气体浓度测量装置及其标定方法制造方法及图纸

本发明专利技术的目的在于提高气体浓度测量装置的测量精度。波动值计算过程包括：测量超声波传播通过壳体10内测量路径的传播时间的步骤；根据所述传播时间的测量值以及所述测量路径的基准距离，求得温度计算值的步骤；通过测量壳体10内的温度获得温度测量值的步骤；以及求得表示所述温度计算值与所述温度测量值之间差异的温度转换波动值的步骤。对于多种温度条件中的每一个执行波动值计算过程，在该多种温度条件下，壳体10内的基准气体具有不同的温度。基于在每种温度条件下获得的温度转换波动值，根据与所述气体温度测量值对应的温度补偿值，获得温度补偿表。

Gas Concentration Measuring Device and Its Calibration Method

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】气体浓度测量装置及其标定方法
本专利技术涉及一种气体浓度测量装置及其标定方法，尤其涉及一种根据超声波的传播特性测量给定气体浓度的装置和标定方法。
技术介绍
目前，人们对在燃料电池供电下行驶的燃料电池车辆进行了广泛的研究和开发。燃料电池利用氢气和氧气的化学反应发电。一般而言，氢气作为燃料供应给燃料电池，而氧气从周围空气中摄入。燃料电池车辆配有储氢罐，由该储氢罐向燃料电池供应氢气。当储氢罐内的氢气量变少时，由设于加氢站的加氢装置向燃料电池车辆的储氢罐加氢。由于氢气是可燃气体，因此必须对燃料电池车辆及加氢装置的氢气泄露进行检测。因此，氢气浓度测量装置与燃料电池车辆和加氢装置一道获得广泛使用。氢气浓度测量装置具有测量空气中所含氢气浓度以及在氢气浓度超出预定值时发出警报的功能。下述专利文献1和2中描述了特定气体的浓度测量装置。这些专利文献中描述的装置以空气为测量对象，并根据空气中的超声波传播速度等超声波传播特性，对特定气体的浓度进行测量，也可用于氢气浓度的测量。现有技术文献专利文献专利文献1：公开号为JP2002-214203的日本专利申请专利文献2：公开号为JP1991-223669的日本专利申请
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题利用超声波传播速度对特定气体的浓度进行测量的装置中一般设有气体浓度测量空间，而且该浓度测量空间中设有用于收发超声波的超声波传感器。其中，超声波发射传感器发出的超声波传播通过所述浓度测量空间后，由超声波接收传感器接收。然后，根据发射和接收之间经过的时间以及预先求出的传播距离，计算超声波传播速度。然而，围成所述浓度测量空间的部件材料可随温度变化发生膨胀或收缩，该胀缩使得将传播距离作为定值而求得的传播速度测量值产生误差，从而使得通过传播速度测量值求得的浓度也存在误差。本专利技术的目的在于提高气体浓度测量装置的测量精度。解决问题的技术手段本专利技术涉及一种配备气体浓度测量空间的气体浓度测量装置的标定方法，所述方法包括如下步骤：在多种温度条件中的每个温度条件下分别实施包括如下步骤的波动值计算过程，在所述多种温度条件下，所述浓度测量空间内的基准气体具有不同的温度：测量超声波传播通过所述浓度测量空间内的测量路径所需的传播时间；根据该传播时间测量值以及所述测量路径的基准距离，求得温度计算值；测量所述浓度测量空间内的温度以获得温度测量值；以及求得表示所述温度计算值与所述温度测量值之间差异的温度转换波动值(随温度而变的转换值)；以及根据每个所述温度条件下求得的温度转换波动值，求得将待测气体温度与针对所述温度的温度补偿值相对应的标定信息。优选地，预先实施如下步骤：使所述气体浓度测量装置处于基准状态下，在所述基准状态下，所述浓度测量空间内存在所述基准气体，并且所述浓度测量空间的内部处于基准温度；测量所述气体浓度测量装置处于所述基准状态下时，所述超声波传播通过所述测量路径所需的基准传播时间；以及根据所述基准传播时间，求得所述测量路径的距离作为所述基准距离。优选地，一种以上述标定方法测量气体浓度的气体浓度测量方法包括如下步骤：测量所述浓度测量空间内的温度，以获得气体温度测量值；测量所述超声波传播通过所述测量路径所需的时间，以获得传播时间测量值；根据所述气体温度测量值和所述标定信息，对所述气体温度测量值进行补偿，以求得补偿后温度测量值；以及根据所述传播时间测量值、所述基准距离以及所述补偿后温度测量值，测量待测气体的浓度。此外，根据本专利技术，在一种配备气体浓度测量装置的气体浓度测量系统中，该气体浓度测量装置优选利用上述气体浓度测量方法测量待测气体的浓度。本专利技术还涉及一种气体浓度测量装置，包括：用于进行气体浓度测量的浓度测量空间；发射单元，用于向所述浓度测量空间发射超声波；接收单元，用于对传播通过所述浓度测量空间内部的所述超声波进行接收；传播时间测量单元，用于通过测量从所述发射单元发出超声波开始至所述接收单元接收到传播通过所述浓度测量空间内的测量路径后的超声波为止的传播时间而获得传播时间测量值；温度测量单元，用于通过测量所述浓度测量空间内的温度而获得气体温度测量值；以及运算单元，用于根据所述传播时间测量值、所述测量路径的基准距离以及所述气体温度测量值求得待测气体浓度，其中，所述运算单元用于通过以预先求出的标定信息对所述气体温度测量值进行补偿而求得补偿后温度测量值，并根据所述补偿后温度测量值求得所述待测气体浓度，所述标定信息为将所述气体温度测量值与温度补偿值相对应的信息，所述温度补偿值包含因所述浓度测量空间的温度波动导致的所述测量路径距离的波动、因所述发射单元的温度波动导致的所述传播时间测量值的波动以及因所述接收单元的温度波动导致的所述传播时间测量值的波动中的至少一种转换为温度后的转换值，以及所述运算单元根据与所述气体温度测量值对应的温度补偿值，求得所述补偿后温度测量值。优选地，所述标定信息通过包括如下步骤的标定信息获取过程求得：在多种温度条件中的每个温度条件下分别实施包括如下步骤的波动值计算过程，在所述多种温度条件下，所述浓度测量空间内的基准气体具有不同的温度：由所述传播时间测量单元测量超声波传播通过所述测量路径所需的传播时间；由独立于所述气体浓度测量装置设置的外部运算装置或者由所述运算单元根据所述传播时间测量值以及所述基准距离，求得温度计算值；由所述温度测量单元通过测量所述浓度测量空间内的温度，获得温度测量值；以及由所述运算单元或外部运算装置求得表示所述温度计算值与所述温度测量值之间差异的温度转换波动值；以及由所述运算单元或外部运算装置根据每个所述温度条件下求得的温度转换波动值，求得将所述浓度测量空间内的气体温度与温度补偿值相对应的标定信息。本专利技术还涉及一种气体浓度测量装置，包括：用于进行气体浓度测量的浓度测量空间；传播时间测量单元，该传播时间测量单元利用超声波的发射和接收，测量超声波传播通过所述浓度测量空间内测量路径所需的传播时间，以获得传播时间测量值；通过测量所述浓度测量空间内的温度而获得气体温度测量值的温度测量单元；以及运算单元，根据所述传播时间测量值、所述测量路径的基准距离以及所述气体温度测量值求得待测气体浓度，其中，所述运算单元通过以预先求出的标定信息对所述气体温度测量值进行补偿而求得补偿后温度测量值，并根据所述补偿后温度测量值求得所述待测气体浓度，所述标定信息通过包括如下步骤的标定信息获取过程求得：在多种温度条件中的每个温度条件下分别实施包括如下步骤的波动值计算过程，在所述多种温度条件下，所述浓度测量空间内的基准气体具有不同的温度：由所述传播时间测量单元测量超声波传播通过所述测量路径所需的传播时间；由独立于所述气体浓度测量装置设置的外部运算装置或者由所述运算单元根据所述传播时间测量值以及所述基准距离，求得温度计算值；由所述温度测量单元通过测量所述浓度测量空间内的温度，获得温度测量值；以及由所述运算单元或外部运算装置求得表示所述温度计算值与所述温度测量值之间差异的温度转换波动值；以及由所述运算单元或外部运算装置根据每个所述温度条件下求得的温度转换波动值，求得将所述浓度测量空间内的气体温度与温度补偿值相对应的标定信息。优选地，在所述标定信息获取过程之前实施如下步骤：在所述浓度测量空间内存在所述基准气体且所述浓本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种配备气体浓度测量空间的气体浓度测量装置的标定方法，其特征在于，所述标定方法包括如下步骤：在多种温度条件中的每个温度条件下分别实施包括如下步骤的波动值计算过程，在所述多种温度条件下，所述浓度测量空间内的基准气体具有不同的温度：测量超声波传播通过所述浓度测量空间内的测量路径所需的传播时间；根据所述传播时间的测量值以及所述测量路径的基准距离，求得温度计算值；测量所述浓度测量空间内的温度以获得温度测量值；以及求得表示所述温度计算值与所述温度测量值之间差异的温度转换波动值；以及根据每个所述温度条件下求得的温度转换波动值，求得将待测气体温度与针对所述温度的温度补偿值相对应的标定信息。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.21 JP 2016-2474481.一种配备气体浓度测量空间的气体浓度测量装置的标定方法，其特征在于，所述标定方法包括如下步骤：在多种温度条件中的每个温度条件下分别实施包括如下步骤的波动值计算过程，在所述多种温度条件下，所述浓度测量空间内的基准气体具有不同的温度：测量超声波传播通过所述浓度测量空间内的测量路径所需的传播时间；根据所述传播时间的测量值以及所述测量路径的基准距离，求得温度计算值；测量所述浓度测量空间内的温度以获得温度测量值；以及求得表示所述温度计算值与所述温度测量值之间差异的温度转换波动值；以及根据每个所述温度条件下求得的温度转换波动值，求得将待测气体温度与针对所述温度的温度补偿值相对应的标定信息。2.如权利要求1所述的标定方法，其特征在于，预先实施如下步骤：使所述气体浓度测量装置处于基准状态下，在所述基准状态下，所述浓度测量空间内存在所述基准气体，并且所述浓度测量空间的内部处于基准温度；测量所述气体浓度测量装置处于所述基准状态下时，所述超声波传播通过所述测量路径所需的基准传播时间；以及根据所述基准传播时间，求得所述测量路径的距离作为所述基准距离。3.一种以权利要求1或2所述标定方法测量气体浓度的气体浓度测量方法，其特征在于，所述气体浓度测量方法包括如下步骤：测量所述浓度测量空间内的温度，以获得气体温度测量值；测量所述超声波传播通过所述测量路径所需的时间，以获得传播时间测量值；根据所述气体温度测量值和所述标定信息，对所述气体温度测量值进行补偿，以求得补偿后温度测量值；以及根据所述传播时间测量值、所述基准距离以及所述补偿后温度测量值，测量待测气体的浓度。4.一种配备气体浓度测量装置的气体浓度测量系统，其特征在于，所述气体浓度测量装置利用如权利要求3所述的气体浓度测量方法测量待测气体的浓度。5.一种气体浓度测量装置，其特征在于，包括：用于进行气体浓度测量的浓度测量空间；发射单元，用于向所述浓度测量空间发射超声波；接收单元，用于对传播通过所述浓度测量空间内部的所述超声波进行接收；传播时间测量单元，用于通过测量从所述发射单元发出超声波开始至所述接收单元接收到传播通过所述浓度测量空间内的测量路径后的超声波为止的传播时间而获得传播时间测量值；温度测量单元，用于通过测量所述浓度测量空间内的温度而获得气体温度测量值；以及运算单元，用于根据所述传播时间测量值、所述测量路径的基准距离以及所述气体温度测量值求得待测气体浓度，其中，所述运算单元用于通过以预先求出的标定信息对所述气体温度测量值进行补偿而求得补偿后温度测量值，并根据所述补偿后温度测量值求得所述待测气体浓度，所述标定信息为将所述气体温度测量值与温度补偿值相对应的信息，所述温度补偿值包含因所述浓度测量空间的温度波动导致的所述测量路径距离的波动、因所述发射单元的温度波动导致的所述传播时间测量值的...

【专利技术属性】
技术研发人员：坂口治，伊藤功，鸟山泰弘，松林克征，
申请(专利权)人：上田日本无线株式会社，日本无线株式会社，日清纺控股株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP