气体感应装置制造方法及图纸

一种选择性地感应污染环境空气中的目标气体浓度的方法，包括步骤：提供目标气体传感器(220)，其对目标气体敏感；提供从环境空气得到的第一气流，该目标气体基本从第一气流中去除；提供从环境空气得到的第二气流，基本包括与在环境空气中相同的目标气体浓度；在第一时间间隔期间将目标气体传感器暴露至第一气流，并且从传感器获取第一输出信号(Smf)；在与第一时间间隔不重叠的第二时间间隔期间将目标气体传感器暴露至第二气流，并且获取第二输出信号(Smu)；计算第一和第二输出信号之间的差值(S△)；从计算的信号差值(S△)计算目标气体的浓度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】气体感应装置
本专利技术总体上涉及气体传感器领域。
技术介绍
气体传感器的一个重要应用在于室内空气污染监测领域，仅用于获得客观数据，和控制空气处理单元和／或空气净化单元。这种传感器期望具有以下特征：-小尺寸；-低成本；-低功率要求；-在至少数年的操作期间内的最小维护需求；-对于特定的目标气体或目标类别气体的高灵敏度和高选择性的结合。在事先不知道待测量气体组分的情况下，选择性是特别重要的。缺乏足够的选择性仍然是所有主要传感器技术的关键问题，并且在通常存在未知的不同气态污染物的混合物的普通室内环境中造成了严重的应用问题。对于特定目标气体或者对于特定类别的目标气体的高选择性允许所获得的传感器信号被明确地判读。这个方面也适用于空气湿度、空气温度和局部空气速度对所获得的传感器信号的影响。关于环境空气的质量，重要的是能够明确地区分污染空气和清洁空气。空气可能被某些气体污染(例如甲醛、NOx、O3、SO2)或某一类气体(例如所有挥发性有机烃气体类，通常称为TVOC；或酸性气体类，其包括HNOx，SO2和有机羧基气体)。除了检测是否存在某种污染物的能力外，能够检测该污染物的浓度也是重要的。当该目标气体的浓度相当于或大于其推荐的最大浓度限度时，空气则被认为是被某种目标气体不可接受地污染。对于室内生活环境，这些所谓的浓度限制标准是非常低的，即对于O3和NO2是大约50ppb，对于TVOC是0.2-0.3mg／m3，对于甲醛是40ppb。目前，不存在满足所有上述要求的达到令人满意的程度的传感器或传感器技术。然而，使用金属氧化物半导体传感器或电化学传感器在这方面似乎是最有前景的选择。这特别适用于甲醛的感应，甲醛是公认的重要空气污染物，特别是在中国的居住环境中。然而，金属氧化物半导体传感器和电化学传感器的一个重要问题是它们缺乏选择性。数种克服该问题的尝试已经被提出。待检查的气体，例如环境空气，可能包含多种污染物，而且希望能够分别测量这些污染物中的每一种的浓度。然而，污染物常常影响其它污染物的测量。在基本方法中，试图消除所有“其它”污染物，使得只有一种污染物(即目标气体)残留：从由此过滤后的气体获得的传感器输出信号将与目标气体含量(浓度)成比例。试图提高气体传感器的感应选择性的此类方法在例如CN101825604和CN101776640中被描述。这些文件提出了用“净化过滤器”从空气中特定地除去干扰气体。这种方法的缺点是，它需要对“其它”污染物的识别知识。然而，气态污染物干扰和它们干扰目标气体测量的程度通常不是预先已知的。此外，各种不同物理特性的气体，如H2和乙醇，是已知的对于电化学甲醛传感器的干扰气体，并且使用小型低成本的无源过滤器很难有效地在室温下从空气中除去所有这些气体。因此，一般来说，非常困难或甚至不可能设计一种实用的过滤器能够从空气中去除所有干扰气体同时保持其它一切相同。因此，另一种方法是具有一种过滤器，用于从污染空气中除去目标气体，并且执行两次测量：一次是测量原始的污染空气，其仍包含目标气体，一次是测量已经去除目标气体的原始污染空气。从这两次测量中获得的两个测量信号之间的差值将与目标气体的含量(浓度)成比例。一个名为“EnvironmentalSensors”的公司最近提出了一种配有可拆装的甲醛板式过滤器的便携式电化学甲醛传感器，该过滤器浸渍有化学反应剂，其能够专门从进入传感器内部的环境空气中去除甲醛(参见http:／／www.environmentalsensors.com／formaldehyde-monitor-z-300.html)。甲醛过滤器还用作扩散阻挡层，其限制了气态物质进入电化学电池。该甲醛过滤器可由空白过滤器手动替换，其仅用作扩散阻挡层，并因此不从空气中吸收任何气体。通过比较在甲醛过滤器存在时所获得的传感器信号与空白过滤器存在时的传感器信号，获得的信号差与甲醛浓度成正比，因为其它(干扰)气态污染物的影响被排除。该方法的一个缺点是两个过滤器只能手动进行替换，这是不方便的。此外，使用的过滤器体现为平坦纤维板式过滤器，其可以仅用从空气中除去甲醛的非常有限量的反应剂浸渍。因此甲醛过滤器的使用寿命很短，而且在正常室内环境中不实用。此外，何时应当更换使用的甲醛板式过滤器是未知的。此外，用反应剂材料浸渍纤维板式过滤器导致过滤器多孔性不可避免地降低，由此改变其扩散阻挡特性。后一特性还取决于环境湿度，因为依赖于湿度的湿气被反应剂吸收。上述情况导致了严重的根据环境甲醛浓度对所获得信号差的判读困难，并导致较大的误差。另一种试图改善气体传感器的感应选择性的方法被描述于例如CN101571506(HuaruiScientificInstrumentShanghai)。该文件提出了一种电化学甲醛传感器，包括第一工作电极、补偿电极和公共对电极。补偿电极有效地用作第二工作电极，其特征在于：它设置有一个过滤器，能够特别地从空气中去除甲醛。甲醛过滤器还用作一般的气体扩散阻挡层。第一工作电极设有虚拟过滤器并且仅用作气体扩散阻挡层。通过将从补偿电极(贡献仅来自干扰气体)获得的信号减去从第一工作电极(其贡献同时来自甲醛和干扰气体)获得的传感器信号，以获得差分信号，其仅考虑空气中的甲醛浓度并且补偿涉及湿度和温度变化的可能的影响。Huarui提供的方案的缺点是，实际上单个电化学传感器中需要两个单独的工作电极，如图1所示。两个工作电极之间的小的物理差异可以容易地导致相当不同的传感器响应和不同的信号偏压，二者均相对于它们的零读数(清洁空气中)和它们的跨度(每单位浓度的目标气体和／或干扰气体的信号差)。因此，如果不是不可能，通常难以根据目标气体浓度明确地判读获得的差分传感器信号。因为过滤器被集成在电化学传感器中，所以不能移除或以其它方式操作它们，例如为了校准传感器的目的。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是克服或至少减少上述问题。为了达到这个目标，本专利技术提出一种方法和一种感测装置，用于确定环境空气中的目标气体浓度。感测装置包括目标气体传感器、目标气体过滤器、用于将空气移动穿过感测装置的器件、能够控制空气移动器件的控制器，以及能够接收和判读来自目标气体传感器的输出信号的评估单元。目标传感器被暴露于移动的空气的第一气体流，其中目标气体浓度基本上与被污染的环境空气一样。目标传感器被暴露于移动的空气的第二气体流，其包括与移动的空气的第一气体流基本相同的污染物，不同之处在于，通过目标气体过滤器的选择性过滤，目标气体基本上已经从移动的空气的第二气体流中去除。然后，相应获得的传感器输出信号之间的差值仅与目标污染物的浓度成比例，因此实现了选择性。该方法和装置的优点是它仅需要一个气体传感器。此外，有利的实施例和详述在从属权利要求中涉及。本专利技术还提出了一个感测装置的实施例，其中两个独立的气体传感器被用于获得表示目标气体浓度的差分信号，而且其中，当两个传感器都暴露于相同气体环境时，提供器件以均衡各个传感器的响应。后一种可能性至少部分补偿了两个传感器的测量传感器响应中的可能差异，该测量传感器响应以目标气体浓度，各干扰气体的浓度、温度和相对湿度为函数。附图说明通过一个或多个优选实施例的以下描述以及参考附图，本专利技术的这些和其它方面、特征和优点将得到进一步地解释，其中相同的附图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种确定环境空气中目标气体的浓度的方法，所述方法包括步骤：提供目标气体传感器(220)，所述目标气体传感器(220)至少对所述目标气体敏感；提供从所述环境空气得到的第一气流(5)，所述目标气体从所述第一气流中基本上去除；提供从所述环境空气得到的第二气流(6)，基本上不去除所述目标气体；将所述目标气体传感器(220)暴露至所述第一气流，并且从所述目标气体传感器获取第一传感器信号(Smf)；将所述目标气体传感器(220)暴露至所述第二气流，并且从所述目标气体传感器获取第二传感器信号(Smu)；从所述第一传感器信号和所述第二传感器信号确定所述目标气体的浓度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.07.13 EP 11173728.41.一种确定环境空气中目标气体的浓度的方法，所述方法包括步骤：提供目标气体传感器(220)，所述目标气体传感器(220)至少对所述目标气体敏感；提供从所述环境空气得到的第一气流(5)，所述目标气体从所述第一气流中去除；提供从所述环境空气得到的第二气流(6)，不去除所述目标气体；将所述目标气体传感器(220)暴露至所述第一气流，并且从所述目标气体传感器获取第一传感器信号(Smf)；将所述目标气体传感器(220)暴露至所述第二气流，并且从所述目标气体传感器获取第二传感器信号(Smu)；从所述第一传感器信号和所述第二传感器信号确定所述目标气体的浓度。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二气流是未过滤的环境空气。3.根据权利要求1所述的方法，其中不包括所述目标气体的至少一种特定气体、或一组气体、或一类气体从所述第一气流和所述第二气流两者中去除。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一气流是通过操作可控气流产生器产生的，并且其中所述第二气流是通过关闭所述可控气流产生器产生的。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一气流是通过在第一方向操作可控气流产生器产生的，并且其中所述第二气流是通过在相反方向操作所述可控气流产生器产生的。6.一种用于确定环境空气中的目标气体的浓度的气体感应装置(200)，所述装置包括：至少一个目标气体传感器(220)和第一目标气体过滤器(234)；至少一个可控气流产生器件，用于产生从所述环境空气得到的气流；控制设备(240)，用于控制所述可控气流产生器件并接收来自所述目标气体传感器(220)的测量输出信号；所述装置能够选择性地以至少两种不同的工作模式工作；其中在第一工作模式中，所述控制设备被设计为控制所述可控气流产生器件以产生通过所述第一目标气体过滤器(234)至所述目标气体传感器(220)的第一气流(5)，所述目标气体传感器(220)位于所述第一目标气体过滤器(234)的下游；其中在第二工作模式中，所述控制设备被设计为允许第二气流(6)到达所述目标气体传感器(220)，所述第二气流包括与在环境空气中相同浓度的目标气体；其中所述控制设备被设计为在所述第一工作模式中接收来自所述目标气体...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·马拉，J·H·克洛特维杰克，J·B·吉斯伯斯，N·M·A·德维尔德，M·马尔德，R·A·H·尼森，P·范德林德，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：
国别省市：