环境探测器等效电路,测定气味强度的方法及其探测系统技术方案

一种环境探测器的等效电路，具有一饱和电阻、一个受周围环境影响的第一电阻和一个适于根据一气味气压而变化的第二电阻。在该等效电路中，饱和电阻与第一和第二电阻的并联电路相串联。本发明专利技术还提供了对气味气压进行归一化的方法以及利用这种方法对环境气味气压进行探测的系统。还包括使用过一方法的火焰探测器。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种环境探测器的等效电路，该探测器的电阻的变化取决于在周围的环境气体中(即在一种环境中)的被探测对象的状态，即例如取决于一种气体或一种气味，像一种气体探测器，用于探测当发生火灾时产生的一种气体例如CO气全；以及像一种气味探测器(即一种气味传感器)，用于探测当火灾被扑灭时的烟味或气味。此外，本专利技术涉及一种测定气味气压(odor pressure)的方法，一种用于将气味气压归一化的方法、一种气味探测系统和一种火焰探测系统。已知的常规的环境探测器，用于探测在它的周围环境中的气味气压的状态，它包括一个传感膜，其电阻根据被探测对象的气味气压(对应于一种气味强度、气味量、气体压力或气体浓度)的变化而变化，以及一个用于加热传感膜的加热器。图8是一种常规的环境探测器的剖视图，例如为一个薄膜型气味探测器。在该图中，参考数字1代表气味探测器，它包括一个绝缘衬底(例如一种氧化铝衬底)2、一个探测器电极3，其安装在一个表面上，例如在该氧化铝衬底2的顶部表面上、一传感膜4，其中沉积或蒸发在氧化铝衬底2的顶部表面2a和探测器电极3的表面上的金属氧化物半导体(例如SnO2、ZnO、TiO2或类似物)构成，其所具有的电阻根据气味气压而变化、一个加热器电极5，其安装在氧化铝衬底2的另一个表面上，例如底部表面2b上、以及一个用作加热器的薄膜(例如铂薄膜)6，其沉积在的氧化铝衬底2的底部表面2b和加热器电极5的表面上。该铂薄膜6经过氧化铝衬底2加热传感膜4。这能促进传感膜4的电阻根据气味气压产生变化，从而提高膜4的敏感性。常规的气味探测器1正如上述方式构成。然而，存在有两种类型的传感膜4，即n型和p型膜。在传感膜4为n型的情况下，当气味气压施加到其上时，它接受电子而改变它的电阻。相反在p型传感膜4的情况下，当气味气压施加到其上时，从传感膜4上抽出电子，进而导致它的电阻改变。更进一步说，气味探测器1是一种利用取决于气味气压的电阻变化而探测气味的探测器。例如由P.K.Clifford所述论文(参阅福冈化学传感器国际会议公报(Proceed-ing of the International Meeting of Chemical Sensors，Fukuoka)，1983，9月，A113)已经公知由如下方程(1)给出的方次定律可以普遍地适用于气味气压探测器电阻特性。Z＝AP-a(1)其中Z代表气味探测器1的传感膜4的总电阻；P为气味气压；A为比例常数。附带说，指数“a”随气味而变化，并且满足如下的不等式0＜a＜1。如上所述，在常规的气味探测器的情况下，指数“a”随气味变化并且小于1。因此常规的气味探测器存在的缺点在于，对待一种混合气体它是十分困难的，而且不可能测定在其成分为未知的混合气味中一种特定气味的个别气味气压本专利技术的实施消除了常规环境探测器的这些缺点。因此，本专利技术的一个目的是提供一种环境探测器的规定的等效电路，其消除了常规的环境探测器的缺点。此外，本专利技术的另一个目的是提供一种通过获得和利用电阻rn测定气味气压的方法，该电阻以这样一种方式即使指数“a”变得等于1的方式根据气味气压变化。另外，本专利技术的再一个目的是提供一种用于使气味气压归一化的方法。此外，本专利技术的还一个目的是提供一种使用这些方法的气味探测系统。此外，本专利技术的再一个目的提供一种使用这些方法的火焰探测器。为了实现上述目的，根据本专利技术的第一个方面，提供一种环境探测器的等效电路，其包括一个饱和电阻ro、一个受周围环境影响的第一电阻ra、以及一个适于根据气味气压而变化的第二电阻rn，其中饱和电阻ro与第一和第二电阻ra和rn的并联电路相串联。因此，这种等效电路所具有的效果或优点在于电阻rn可以容易地得到。根据本专利技术的第二个方面，提供一种用于测定气味气压的方法，其包括的步骤是通过利用一种环境探测器的等效电路得到一个适于根据气味气压而变化的一个第二电阻rn，该探测器具有一个饱和电阻ro、一个受其周围环境影响的第一电阻ra以及第二电阻rn，其中饱和电阻ro与第一和第二电阻ra和rn的并联电路相串联；通过所得到的第二电阻rn测定气味气压。因此，这一方法所具有的效果在于，气味气压可以由电阻rn容易地测量。根据本专利技术的第三个方面，提供一种气味气压归一化的方法，其包括的步骤是通过利用一适于根据气味气压而变化的第二电阻rn，由与一参考气味气压对应的参考电阻rns，利用方程式N＝rns/rn得到归一化的气味气压N，其用于使气味气压归一化。因此，这种方法所具有的效果在于，由环境探测器探测的气味气压可以容易地被归一化。提供本专利技术的第四个方面，提供一种气味探测系统，其包括一个用于探测气味气压的环境探测器，以及一个与该环境探测器相连接的归一化输出部分。在这一气味探测系统中，归一化输出部分包括一个存储器，用于存储负载电阻R的值、由电源提供的电压V的值、环境探测器的饱和电平Em、环境探测器的基础电平、以及其中的参考电阻rns；还包括一个ROM，用于存储如下表达的方程组rn＝R·V(Em－E)(Em－Eo)/Em2(E－Eo)N＝rns/rn＝rns·Em2(E－Eo)/R·V(Em－E)(Em－Eo)其中，rn是适于根据气味气压而变化的电阻。归一化输出部分还包括一个CPU，用于根据这些方程从环境探测器的输出中计算归一化气味气压。因此，这种气味探测系统具有的效果在于，可以利用一个廉价的环境探测器得到与一个气味气压成比例的测定值。在这一方面，可以采用一个常规的气味探测系统探测一种气味的存在或不存在，但是由于基础电平根据环境而变化的事实，以及在测定混合气味中一种特定气味成分的个别气味气压时存在的困难，这种传统系统不适用于对气味的定量的测定。然而在使用本专利技术的气味探测系统的情况下，可以进行气味的定量测量。因此，本专利技术具有的效果在于，可以将一种廉价的气味探测系统应用在很多
，例如污染测定、空调、食品和香料等领域。根据本专利技术的第五个方面，提供一种气味探测系统，其包括一个用于探测气味气压的环境探测器和一个与环境探测器相连接的归一化输出部分。在这一气味探测系统中，归一化输出部分包括一存储器，用于存储参考电阻rns、在利用环境探测器测定气味气压时的总电阻的值Zn、在环境探测器的输出饱和时的环境探测器的总电阻的值Zm、以及在环境探测器的输出具有基础电平时的总电阻的值Zo；还包括一个ROM，用于存储下表达的各方程rn＝(Zn－Zm)(Zo－Zm)/(Zo－Zn)N＝rns/rn＝rns(Zo－Zn)/(Zn－Zm)(Zo－Zm)其中N和rn分别是归一化的气味气压和适于根据气味气压而变化的电阻。该归一化输出部分还包括一个CPU，用于根据各方程式从环境探测器的输出中计算归一化的气味气压。因此，这种气味探测系统具有的效果在于，当测定各参数时，无论是负载电阻R还是电压V都不影响计算的结果，以及除了本专利技术的第四个方面的气味探测系统的效果之外，该气味探测系统还具有巨大的实用价值。根据本专利技术的第六个方面，提供一种火焰探测系统，其包括用于探测气味气压的环境探测器；根据本专利技术的第四方面的归一化输出部分和火焰判别部分，其与归一化输出部分相连接，用于根据由归一化输出部分输出的代表归一化的气味气压的数据，判别是否有火灾发生本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种环境探测器的等效电路，包括：一个饱和电阻；一个第一电阻，其受周围环境的影响；以及一个第二电阻，其适于根据气味气压变化，其中的饱和电阻与第一和第二电阻的并联回路相串联。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：山中重男，
申请(专利权)人：能美防灾株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]