使用气体选择膜进行随温度变化的气体检测的方法技术

一种使用气体选择膜(12)、温度装置(14)和检测器(20)检测气体的方法，温度装置(14)被设置为改变该膜(12)的温度，检测器(20)被设置为基于通过该膜(12)的气体量获取测量信号(S)，其特征在于，包括如下步骤：

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用气体选择膜进行随温度变化的气体检测的方法
[0001]本专利技术涉及一种使用气体选择膜进行气体检测的方法，该膜对特定气体的渗透率取决于温度。
[0002]针对使用这种气体选择膜进行气体检测，已知的是将膜温度设置为使膜对待测气体类型的气体渗透率为最大时的温度值。为此，当气体渗透率是在高于室温的温度下达到最大时，通常会对膜进行加热。
[0003]渗透过膜的气体量取决于膜的温度以及上游(即膜前面)和下游(即膜后面)的气体分压差。使用检测器对膜下游的待测气体的进行检测，该检测器可以是气体测量装置，如质谱仪，或测量气体总压的压力测量装置。如果膜对特定类型的气体具有高度选择性，那么对气体的总压力进行测量是有利的。
[0004]在使用气体选择膜的温度依赖性气体检测中，气体的测量信号被偏移信号所叠加，该信号依赖于，例如，温度或气体传感器的使用年限。为了确定偏移信号，传感器上游的气体能够通过使用泵进行抽空来去除，以便在没有气体的真空环境中测量该偏移信号。
[0005]本专利技术的目的之一在于提供一种使用气体选择膜检测气体的方法，其中减少了偏移信号对测量信号的影响。
[0006]根据本专利技术的方法由权利要求1的特征定义。
[0007]根据本专利技术的气体检测是使用气体选择膜来进行的，该气体选择膜对待测气体具有随温度变化的渗透率。温度装置被配置为改变该膜的温度。优选地，该温度装置为加热装置。然而，如果膜的渗透率在低于膜的环境温度时达到最大，那么冷却装置也是可以想象的。本专利技术还提供了检测器，该检测器被配置为检测依赖于通过膜的气体量的测量信号。检测器可以是气体测量装置，例如质谱仪，或压力测量装置，例如总压力测量装置。
[0008]根据本专利技术的方法，使用温度装置改变膜的温度，以便按时间顺序将膜的温度依次调整到至少两个不同于零的值。在膜温度采用第一温度值的时刻，从检测器的测量信号中获得至少一个第一测量值。此后，在不同于第一时刻的第二时刻至少获得该测量信号的第二测量值，在第二时刻的膜温度采用与第一温度值不同的第二温度值。通过所获得的两个测量值计算出差值。根据计算出的差值信号，评估待测气体是否存在且已被测量。
[0009]气体选择膜对待测气体在两个膜温度中的一个膜温度处的渗透率应高于在另一个膜温度处的渗透率。例如，在膜温度的第一温度值处的渗透率可比在第二温度值处的高。优选地，在第一温度值处渗透率最大。
[0010]如果膜在第二膜温度处的渗透率比第一膜温度处低，则第二测量值中的偏移比例比第一测量值中的偏移比例要小。另一方面，在第一测量值中，由于渗透率增加，由待测气体引起的测量信号的比例较高。通过对差值的计算，偏移的比例会减少。
[0011]优选地，定期改变膜温度以使膜温度在周期性重复出现的区间内依次交替采用两个温度值，各温度处的测量值至少在两个不同的区间内被获取。因此，当膜温度采用第一温度值时，获取在连续区间的每个区间下的第一测量值。相应地，当膜温度采用第二温度值时，获取在连续区间的每个区间下的第二测量值。
[0012]膜温度的变化可以通过在不同于零的两个温度值之间的控制来进行。温度控制可
以通过使用温度测量装置测量膜温度和使用加热装置来加热膜，以控制膜的温度从较低的温度值到较高的温度值。
[0013]在计算相继区间的两个测量值的差值时，可以计算并使用相继区间的每个区间下的测量值的平均值。例如，可以计算至少两个不同区间的第一测量值的平均值与这两个第一测量值之间的第二测量值的差值。作为一种选择，也可以计算至少两个不同区间的第二测量值的平均值和这两个第二测量值之间的第一测量值之间的差值。
[0014]为了改变膜的温度，可以在温度装置上调整和改变影响膜温度的参数。该参数的改变以及由此产生的膜温度从一个温度值到下一个温度值的改变应该至少在2秒的周期，优选地，在其中大约5到15秒的范围内的周期，后发生。
[0015]通过温度装置调整和改变的膜温度的不同温度值之间的差值应该在大约2K和10K之间，优选地，在大约3K和6K之间，这尤其适用于第一温度值和第二温度值之间的差值。在此优选地，温度装置设计为加热装置，至少其中膜温度的第一温度值要高于膜所在的环境的温度。在调整膜温度的随后的新温度值之前，可以关闭加热装置几秒钟，膜温度的第一温度设定值和第二温度设定值各自高于环境温度。有利地，在温度装置设定了新的温度值或改变了影响膜温度的参数后，仅在几秒钟后，优选地在大约2至5秒钟后，获取在每个相关区间下测量信号的测量值。
[0016]在本专利技术的方法中，优选地，膜上游的气体压力和膜下游的气体压力之间的压差不使用泵来产生。本专利技术的方法尤其可用于检测建筑物室内的气体。
[0017]下面将结合图对本专利技术的一实施例进行详细说明。其中：
[0018]图1是气体检测器的示意图；
[0019]图2是测量信号的示意图；和
[0020]图3是图1中温度装置和控制装置的示意图。
[0021]图1示意性示出了气体检测装置10，其包括具有随温度变化的渗透率的气体选择膜12。该膜12由温度装置14以具有布置在膜12上的加热元件的加热装置的形式来加热。该加热装置通过控制装置16进行控制。控制装置16是温度装置14的一部分。影响加热装置的输出进而影响膜12的加热效果的参数是通过控制装置16输入的。因此，可以通过控制装置16改变影响加热装置14和改变膜12的温度的参数。加热装置14安装在膜12上，通过加热装置14可使气体沿图1中箭头18的方向通过膜12。检测器20，以压力测量装置的形式，被布置在相对于按照图1中的箭头18的流动方向的下游，即在膜12的后面。渗透过膜12的气体到达检测器，并增加那里测量的压力。作为一种选择，检测器20也可以是气体检测器，例如，以质谱仪的形式。
[0022]从图3中可以看出，温度装置14包括用于测量膜温度的温度传感器14a和用于加热膜12的膜加热装置14b。控制装置16包括温度预设装置16和控制逻辑16b，该温度预设装置用于输入通过膜加热装置14b调节的膜温度，该控制逻辑16b根据由温度传感器14a测量的膜温度和通过温度预设装置16a预设的膜温度来控制膜加热装置14b的加热输出。
[0023]检测器20与接收和评估检测器20的测量信号的评估装置22相连。利用评估装置22，获取由检测器20产生的测量信号的测量值，并计算出测量值之间的差值。
[0024]在图2中，检测器20的测量信号S被绘制成与时间t(单位为秒)相关的函数。在t＝0的时刻，通过控制装置16激活加热装置14，并预设第一参数P1，其使加热装置14将膜12加热
到比气体检测装置10所在环境中的室温高的第一膜温度T1。例如，温度T1可以是80℃。温度T1是膜12对待测气体(在本实施例中是氦气)具有相对高的渗透率的温度。
[0025]因此，测量信号S增加，例如以图2所示的测量电流的形式，在t为大约10秒的时刻增加到最大值，即为测得的第一测量值H
n
。此后，通过控制装置16将加热装本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种使用气体选择膜(12)、温度装置(14)和检测器(20)检测气体的方法，所述温度装置(14)被设置为来改变所述膜(12)的温度，所述检测器(20)被设置为基于通过所述膜(12)的气体量检测测量信号，其特征在于，包括以下步骤：
‑
使用所述温度装置(14)改变所述膜(12)的温度，
‑
在所述膜温度采用第一温度值(T1)的时刻(t)，使用所述检测器(20)获取至少一个第一测量值(H
n
、H
n+1
、H
n+2
)，
‑
在所述膜温度采用不同于所述第一温度值的第二温度值(T2)的时刻(t)，使用所述检测器(20)获取至少一个第二测量值(L
n
,L
n+1
)，
‑
计算两个测量值之间的差值，并且
‑
使用所述差值来评估是否存在待测气体。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，周期性地改变所述膜温度，使所述膜温度在周期性地重复出现的区间(n，n+1)内交替采用所述两个温度值(T1，T2)，其中在至少两个不同的区间(n，n+1)内获得各温度处的测量值(H
n
，L
n
，H
n+1
，L
n+1
)。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，计算至少两个不同区间(n，n+1)的第一测量值(H
n
，H
n+1
)的平均值与两个第一测量值(H
n
，H
n+1
)之间的第二测量值(L
n
)之间的差值。4.根据权利要求2所述的方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：西尔维奥，
申请(专利权)人：英福康有限责任公司，
类型：发明
国别省市：