制電路單元16的第二個(gè)端子與聲報(bào)警信號(hào)放大電路單元17連接后，再與蜂鳴器19相連。
[0088]有益效果
[0089]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的一種快響應(yīng)、耐高濕、抗污染、高可靠性的并行復(fù)合式可燃性氣體報(bào)警器具有下述優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
[0090]它并沒(méi)有采用活性炭、陶瓷過(guò)濾部件等濾除硫化氫、二氧化硫、六甲基硫、烷之類(lèi)有機(jī)硅等干擾氣體，而是巧妙地利用業(yè)已成熟的常規(guī)可燃、有毒氣體傳感器——熱傳導(dǎo)式氣體傳感器、半導(dǎo)體式氣體傳感器、電位電解式氣體傳感器、催化燃燒式氣體傳感器、非色散紅外吸收式氣體傳感器等數(shù)種不同工作機(jī)制氣體傳感器對(duì)硫化氫、二氧化硫、六甲基硅烷之類(lèi)有機(jī)硅等硫、硅干擾氣體吸附、中毒特性的差別以及對(duì)被測(cè)氣體中的高濕之特性的響應(yīng)的不同，對(duì)數(shù)種不同工作機(jī)制氣體傳感器進(jìn)行有效的并行復(fù)合，構(gòu)成一體化氣體傳感器的并行復(fù)合單元，配合外圍調(diào)理電路并且使用與其匹配的單片計(jì)算機(jī)軟、硬件，構(gòu)成敏感檢測(cè)單元、中毒老化判斷單元、中毒老化特性的補(bǔ)償修正單元等，揚(yáng)長(zhǎng)避短，利用迭加、補(bǔ)償、預(yù)中毒老化等軟件技術(shù)，改善對(duì)干擾氣體響應(yīng)的抑制，獲得高性能的高可靠氣體報(bào)警器。該報(bào)警器體積小，對(duì)可燃性氣體具有優(yōu)良選擇性、快響應(yīng)、耐高濕、抗污染特性佳、投資成本和運(yùn)行成本低廉。它不僅能夠清除由于被測(cè)氣體中的高濕度給可燃?xì)怏w檢測(cè)帶來(lái)的誤差，而且還能夠修正、補(bǔ)償由于被測(cè)氣體中的硫、硅蒸汽(硫化氫、二氧化硫、六甲基硫、烷之類(lèi)有機(jī)硅等)干擾氣體導(dǎo)致氣體傳感器中毒、靈敏度的下降或敏化，避免發(fā)生誤報(bào)現(xiàn)象，從而延長(zhǎng)了氣體傳感器的更換周期，降低了投資成本和運(yùn)行成本。
[0091]因此一種快響應(yīng)、耐高濕、抗污染、高可靠性的并行復(fù)合式可燃性氣體報(bào)警器可以應(yīng)用在各種化工廠、煉油廠、石油井、煤礦、氣體制造廠、冶金工業(yè)、工礦開(kāi)采、大氣污染檢測(cè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域以及移動(dòng)裝置(例如:汽車(chē)、火車(chē)、輪船、飛機(jī))等部門(mén)的工藝裝置、儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施、可燃性氣體擴(kuò)散與聚集場(chǎng)所、天然氣傳送管道、容器、石油傳送管道等的可燃、有毒、有害氣體的檢漏和報(bào)警。其性?xún)r(jià)比很高，投資成本和運(yùn)行成本都低于現(xiàn)行傳統(tǒng)高指標(biāo)的氣體報(bào)警器，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
[0092]
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0093]圖1 一種快響應(yīng)、耐高濕、抗污染、高可靠性的并行復(fù)合式可燃性氣體報(bào)警器結(jié)構(gòu)的示意方框圖。
[0094]
【具體實(shí)施方式】
[0095]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步描述:本實(shí)施例在以本實(shí)用新型技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體裝置結(jié)構(gòu)，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
[0096]【具體實(shí)施方式】一:結(jié)合圖1說(shuō)明【具體實(shí)施方式】一，本實(shí)用新型實(shí)施方式所述的一種快響應(yīng)、耐高濕、抗污染、高可靠性的并行復(fù)合式可燃性氣體報(bào)警器應(yīng)選擇使用至少二種不同工作機(jī)制的氣體傳感器，例如:半導(dǎo)體式氣體傳感器、熱傳導(dǎo)式氣體傳感器、催化燃燒式氣體傳感器、非色散紅外吸收式氣體傳感器、恒電位電解式電化學(xué)氣體傳感器等之中的二種以上，并且其數(shù)量不能低于二個(gè)。因?yàn)榻^大多數(shù)氣體傳感器是無(wú)源器件，所以氣體傳感器的并行復(fù)合單元應(yīng)該與敏感檢測(cè)電路單元配合使用。氣體傳感器的并行復(fù)合單元和敏感檢測(cè)電路單元是本實(shí)用新型的快響應(yīng)、耐高濕、抗污染、高可靠性的并行復(fù)合式可燃性氣體報(bào)警器的核心部件，也是本實(shí)用新型的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。
[0097]與現(xiàn)有技術(shù)不同，本實(shí)用新型并沒(méi)有采用活性炭、陶瓷過(guò)濾部件等濾除硫化氫、二氧化硫、六甲基硫、烷之類(lèi)有機(jī)硅等干擾氣體，而是巧妙地利用業(yè)已成熟的常規(guī)可燃、有毒氣體傳感器對(duì)硫化氫、二氧化硫、六甲基硅烷之類(lèi)有機(jī)硅等硫、硅干擾氣體吸附、中毒特性的各自差別以及對(duì)被測(cè)氣體中高濕之特性的響應(yīng)的差別，對(duì)數(shù)種不同工作機(jī)制氣體傳感器進(jìn)行有效的并行復(fù)合，構(gòu)成氣體傳感器的并行復(fù)合單元，并且使用與其匹配的外圍調(diào)理電路以及單片計(jì)算機(jī)軟、硬件，構(gòu)成敏感檢測(cè)單元、故障自診斷電路單元、中毒老化判斷單元、中毒老化特性的補(bǔ)償修正單元，根據(jù)氣體傳感器復(fù)合單元中的每個(gè)氣體傳感器對(duì)硫化氫、二氧化硫、六甲基硅烷之類(lèi)有機(jī)硅等干擾氣體吸附、中毒特性的特性差別以及2個(gè)以上的氣體傳感器，并且這2個(gè)以上的氣體傳感器至少具有二種不同的工作機(jī)制，例如:熱傳導(dǎo)式氣體傳感器、半導(dǎo)體式氣體傳感器、催化燃燒式氣體傳感器、電化學(xué)傳感器、紅外吸收式氣體傳感器等，并且根據(jù)所述的至少具有二種不同的工作機(jī)制之2個(gè)以上的氣體傳感器的輸出信號(hào)能夠判定2個(gè)以上的氣體傳感器的中毒老化狀態(tài)、中毒老化程度。
[0098]換言之，為了能夠掌握氣體傳感器的中毒老化狀態(tài)、它們的中毒老化程度，本實(shí)用新型的一種快響應(yīng)、耐高濕、抗污染、高可靠性的并行復(fù)合式可燃性氣體報(bào)警器要根據(jù)至少具有二種不同的工作機(jī)制的2個(gè)以上的氣體傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行判斷。因此氣體傳感器的并行復(fù)合單元必須滿(mǎn)足下述要求:
[0099]①氣體傳感器的并行復(fù)合單元至少包括二種不同工作機(jī)制的氣體傳感器(例如:半導(dǎo)體式氣體傳感器、熱傳導(dǎo)式氣體傳感器、催化燃燒式氣體傳感器、非色散紅外吸收式氣體傳感器、恒電位電解式電化學(xué)氣體傳感器等中的2種以上)，在本實(shí)施例中，一種選擇為半導(dǎo)體式氣體傳感器，另一種為催化燃燒式氣體傳感器。
[0100]②氣體傳感器的并行復(fù)合單元至少具有2個(gè)以上的氣體傳感器。在本實(shí)施例中，半導(dǎo)體式氣體傳感器使用一枚，催化燃燒式氣體傳感器使用一枚。
[0101]③利用所述的不同工作機(jī)制的氣體傳感器之并行復(fù)合單元至少能夠改善其氣體報(bào)警器的氣體檢測(cè)靈敏度、檢測(cè)準(zhǔn)確度、氣體敏感范圍等技術(shù)性能中的任一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。
[0102]ITi當(dāng)被測(cè)氣體中包含高濕、硫化氫、二氧化硫、六甲基硫、烷之類(lèi)有機(jī)硅等干擾氣體時(shí)，所述的不同工作機(jī)制的氣體傳感器2個(gè)以上的氣體傳感器至少也應(yīng)具有不同的中毒老化程度輸出信號(hào)以及對(duì)高濕響應(yīng)特性的輸出信號(hào)，以便能夠根據(jù)所述的不同工作機(jī)制的氣體傳感器之不同中毒老化特性差值以及對(duì)高濕響應(yīng)特性信號(hào)的差值，能夠判斷中毒老化狀態(tài)和中毒老化程度以及濕度老化程度。
[0103]⑤關(guān)于作為時(shí)間函數(shù)的中毒老化信號(hào)與未中毒老化時(shí)的輸出信號(hào)問(wèn)題。
[0104]本實(shí)用新型要求氣體傳感器之并行復(fù)合單元中所述的二種或二種以上不同工作機(jī)制的氣體傳感器(例如:半導(dǎo)體式氣體傳感器、熱傳導(dǎo)式氣體傳感器、催化燃燒式氣體傳感器、非色散紅外吸收式氣體傳感器、恒電位電解式電化學(xué)氣體傳感器等)，其中至少有一種氣體傳感器的中毒老化信號(hào)應(yīng)具有正斜率特性，即在相同溫度、相同被測(cè)氣體濃度情況下，其氣體傳感器的中毒老化信號(hào)(氣體傳感器中毒老化時(shí)的輸出信號(hào)與未中毒老化時(shí)的輸出信號(hào)之差)隨著時(shí)間增長(zhǎng)而變大，例如半導(dǎo)體式氣體傳感器就具有此特性，這是一種“敏化”的中毒老化效應(yīng)；此外，其中至少還有一種氣體傳感器的中毒老化信號(hào)應(yīng)具有負(fù)斜率特性，即在相同溫度、相同被測(cè)氣體濃度情況下，氣體傳感器的輸出信號(hào)隨著時(shí)間增長(zhǎng)而變化，其絕對(duì)值仍然變大，但是符號(hào)相反，為負(fù)數(shù)，例如催化燃燒式氣體傳感器就具有此特性，這是一種“鈍化”的中毒老化效應(yīng)。
[0105]顯然，倘若所述的氣體傳感器并行復(fù)合單元包含中毒老化特性為正斜率特性和負(fù)斜率特性的幾種氣體傳感器(例如，半導(dǎo)體式氣體傳感器和催化燃燒式氣體傳感器)，那么要比僅僅包含正斜率中毒老化特性的氣體傳感器(例如半導(dǎo)體式氣體傳感器)或者僅僅包含負(fù)斜率中毒老化特性(例如催化燃燒式氣體傳感器)的氣體傳感器之并行復(fù)合單元好得多，對(duì)前者的中毒老化狀態(tài)和中毒老化程度的判斷、處理和補(bǔ)償之準(zhǔn)確度要比后者高得多，簡(jiǎn)單得多。
[0106]下面詳細(xì)地介紹一下【具體實(shí)施方式】:
[0107]如圖1的方塊圖所示，本實(shí)用新型的一種快響應(yīng)、耐高濕、抗污染、高可靠性的并行復(fù)合式可燃性氣體報(bào)警器I是由穩(wěn)壓電源20和可燃性氣體檢測(cè)報(bào)警裝置21構(gòu)成，而所述的可燃性氣體檢測(cè)報(bào)警裝置21包括置于同一不銹鋼探頭22內(nèi)的氣體傳感器并行復(fù)合單元23、在氣體傳感器并行復(fù)合單元23中至少包含一種中毒老化信號(hào)與時(shí)間的關(guān)系為正斜率變化的氣體傳感器3以及至少包含一種中毒老化信號(hào)與時(shí)間的關(guān)系為負(fù)斜率變化的氣體傳感器4(在【具體實(shí)施方式】一中所述的置于同一不銹鋼探頭22內(nèi)的氣體傳感器并行復(fù)合單元23的氣體傳感器3為半導(dǎo)體式氣體傳感器，氣體傳感器4為催化燃燒式氣體傳感器)、故障自診斷電路單元2、故障自診斷信號(hào)放大器單元24、敏感檢測(cè)電路單元一 5、敏感檢測(cè)電路單元二 6、放大器單元一 7、放大器單元二 8、中毒老化判斷電路單元一 9、中毒老化判斷電路單元二 10、中毒老化特性數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)電路單元一 11、中毒老化特性數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)電路單元二 12、中毒老化特性的補(bǔ)償修正電路單元一 13、中毒老化特性的補(bǔ)償修正電路單元二14、報(bào)警判斷電路單元15、聲光報(bào)警與控制電路單元16、聲報(bào)警信號(hào)放大電路單元17、液晶顯示器18、蜂鳴器19。其具體的連接關(guān)系如下:
[0108]如圖1所示，至少具有一種中毒老化信號(hào)與時(shí)間的關(guān)系為正斜率變化的半導(dǎo)體式氣體傳感器3和至少具有一種中毒老化信號(hào)與時(shí)間的關(guān)系為負(fù)斜率變化的催化燃燒式氣體傳感器4置于同一不銹鋼探頭22內(nèi)，構(gòu)成至少具有二種不同工作機(jī)制的氣體傳感器并行復(fù)合單元23 ;其中至少具有一種中毒老化信號(hào)與時(shí)間的關(guān)系為正斜率變化的半導(dǎo)體式氣體傳感器3和至少具有一種中毒老化信號(hào)與時(shí)間的關(guān)系為負(fù)斜率變化的催化燃燒式氣體傳感器4分別與敏感檢測(cè)電路單元一 5和敏感檢測(cè)電路單元二 6連接，而敏感檢測(cè)電路單元一 5和敏感檢測(cè)電路單元二 6分別與放大器單元一 7、放大器單元二 8相連，放大器單元一 7又與中毒老化判斷電路單元一 9的第一個(gè)端子連接，放大器單元二 8與中毒老化判斷電路單元二 10的第一個(gè)端子相連，而中毒老化判斷電路單元一 9的第二個(gè)端子與中毒老化特性數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)電路單元一 11連接，中毒老化判斷電路單元二 10的第二個(gè)端子與中毒老化特性數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)電路單元二 12相連，中毒老化特性數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)電路單元一 11的第二個(gè)端子與報(bào)警判斷電路單元15的第一個(gè)端子連接，中毒老化特性數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)電路單元二 12的第二個(gè)端子與報(bào)警判斷電路單元15的第二個(gè)端子連接；另外中毒老化判斷電路單元一 9的第三個(gè)端子與中毒老化特性的補(bǔ)償修正電路單元一 13，中毒老化判斷電路單元二 10的第三個(gè)端子與中毒老化特性的補(bǔ)償修正電路單元二 14相連，中毒老化特性的補(bǔ)償修正電路單元一 13又與報(bào)警判斷電路單元15的第三個(gè)端子連接，中毒老化特性的補(bǔ)償修正電路單元二 14和報(bào)警判斷電路單元15的第四個(gè)端子相連；而報(bào)警判斷電路單元15的第五個(gè)端子和第六個(gè)端子分別與故障自診斷信號(hào)放大器單元24相連，故障自診斷信號(hào)放大器單元24又與故障自診斷電路單元2相連，故障自診斷電路單元2分別與氣體傳感器并行復(fù)合單元23中的各個(gè)氣體傳感器，例如至少具有一種中毒老化信號(hào)與時(shí)間的關(guān)系為正斜率變化的氣體傳感器3和至少具有一種中毒老化信號(hào)與時(shí)間的關(guān)系為負(fù)斜率變化的氣體傳感器4相連，故障自診斷電路單元2還分別與敏感檢測(cè)電路單元一 5和敏感檢測(cè)電路單元二 6相連接，此外，報(bào)警判斷電路單元15的第七個(gè)端子與聲光報(bào)警與控制電路單元16連接，聲光報(bào)警與控制電路單元16的第一個(gè)端子與液晶顯示器(LCD)IS相連，而聲光報(bào)警與控制電路單元16的第二個(gè)端子與聲報(bào)警信號(hào)放大電路單元17連接后，再與蜂鳴器19相連。
[0109]【具體實(shí)施方式】二:本【具體實(shí)施方式】與【具體實(shí)施方式】一所述的一種快響應(yīng)、耐高濕、抗污染、高可靠性的并行復(fù)合式可燃性氣體報(bào)警器的區(qū)別在于，所述的置于同一不銹鋼探頭22內(nèi)的氣體傳感器并行復(fù)合單元23是由熱傳導(dǎo)式氣體傳感器和催化燃燒式氣體傳感器構(gòu)成的。
[0110]【具體實(shí)施方式】三:本【具體實(shí)施方式】與【具體實(shí)施方式】一所述的一種快響應(yīng)、耐高濕、抗污染、高可靠性的并行復(fù)合式可燃性氣體報(bào)警器的區(qū)別在于，所述的置于同一不銹鋼探頭22內(nèi)的氣體傳感器并行復(fù)合單元23是由半導(dǎo)體式氣體傳感器和恒電位電解式電化學(xué)氣體傳感器構(gòu)成的。
[0111]【具體實(shí)施方式】四:本【具體實(shí)施方式】與【具體實(shí)施方式】一所述的一種快響應(yīng)、耐高濕、抗污染、高可靠性的并行復(fù)合式可燃性氣體報(bào)警器的區(qū)別在于，所述的置于同一不銹鋼探頭22內(nèi)的氣體傳感器并行復(fù)合單元23是由半導(dǎo)體式氣體傳感器、恒電位電解式電化學(xué)氣體傳感器和催化燃燒式氣體傳感器構(gòu)成的。
【權(quán)利要求】
1.一種快響應(yīng)、耐高濕、抗污染、高可靠性的并行復(fù)合式可燃性氣體報(bào)警器(I)是由穩(wěn)壓電源(20)和可燃性氣體檢測(cè)報(bào)警裝置(21)構(gòu)成，而所述的可燃性氣體檢測(cè)報(bào)警裝置(21)包括置于不銹鋼探頭(22)內(nèi)的氣體傳感器并行復(fù)合單元(23)、在氣體傳感器并行復(fù)合單元(23)中至少具有一種中毒老化信號(hào)與時(shí)間的關(guān)系為正斜率變化的氣體傳感器(3)和至少具有一種中毒老化信號(hào)與時(shí)間的關(guān)系為負(fù)斜率變化的氣體傳感器(4)、故障自診斷電路單元(2)、故障自診斷信號(hào)放大器單元(24)、敏感檢測(cè)電路單元一(5)、敏感檢測(cè)電路單元二(6)、放大器單元一(7)、放大器單元二(8)、中毒老化判斷電路單元一(9)、中毒老化判斷電路單元二(10)、中毒老化特性數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)電路單元一(11)、中毒老化特性數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)電路單元二(12)、中毒老化特性的補(bǔ)償修正電路單元一(13)、中毒老化特性的補(bǔ)償修正電路單元二(14)、報(bào)警判斷電路單元(15)、聲光報(bào)警與控制電路單元(16)、聲報(bào)警信號(hào)放大電路單元(17)、液晶顯示器(18)、蜂鳴器(19)，其特征在于:至少把一種具有中毒老化信號(hào)與時(shí)間的關(guān)系為正斜率變化的氣體傳感器(3)和至少把一種中毒老化信號(hào)與時(shí)間的關(guān)系為負(fù)斜率變化的氣體傳感器(4)置于同一不銹鋼探頭(22)內(nèi)，構(gòu)成至少包括具有二種不同工作機(jī)制的氣體傳感器并行復(fù)合單元(23)，至少使一種中毒老化信號(hào)與時(shí)間的關(guān)系為正斜率變化的氣體傳感器(3)和至少具有一種中毒老化信號(hào)與時(shí)間的關(guān)系為負(fù)斜率變化的氣體傳感器⑷分別與敏感檢測(cè)電路單元一(5)和敏感檢測(cè)電路單元二(6)連接，而敏感檢測(cè)電路單元一(5)和敏感檢測(cè)電路單元二(6)分別與放大器單元一(7)、放大器單元二(8)相連，放大器單元一(7)又與中毒老化判斷電路單元一(9)的第一個(gè)端子連接，放大器單元二(8)與中毒老化判斷電路單元二(10)的第一個(gè)端子相連，而中毒老化判斷電路單元一(9)的第二個(gè)端子與中毒老化特性數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)電路單元一(11)連接，中毒老化判斷電路單元二(10)的第二個(gè)端子與中毒老化特性數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)電路單元二(12)相連，中毒老化特性數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)電路單元一(11)的第二個(gè)端子與報(bào)警判斷電路單元(15)的第一個(gè)端子連接，中毒老化特性數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)電路單元二(12)的第二個(gè)端子與報(bào)警判斷電路單元(15)的第二個(gè)端子連接，中毒老化判斷電路單元一(9)的第三個(gè)端子與中毒老化特性的補(bǔ)償修正電路單元一(13)連接，中毒老化判斷電路單元二(10)的第三個(gè)端子與中毒老化特性的補(bǔ)償修正電路單元二(14)相連，中毒老化特性的補(bǔ)償修正電路單元一(13)又與報(bào)警判斷電路單元(15)的第三個(gè)端子連接，中毒老化特性的補(bǔ)償修正電路單元二(14)和報(bào)警判斷電路單元(15)的第四個(gè)端子相連，而報(bào)警判斷電路單元(15)的第五個(gè)端子和第六個(gè)端子分別與故障自診斷信號(hào)放大器單元(24)相連，故障自診斷信號(hào)放大器單元(24)又與故障自診斷電路單元(2)相連，故障自診斷電路單元(2)分別與氣體傳感器并行復(fù)合單元(23)中的各個(gè)氣體傳感器，例如至少具有一種中毒老化信號(hào)與時(shí)間的關(guān)系為正斜率變化的氣體傳感器(3)和至少具有一種中毒老化信號(hào)與時(shí)間的關(guān)系為負(fù)斜率變化的氣體傳感器(4)相連，故障自診斷電路單元⑵還分別與敏感檢測(cè)電路單元一(5)和敏感檢測(cè)電路單元二(6)相連接，報(bào)警判斷電路單元(15)的第七個(gè)端子與聲光報(bào)警與控制電路單元(16)連接，聲光報(bào)警與控制電路單元(16)的第一個(gè)端子與液晶顯示器(18)相連，而聲光報(bào)警與控制電路單元(16)的第二個(gè)端子與聲報(bào)警信號(hào)放大電路單元(17)連接后，再與蜂鳴器(19)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快響應(yīng)、耐高濕、抗污染、高可靠性的并行復(fù)合式可燃性氣體報(bào)警器(I)，其特征在于:所述的置于同一不銹鋼探頭(22)內(nèi)的氣體傳感器并行復(fù)合單元(23)是由熱傳導(dǎo)式氣體傳感器和催化燃燒式氣體傳感器構(gòu)成的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快響應(yīng)、耐高濕、抗污染、高可靠性的并行復(fù)合式可燃性氣體報(bào)警器(I)，其特征在于:所述的置于同一不銹鋼探頭(22)內(nèi)的氣體傳感器并行復(fù)合單元(23)是由半導(dǎo)體式氣體傳感器和恒電位電解式電化學(xué)氣體傳感器構(gòu)成的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快響應(yīng)、耐高濕、抗污染、高可靠性的并行復(fù)合式可燃性氣體報(bào)警器(I)，其特征在于:所述的置于同一不銹鋼探頭(22)內(nèi)的氣體傳感器并行復(fù)合單元(23)是由半導(dǎo)體式氣體傳感器、恒電位電解式電化學(xué)氣體傳感器和催化燃燒式氣體傳感器構(gòu)成的。
【文檔編號(hào)】G08B29/00GK204010249SQ201420286129
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年5月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月31日
【發(fā)明者】任東偉, 周悅, 段長(zhǎng)生 申請(qǐng)人:哈爾濱愛(ài)生智能技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司