CN101292151A - 数字气体检测器和噪声降低技术 - Google Patents

Abstract

传感器装置包括响应气体传感器以测量和显示气体浓度或其他指示。气体浓度的计算可通过利用线性方程从光探测器的输出信号获得。通过数字处理，可采样输出信号从而基于输出电压的变化率计算气体浓度。

Description

数字气体检测器和噪声降低技术

相关申请的交叉参考

【0001】本申请要求2005年8月25日申请的美国临时专利申请60/711748的权益，该申请的公开内容因此包括在此以供参考。

技术领域

【0002】本申请涉及传感器，更具体地，涉及包括数字电路的气体传感器(gas sensor)，该数字电路适于处理感测的信号从而产生可靠的气体感测指示，本申请还涉及感测设备的噪声降低技术。

背景技术

【0003】公众对空气中危险气体的有害影响和危险认识的增加导致对检测这类气体的精确、廉价且小型化设备的需求增加。传统的电池操作的便携式气体探测设备包括检测感兴趣气体的传感器。

【0004】已知有多种探测有害气体特别是一氧化碳(“CO”)的光学气体传感器。示例性光学气体传感器在美国专利5063164，5302350，5346671，5405583，5618493，5793295，6172759，6251344和6819811中予以描述，这些专利的公开内容因此包括在此以供参考。通过光学组合气体传感器已经制造出改进的光学气体传感器系统，其对宽范围的湿度和温度条件都有响应，如美国专利5618493所公开。

【0005】通常，光学气体传感器包括浸渍进入或涂敷到半透明衬底上的自生的化学传感器试剂。衬底通常是多孔单块材料，如二氧化硅、氧化铝、铝硅酸盐等。在暴露于预定的目标气体时，传感器的光学特征改变，其取决于传感器的化学作用或者变暗或者发光。

【0006】利用光学气体传感器的电池供电的目标气体探测设备是商业可得的并取得了很大的市场成功。传统上，这类设备包括至少一个设置在发光装置和光探测装置之间的光路上的传感器。光探测装置通过测量光透过传感器的水平监测传感器的光学特征。该设备的电子元件的设计使得在透射光的检测水平降到预定的固定水平之下时激活警报或其他警告装置。

【0007】在典型的设备中，电子元件包括由流经光探测装置的电流充电的电容器。这里，流经电容器的电流的量取决于传感器的光学特征。因此，电容器充电的速度取决于与传感器相互作用的目标气体的浓度水平。为确定该浓度水平，设备例如可将电容器放电，然后就可知道电容器充电所需的时间。为此，设备可包括含有用于定时操作的时钟电路(如基于晶体的振荡器)的处理元件和检测电容器何时被充电的电平检测电路。诸如此类的设备例如公开在美国专利5573953和6096560中，这些专利中的每一个的公开内容内容因此包括在此以供参考。

【0008】通常，电子元件的特征对设备的精度可能具有不利的影响。例如，特定电容器的实际电容值可能不精确。更确切地，电容器通常由标称电容值表征，以便实际电容落在标称值附近的公差范围内。结果，一个设备中电容器的充电速率可能与另一个设备中的电容器不同。此外，晶体振荡器可能不是正好在其预定的标称频率下工作的。结果，一个设备中的定时器电路可能比另一个设备中的定时器电路计时更快或更慢。而且，制造加工元件中出现的工艺变化可导致不同设备的电平探测电路具有稍微不同的阈值电平和/或漏泄电流。因此，不同设备可做出判断电容器是以不同电压水平充电的。而且，许多这些参数可能都与温度有关。考虑到诸如此类的问题，对更精确的而成本有效的感测气体浓度用设备存在需要。

发明内容

【0009】在一些实施方式中，本发明涉及气体传感器，其引入线性和/或数字处理以识别气体浓度。在一些实施方式中，本发明涉及用于降低传感设备中的噪声从而提高由该传感设备产生的信号的信噪比的装置和方法。方便起见，按照本发明所构造的系统或实施的方法的实施方式在此可简单称为“实施方式”。

【0010】在一些实施方式中，气体浓度的计算可通过利用线性方程从光探测器的输出信号获得。例如，使用基于指数的气体扩散特征的传感器和光与电流成对数的特征的光电二极管，线性方程可用来关联气体浓度和从光电二极管电流获得的输出电压。

【0011】在一些实施例中，线性方程可用于从输出电压的特定变化速率获得特定浓度水平。在一些实施例中，一个或多个预定义的乘数可分配给不同的输出电压范围。例如，可为每个范围的线性方程定义不同的乘数。

【0012】在一些实施方式中，传感器包括产生光的LED、暴露于周围环境的传感器和用于感测光的光电二极管。布置元件使得来自LED的光可通过传感器到达光电二极管。以该方式，光电二极管可检测周围环境中气体浓度水平的变化而引起的传感器光漫射特性(如光透射值)的变化。

【0013】在一些实施方式中，光电二极管的电流输出被提供给电流-电压转换器。电流-电压转换器的输出然后可提供给模拟-数字转换器。诸如微控制器的处理元件然后可读取由模拟-数字转换器提供的电压水平从而判断电压改变率。使用线性技术，处理元件然后可从电压变化确定气体的浓度水平。处理元件可产生关于当前气体浓度水平的适当指示(如显示气体浓度水平或发出警报信号)。这里，警报条件可通过测量的浓度与预定义浓度水平的比较而被指示。

【0014】在一些实施方式中，线性方程的预定义乘数可从经验数据获得。例如，针对各种已知的气体浓度水平和温度可确定关于输出电压的输出电压变化率。根据该数据，可以针对不同温度计算不同输出电压下气体浓度和斜率(V/Hr)之间的关系。然后由此，可确定各种输出电压范围的乘数。这里，不同的乘数组可应用于不同温度。

【0015】在一些实施方式中，传感器可通过调整线性方程校准。例如，由设备提供的浓度读数和已知的浓度水平之间的差异可用来配置设备以补偿该读数。在一些实施方式中，该补偿因子可包括用于线性方程乘数的亚乘数(sub-multiplier)。在一些实施方式中，补偿因子可存储在设备内非易失性存储器中。

【0016】一些实施方式涉及用于改善由传感设备产生的信号的信噪比的装置和方法。例如，该装置可被设计为降低与传感设备相关的干扰和噪声。

附图说明

【0017】当结合下面详细的描述、所附的权利要求和附图考虑时，将会更充分地理解本发明的这些和其他特征、方面和优点。

【0018】图1是按照本发明构造的传感器设备实施方式的简化方框图；

【0019】图2是示出输出电压和时间之间关系的一个实例的简化图；

【0020】图3是可以按照本发明执行的气体浓度探测操作的一个实施方式的流程图；

【0021】图4是按照本发明构造的传感器设备的一个实施方式的简化方框图和电路图；

【0022】图5是可按照本发明执行的初始化、配置和校准操作的一个实施方式的流程图；

【0023】图6是可按照本发明执行的气体浓度探测操作的一个实施方式的流程图；

【0024】图7是图解输出电压变化率和输出电压之间关系的一个实例的简化图；

【0025】图8是图解不同温度时气体浓度和斜率之间关系的一个实例的简化图；

【0026】图9是图解不同输出电压时气体浓度和斜率之间关系的一个实例的简化图；

【0027】图10是按照本发明构造的传感器设备的一个实施方式的简化示图；

【0028】图11示出在结合CO和烟雾探测器中使用传感器元件的一个实施方式，该CO和烟雾探测器通过一个传感器的交叉催育(crossfertilization)作用增强早期火灾检测而增加另一个传感器的灵敏度；以及

【0029】图12是火灾探测器的一个实施方式的简化示意图，该火灾探测器包括多个组合传感器，即CO、RH、T和烟雾和/或离子传感器。

【0030】按照通常的实践，附图中示出的各种特征可不按比例绘制。

因此，为清楚起见，各种特征的尺寸可被任意扩大或缩小。此外，为清楚起见，一些附图可被简化。因此，附图可能不描绘特定装置或方法的所有组件。最后，整个说明书和附图中相同的标识号表示相同的特征。

发明详述

【0031】下面参考详细的示例性实施方式描述本发明。显然，本发明可以很多种形式实施，一些形式可以与那些所公开的实施方式显著不同。因此，这里公开的特定结构和功能细节仅是代表性的而不限制本发明的范围。

【0032】图1是气体传感器装置100的一个实施方式的简化方框图。根据传感器106附近目标气体的浓度水平，装置100产生诸如在显示器102上的字符的指示或发出可驱动警报器(如汽笛)104的警报信号。这里传感器106可以是生物拟态传感器，由此传感器的光透射特征取决于传感器周围空气中气体的浓度水平。

【0033】装置中的检测电路产生输出信号，其中输出信号的大小取决于气体浓度。例如，光源108产生穿过传感器106的光(由虚线110表示)。从传感器106发射的光(由虚线112表示)由光探测器114探测。在一些实施例中，光探测器114产生电流信号，该电流信号可由电流-电压转换器116转换为电压信号。

【0034】在一些实施方式中，模拟-数字信号转换器120可用来将输出信号(电流或电压)转换为数字信号。可选地，模拟-数字转换可由处理器118(如微处理器)中的电路执行。

【0035】在任何情形中，输出信号由处理器118处理，该处理器118被配置为基于输出信号来计算气体浓度。在一些实施方式中，该计算可基于线性方程。例如，一些传感器的气体扩散特征可以eCOK形式的指数方程描述，其中CO表示气体浓度，而K表示常数。此外，一些光探测器的输出特征实际上是对数的。因此，光探测器的输出可通过线性方程与气体浓度再次相关，因为log(eCOK)等于K1COK。

【0036】在一些实施方式中，可用于从输出电压计算气体浓度的线性方程形式为：

CO＝M(ΔV/Hr)+k    方程1

其中：

CO是气体浓度，

M是乘数，

ΔV/Hr是每小时输出电压的变化，以及

k是常数。

【0037】通过使用相对简单的线性方程，气体浓度计算的复杂性与传统技术比较可显著减小。这样的简化可在该实施方式中实现，因为计算涉及相对少的查表和/或相对简单的数学运算。例如，所需的斜率可相对快地利用两个样品点获得。此外，方程1仅涉及一次乘法、一次除法和一次加法。相反，传统的基于电容器的技术涉及多个取决于1/i的量的计算，其中i是经过电容器的电流。这些形式的计算可能相对复杂和/或涉及使用相对大量的查表。

【0038】处理器118可与一个或多个数据存储器122和124关联。数据存储器可包括易失性存储器(如RAM)或非易失性存储器(如ROM、闪存)。数据存储器可用来存储例如程序代码、一个或多个乘数或常数参数、校准数据、报警阈值等。数据存储器(如存储器122)可以是处理器118的元件或与处理器118分开(如存储器124)。

【0039】处理器118产生一个或多个信号(如由线126和128所表示的)，该信号可以指示由处理器118计算的气体浓度。例如，处理器118可发送信息给显示器102，其使得显示器102显示例如当前浓度水平、警告指示等。处理器也可发送信号使警报器104产生警报指示(如汽笛声)。

【0040】图2是曲线图200，其示出当装置受特定气体浓度影响时输出电压对时间的关系的实例。在该例子中，由于气体注入到传感器中，输出电压随时间而减小。这里气体的注入导致传感器“暗化(darken)”，从而减小光探测器产生的电流量。

【0041】曲线图200被水平线202分成两个区域。线下的饱和区204表示光探测器可能饱和的区域。在该情形中，来自传感器的读数可能不可靠，且传感器可能需要暴露于清新空气以再生传感器。可选地，线202以下的区域可表示输出电压相对变化太小而不足以针对特定分辨率的模拟-数字转换器提供精确结果的区域。

【0042】该线之上的线性区206表示输出电压可表现出线性或基本线性特征的区域。在一些实施方式中，线性区可被再分成多个线性子区。例如，每个子区208、210和212可由线性方程描述或近似。由于曲线斜率随时间变化，可能需要不同的线性方程。该斜率变化是气体越来越深地注入传感器时所需的路径更长的结果。换句话说，气体传递到传感器的中部比气体传递到传感器外部更困难。

【0043】每个这些子区可进而与特定范围的输出电压关联。例如，在一个实施方式中，范围1.5V到2.0V可与子区212相关，范围2.0V到2.5V可与子区210相关，而范围“大于2.5V”可与子区208相关。

【0044】注意，每个线性方程具有不同的斜率。因此，当输出电压在特定范围内时，每个区域的斜率可用在方程1中来计算与输出电压变化率相关的气体浓度。如下面更详细的讨论，每个线性方程的斜率可通过例如收集并分析关于各种控制条件下输出电压的数据来计算。

【0045】可由装置100执行的简化操作实例将结合图3的流程图来处理。如方框302所示，装置起初以规则的间隔对输出电压值采样。

【0046】如方框304所示，结合采样，可记录输出电压值。例如，可执行该步骤以确定将在下面方程1中使用的乘数M的适当值。

【0047】在采样所需数量的数据后，装置计算输出电压的变化率(方框306)。在一些实施方式中，该值可转换为相应于每小时的电压变化(ΔV/Hr)。

【0048】如方框308所示，气体浓度是用方程1计算的。在一些实施方式中，方程1中预定义的参数M和k的值可存储在数据存储器的表中。这里M的值以及可能k的值可针对不同范围的输出电压进行存储。因此，该操作可涉及利用在方框304记录的输出电压的值确定适当的范围。然后，相应的参数(一个或多个)从数据存储器中检索并同在方框306中计算的ΔV/Hr值一起用在方程1中。

【0049】然后，传感器装置可产生对应于计算的气体浓度的某些形式的信号(方框310)。例如，在一些实施方式中，显示装置可显示气体浓度值(如以ppm计)。在一些实施方式中，传感器装置可基于预定义的阈值，产生指示气体浓度是否可接受(如显示“OK”)或不可接受(如显示警告信息)的显示。在一些实施方式中，传感器装置可产生一个或多个其他关于气体浓度的信号。例如，当气体浓度超过预定义的阈值时，适当的信号可发送到听得见或看得到的警报设备，如闪光灯或汽笛(或类似的音频发生器)。可选地，信号可经由例如有线或无线连接被发送到另一个元件(如安全控制台)。

【0050】所公开的用于测量和显示气体浓度的方法和结构可通过利用相对简单的计算和/或数字技术提供更精确的测量。此外，这些方法和结构可提供确定传感器寿命终止的更直接的方法。而且，如这里所述而构造和操作的传感器可在室温下提供例如1％以内的精度，且在-40℃到70℃的范围内提供优于5％的精度。

【0051】本传感器设备可提供优于传统传感器的改进的精度，部分因为浓度测量的精度基于装置中电阻器值。这里，公差1％或更好的电阻器可以在相对低的成本下引入系统中。而且，即使电阻器经受温度改变时，电阻器的电阻值可相对稳定。

【0052】借助上述思想，传感器系统的其他细节将如一氧化碳(“CO”)传感器装置中所实施的进行描述。所述CO装置仅是一个可引入本文教导的实例。因此，应当理解这里的教导可适用于多种其他类型的气体传感器。

【0053】图4是传感器装置400的一个实施方式的简化的示意方框图，该传感器装置计算传感器附近CO的浓度并关于所计算的CO浓度生成指示(如可感知的输出事件)。图5和6是简化的流程图，其示出可结合或由传感器装置如装置400执行的操作。

【0054】装置400包括控制器402(如包括处理器440和外围元件的计算系统)、LED 404、传感器406、光电二极管408、运算放大器电路410、显示设备412、呼叫设备414、任选的温度传感器416和任选的烟雾探测器418。

【0055】控制器402控制感测并报告装置的操作。如图4所示，在一些实施方式中，与控制器关联的数据存储器442和444可在控制器402内实施。控制器402提供一个或多个通信接口446，这些接口可用于编程、再配置、调试或另外与装置通信。如在传统处理系统中，振荡器电路448如晶体或共振器为控制器402提供时钟信号。控制器402也可提供各种输入端口和输出端口用于接收来自装置其他元件的信号或向其发送信号。这些信号将更详细地在下面结合相应的元件进行讨论。

【0056】在一些实施方式中，控制器402可控制LED 404的操作。例如，控制器402可产生信号420，该信号或者接通LED 404或者关闭LED 404。在图4的实施方式中，这是通过接通和关闭LED 404的偏压电路424中的晶体管422实现的。

【0057】偏压电路424可用来偏置光电二极管404以提供期望的线性响应。例如，在一些实施方式中，光电二极管404可被偏置并配置，以在约1到4伏特的范围内有效地操作。这里4伏特可表示电路的零而1伏特可表示范围限制。

【0058】在其他实施方式中，控制器402可调整流经LED 404的电流量。例如，信号420可包括非数字信号，其控制经过晶体管(且因此经过LED偏压电路)的电流量。可选地，控制器402可具有几个控制经过电阻器网络或其他电路的LED电流的输出端口(未示出)。

【0059】运算放大器电路410产生输出电压信号426，其相应于经过光电二极管408的电流大小。这里，光电二极管电流流过电阻器R4，其使得运算放大器电路410产生例如比例输出电压信号426。

【0060】在一些实施方式中，基准电压信号430可提供给运算放大器电路410。在图4的实施方式中，基准电压信号430可由来自控制器402的信号428控制。如上所述，基准电压可用来建立输出电压426的最大值(如4V)。可以选择最大电压，以为输出电压426提供足够边限(margin)和范围。在一些实施方式中，传感器装置400可被配置为在气体浓度为0ppm时提供4V的输出电压。

【0061】输出电压信号426提供给控制器402。在图4的实施方式中，控制器402引入模拟-数字转换器450，其将输出电压信号426转换为数字信号(图4中没有示出)。

【0062】来自控制器402的一个或多个输出信号432控制显示设备412。因此，通过适当的编程，控制器402可使显示设备412显示期望的信息或其他指示。

【0063】另一个输出信号434控制呼叫设备414的操作。因此，当测量的CO浓度超过阈值水平时，控制器可使呼叫设备414发生听得到的警报。

【0064】在一些实施方式中，CO感测操作可结合其他感测操作工作，或作为其他感测操作的补充操作。例如，温度传感器416可用来提供温度信息给控制器402。此外，烟雾探测器418可用来向控制器提供有关烟雾存在的指示，以及在某些应用中，提供烟雾的性质和/或密度。一个这样的传感器装置的实施方式结合图11和12更详细地予以描述。

【0065】可由传感器装置如装置400执行的操作的简化例子将结合图5和图6中的流程图进行描述。图5示出可用来初始化、配置和校准传感器设备的多种操作。图6示出可用来测量CO浓度水平并基于测量CO水平和/或其他信号执行多种操作的多种操作。

【0066】参考图5，如方框502表示，定义了浓度计算的线性方程。如上所述，在一些实施方式中，这涉及针对不同范围的输出电压产生不同的方程(如图2的子区)。产生线性方程的方法的一个实施方式可参考图7、8和9更好地理解。

【0067】图7以图的形式示出输出电压变化率(伏特/小时)对输出电压(伏特)的实例。针对多种气体浓度和温度，产生数据点集合，如图7中所示的数据点集合。例如，装置可放置在受控环境中，在该环境种气体浓度和温度可被设定并紧密调节。在一个实施方式中，在70ppm、150ppm、250ppm和450ppm的气体浓度下进行测量。此外，对于这些浓度水平的每一种，测量是在-40℃、0℃、25℃、40℃和70℃时进行的。

【0068】输出电压读数的改变然后可以在特定的间隔下记录(如每120秒)。该过程也可用几个不同传感器装置执行以获得统计上可靠的数据数量。

【0069】根据该数据集合，可计算诸如那些在图8中所示的关系。图8以图表形式描绘了针对特定输出电压(如2.5V)的气体浓度(PPM)对输出电压斜率(伏特/小时)。这里，针对每个温度定义了独立的线。图8中的线用来说明气体浓度与斜率之间的关系在相当大的数值范围内是线性或基本线性的。图8中所示的数据点因此可用来定义线性方程，其相当精确地关联输出电压的变化与气体浓度。

【0070】可针对不同输出电压水平计算如图8表示的数据集合。在一个实施方式中，在上限输出范围为4V的装置中，针对1.5V、2.0V、2.5V、3.0V和3.5V的输出电压，收集数据(如图2所示)。这些表用来说明，对于某些温度范围，线的斜率(如该输出电压的线性方程)可以相同或基本相同。

【0071】此外，从该数据集合可获得斜率补偿数据，该斜率补偿数据可用于调整在其他温度(如0℃)下操作时线性方程的斜率。例如，传感器装置可测量环境温度并使用适当的算法以针对与温度相关的任何斜率变化进行调整。

【0072】图9以图示形式阐述了在特定温度(如25℃)下与不同输出电压关联的线性方程的斜率的相似性和差异。例如，可以观察到2.5V和3.0V的线的斜率类似。相反，可以观察到2.0V和1.5V的斜率与其他斜率显著不同。

【0073】上述关系说明方程1所需的参数(如M和k)可从上面的数据集合获得。此外，假定不同斜率应用到不同的输出电压范围，可获得针对每个范围的单独的参数集合。

【0074】下面是如何获得参数的例子。首先，关于哪些范围的输出电压具有相似的斜率做出决定(通过分析收集的数据)。然后，从相应于每个范围的数据集合得出近似值，以针对每个范围定义单个线性方程。例如，如图9所示，可定义在2.5V和3.0V的线之间运行的线902。换句话说，线902可表示该两个斜率的平均值。

【0075】线902的斜率然后可从数据点计算。例如，450到50ppm的浓度变化对应于53.5到0的斜率变化。因此，该线的斜率为7.4766。该线的y截距为50ppm。因此，线902的线性方程为PPM＝7.4766·斜率+50。重排方程1(其中ΔV/Hr是变量)给出：

CO＝7.4766(ΔV/Hr)+50方程2

【0076】然后，可针对其他范围的输出电压计算相似的斜率。例如，

表1描述了不同范围的输出电压(Vt)的M值的一个例子。表1

Vt	M
		＜1.5V	饱和
1.5V-2.0V	-17.2Vt+44.8
		2.0V-2.5V	-5.4Vt+21

＞2.5V

7.6

【0077】如上所述，在一些水平的输出电压下，光电二极管可能是饱和的。此时，浓度水平例如可假定为输出电压达到饱和水平(如1.5V)之前测量的值。

【0078】应当理解，为了解释的目的，上面所讨论的关系和计算以图形的形式予以描述。在实践中，可对原始数据执行必要的计算。也就是，不需要生成图形来获得所需的参数。

【0079】再参考图5，如方框504所示，每个装置可被校准。例如，装置可放置在受控环境中，在该环境中气体浓度和温度可设定并保持在已知的值。然后，由传感器装置显示的气体浓度可与实际值比较。如果存在差异，则可计算补偿参数(如m)并存储在传感器装置的非易失性存储器中。当这样的参数存储在非易失性存储器中时，方程1可如下修改：

CO＝Mm(ΔV/Hr)+k    方程3

【0080】在一些实施方式中，参数m是校正乘数，其表示该传感器与传感器平均值比较快慢程度的百分数。例如，对于具有为平均响应时间的传感器，m可以设定为1。对于比平均值慢的传感器，参数m可设定为1.1。对于比平均值快的传感器，参数m可设定为0.9。

【0081】在传感器装置没有被调整(如校准)以表现出期望公差内的校正值的情况下，传感器和/或传感器装置可弃去。例如，该部分可修复、丢弃或用在需要较不精确测量的应用中。

【0082】如方框506表示，可在装置制造时或随后调整时设定其他与传感器装置关联的参数。例如，控制器可通过调整输出信号420控制通过LED的电流。因为该电流控制由LED产生的光的量，因此该电流可被控制，例如以补偿滤波器的特征和/或调整光电二极管的输出响应。

【0083】此外，处理器可通过调整信号430控制输出电压的基准电平。在图2的例子中，基准电平被设定为4V。该4V电平可用在例如具有5V的电源电压的传感器装置中。在该情形中，输出电压可限制在最大4V。如果电源电压下降时这可提供足够的余量，同时仍提供相对大范围的输出电压值。

【0084】现参考图6，可由传感器装置执行的一个操作实施方式将更详细地讨论。这些操作例如可包括测量CO浓度、产生关于测量浓度的指示、检测传感器终止寿命等。

【0085】起初，在方框602，控制器接通LED并在获得任何读数之前延迟预定的时间段(如50μS)。该延迟可用来确保检测电路是相对稳定的。

【0086】在方框604，控制器重复读取模拟-数字转换器输出的值。这里，模拟-数字转换器的输出是数字化形式的输出电压(如信号426)。该值是以相应于上述Δt的规则问隔读取的。

【0087】在一些实施方式中，Δt的值可根据测量的(或前面测量的)输出电压变化率设定。例如，如果每小时电压变化(以下方便起见称为“VCH”)10为以下，Δt可设定为120秒。可选地，如果每小时电压变化为10以上，则Δt可设定为20秒。

【0088】在一些实施方式中，可处理读数从而试图改善读数的精度。例如，对于每个读数，可累积4个数据点并取平均值。这些数据点例如可每隔Δ间隔提取。在一些实施方式中，Δ间隔可初始设定为5mS。然后最高和最低值可丢弃。

【0089】在方框606，控制器在期望数目的读数已经取得后关闭LED。此时，上面读取的数据将存储在数据存储器中以用在随后的操作中。

【0090】在方框608，最近的读数或输出电压Vt是从前面取得的值抽取的(如Vt-Δt)。其差可乘以3600以转换为小时的结果。该乘积然后可除以Δt以得出VCH表示的斜率。换句话说，下面的方程可用来计算在120秒的期间内取样时每小时的电压变化：

VCH＝[(V_t-V_t-Δt)/120秒]·3600方程4

【0091】在方框610，控制器按照方程1计算CO浓度(如在该例子中使用方程4)。如上所述，参数M和k例如可从存储在数据存储器中的表(如表1)获得。这里M的值是利用方框608中提到的Vt值从表中获得的。

【0092】在方框612，控制器处理计算的CO值和/或其他信号并采取适当的行动。例如，在一些实施方式中，控制器可产生信号，其使得显示设备412显示CO浓度的计算值(如以ppm计)。

【0093】在一些实施方式中，可建立多个标准，以确定传感器装置显示0ppm的值的时间。例如，可在VCH小于-1V/Hr时显示0ppm。此外，可在Vt大于VCH第一次测量超过1V/Hr时的电压时显示0ppm。

【0094】在一些实施方式中，当显示值不是0ppm且不满足0ppm的条件，以及VCH＜1V/Hr时，传感器装置显示前面计算的CO浓度值。

【0095】可选地，当显示值为0ppm时，传感器装置将继续显示该值，直到VCH＞2V/Hr为止。在一些实施方式中，VCH＞2V/Hr与70ppm的条件有关。

【0096】控制器可比较CO值和一个或多个阈值。例如，CO值可以与指示报警条件是否存在的阈值比较。

【0097】在一些实施方式中，报警条件(如阈值)定义如下。当CO浓度(PPM)为70ppm到150ppm时，报警时间(以秒计)可用公式“24·PPM-1280”计算。当CO浓度(PPM)为150ppm及以上时，报警时间可用公式“18·PPM-456”计算。

【0098】在一些实施方式中，当报警计数(alarm count)达到十六进制800时，则达到报警条件。这里，报警计数的值可以每Δt的报警增量(alarm increment)增加。报警增量例如可以是报警时间·Δt/1000。

【0099】在一些实施方式中，计算报警增量，以通过UL报警时间要求。例如，对于70ppm+/-5ppm的CO浓度，报警时间为60到240分钟。对于150ppm+/-5ppm的CO浓度，报警时间为10到50分钟。对于400ppm+/-10ppm的CO浓度，报警时间为4到15分钟。

【00100】在一些实施方式中，报警条件可以按照美国专利5624848中所述技术产生。该专利的公开内容因此包括在此以供参考。

【00101】当警报待被激活时，控制器产生适当的信号(一个或多个)，以激活例如呼叫设备和/或显示设备。在一些实施方式中，如果饱和(如Vt＜1.5V)也已达到，额外的报警指示(如显示“出去”)可在达到警报条件之后被提供20分钟。

【00102】在一些实施方式中，在方框612控制器可处理CO值和/或其他信息，以确定传感器是否已达到其终止寿命。这里终止寿命条件可基于输出电压进行指示。例如，传感器的透明度可随着传感器老化和/或重复受到目标气体影响而降低。因此，当没有CO时，如果输出电压下降到例如初始最大输出值的约20％(如对于4V的基准为0.8V)，则传感器可视为处于其终止寿命。在一些实施方式中，计时器可用来确定传感器的寿命终止。

【00103】图10是传感器装置1000的一个实施方式的简化图。在该附图中，装置1000的部分外壳被截去以显示内部元件。

【00104】电路板1002、光导管1004、传感器1006和过滤器或吸气剂1008安装在外壳1012内。过滤器/吸气剂1008安装的方式要使得空气通过外壳1012内的端口1010，经过吸气剂1008并到达传感器1006。

【00105】光导管1004安装在外壳1012内以便至少部分来自LED 1028的光(如虚线1014表示)通过光导管1004耦合到传感器1006。传感器1006安装在外壳1012内，以便至少部分通过传感器1006的光1014传递到光电二极管1016。

【00106】LED 1028、光电二极管1016和处理器1018可安装在电路板1002上。此外，其他元件，如这里所讨论的那些元件，可安装在或连接至电路板1002上。例如，显示设备1020、报警器1022、温度传感器1024、烟雾探测器1026或其他元件可安装在电路板上或另外连接到其上。通常，外壳1012可包括熔接密封，以将一个或多个内部元件密封。

【00107】应当理解，多种元件(如LED、传感器、光电二极管、光导管、吸气剂、处理器、显示器、报警器、外壳和相关元件)可用来实施如本文所教导的装置。例如，在一些实施方式中，LED可以是Everlight Electronic Co.，Ltd销售的IR42-21C/TR8红外LED。在一些实施方式中，传感器包括如在美国专利5063164；5302350；5346671；5405583；5618493；5793295；6172759；6251344和6819811中所述的传感器。优选地，传感器具有相对优良的稳定性，以使其能够提供具有感兴趣范围的期望的线性。在一些实施方式中，光电二极管可以是Everlight Electronic Co.，Ltd销售的PD15-22C PIN光电二极管。在一些实施方式中，可由诸如聚碳酸酯(如Lexan 121R)的材料构造光导管。

【00108】过滤器或吸气剂可除去酸性气体，如二氧化硫、三氧化硫、氮的氧化物和来自空气流的类似酸性化合物。在一些实施方式中，吸气剂包括多孔空气过滤物质，其浸渍有酸反应化学物质，如碳酸氢钠、碳酸钠、碳酸钙和氢氧化镁。此外，过滤部件或吸气剂可专门与碱(如氨)反应。吸气剂可由柠檬酸、酒石酸、磷酸、钼硅酸和其他浸在硅胶或其他合适基底上的酸性聚合酸组成。一层木炭可将酸与碱性层分开。有用的空气净化系统可包括4到5层由惰性材料如多孔毡分开的活性层。该空气净化系统是美国专利6,251,344的主题。

【00109】图11示出传感器1110在结合的CO和烟雾探测器1100中的使用。这种结合的使用通过来自一个传感器系统如烟雾传感器系统的交叉催育作用可增强早期火灾检测，以增加另一个传感器的灵敏度。火灾检测设备也可引入其他传感器，如热、CO₂和氢传感器。多重感测火灾检测的优点是增加的可靠性和降低的故障警报。在一个火灾检测系统的实施方式中，光电烟雾传感器与烟雾探测器以一定方式结合，以使由烟雾颗粒偏折的光子1120或散射的光子1121使得较少的光子撞击传感器1110后面的光电探测器1140。散射的光子1121改为撞击烟雾电路中的暗光电探测器1125传感器。从光子源1130发射的光子1120，在没有任何颗粒的情况下，直接传输经过传感器1110并撞击光电探测器1140，如光电二极管。如果CO传感器开始变暗，则烟雾电路敏化。

【00110】图12表示结合的CO/RH/T/烟雾探测器/报警设备的示意图。红外LED 1203、红LED 1202、红外光电二极管1204和大量程光电二极管1201安装在设备的探测腔1200内。温度传感器1208设置在探测腔外部，但是在警报围罩内。用于该系统的算法被嵌入在微控制器1207内。微控制器被配置为从探测元件接收下面四个信号：烟雾1210、通过传感器的红LED 1205、通过传感器的红外LED 1206和温度1210。嵌入微控制器内的软件执行这些信号间的计算并对关于温度(“T”)、CO水平、相对湿度(“RH”)和烟雾的环境状态作出决定。温度和RH的快速上升是火灾的早期指示。嵌入微控制器中的算法将决定何时以及是否触发警报。该算法包括不同火灾情形中四个参数之间的关联，这使得该警报以最快的方式响应。

【00111】例如，当检测到CO时，系统可使用算法解释CO读数并调整烟雾探测器以便更灵敏。当CO水平增加和/或CO变化的速率增加时，系统可进行进一步的灵敏度调整。相反，当检测到烟雾时，系统可减小COHb或CO水平，它们将开始警报条件。

【00112】设备具有光捕获翅片(light trapping fin)，该光捕获翅片弯曲以便烟雾从所有方向进入。这是优于专利5793295中所述的CO/烟雾报警器的改进，后者采用下降的电阻器以增强气流通过具有加热烟囱效应(抽吸作用，chimney effect)的烟雾腔。

【00113】能够察觉相对湿度快速增加的火灾探测系统可提供额外的优点。RH和温度都快速增加指示严重的燃烧问题，如受阻的通气道(flu)或火灾。当CO和湿度探测特征与温度和烟雾(离子和/或烟雾颗粒)结合时，可获得关于火灾更可靠的早期警告系统。

【00114】如这里所述的传感器装置可用在多种产品和应用中。例如，该装置可用在如下应用中，其使用电池电源；AC电源；12伏低电力系统以及带辅助电池的AC。在示例性实施方式中，低功率形式的装置在待机操作中可汲取低于25微安的电流。

【00115】传感器装置可被引入通过布线或无线电波与中央面板通信的警报系统中。以该方式，数字CO读数可传输给中央面板。在中央面板，系统可处理最高水平的位置，如在建筑物中。此外，系统可处理任何测量参数的增加速率以发现测量参数的源头并提供关于如火或CO移动的信息。

【00116】此外，一些实施方式可与交通工具如RV或汽车一起使用。例如，便携式传感器可在驾驶时放置在车辆遮阳板上或其他位置(如仪表盘或乘客口袋或皮带上)。此外，便携式装置可容易地移去以用在车辆外部的其他位置，如工人和/或承包商、消防员、市政或其他维修人员等的工作间中用于CO防护，或用在铲车和没有遮阳板的类似车辆上。

【00117】便携式产品可以在可容易更换的普通电池供电下工作。传感器系统可分开更换或与电池一起更换。能够响应30ppm以下CO的最精确的探测器系统可含有需要不定期(1到15年)更换的传感器(一个或多于一个)。这对于燃料电池控制和用于防火的远程应用特别重要。

【00118】在便携式CO探测单元含可充电电池的情形中，电池可在操作过程中在车辆内或在车辆外部使用时再充电。在一些应用中，可充电电池可用作电池备用，这也是有利的。设备应当被配置，使得通过绝缘来自车辆或其他电源的任何可能的线路功率，备用电池可安全更换。这可通过电池开口来实现，该电池开口要求该单元与电源断开以便接近电池或另一个绝缘装置。某些车辆，如通过燃料电池供电的电动汽车，可包括烃重组器，以将烃转换为氢、二氧化碳和一氧化碳。CO感测系统可以燃料电池或其他发电装置产生的主车辆电功率为动力工作，并可具有电池备用系统。除了CO，在某些环境中也可探测湿度和温度，因为湿度和温度是重要的室内空气质量参数。

【00119】上面CO传感器技术可以被引入小尺寸CO探测器或数字监控器中。传感器可用在例如通风控制、医疗设备燃料电池和数字监控器以及警报器上。

【00120】对于目标气体是CO且传感器包括一个或多个对CO光学响应的传感器(例如，每个都具有不同的范围，如在美国专利6096560中所述)的情形，该系统可在较大范围内自动切换到传感器。该传感器可通过美国专利6251344中所述的同样的湿度和空气质量控制方法来保护。通过采用湿度和空气质量管理系统，传感器更具选择性且使用寿命比具有控制系统的那些长得多。

【00121】一些实施方式涉及降低传感设备中噪声的方法和/或装置。一般地，信号和安全传感设备经历电磁噪声和干扰(EMI)。例如，电磁信号可干扰警报信号或控制信号。降低噪声和/或其他干扰并改善传感器信噪比的装置可通过使所有或部分感测外壳导电或更具导电性而实现。这类围绕任何感测装置的导电装置将用来减小潜在的干扰和噪声，例如通过降低来自传感器的噪声。根据传感器的类型可决定是否使外壳导电。例如，某些类型的传感器可比其他类型的传感器发出更大的噪声。

【00122】导电装置可通过利用导电塑料、导电聚合物、金属、导电涂敷(如金属)的塑料、复合材料、其混合物或其他技术，应用到传感设备中部分或所有感测外壳或另一个外壳结构而实现。使用导电塑料或用薄金属涂敷的塑料可提供对非导电腔增加导电性的相对低成本方法，该非导电腔可含有一个或多个传感设备元件。

【00123】在一些实施方式中，通过使感测元件导电，传感设备可降低噪声和来自EMI的干扰。传感设备可包括围绕任何传感器的导电塑料传感器外壳或金属外壳或绝缘惰性层与导电外层的混合体。

【00124】在一些实施方式中，传感设备使用导电塑料外壳包围光学感测元件而降低光学传感器信号的噪声。所述传感设备可包括LED和光电二极管及位于LED的光子路径和光电二极管之间的感测元件，该光电二极管作为待测量气体的函数改变其任选传播。

【00125】多种修改和增强可应用到这类传感设备。例如，在一些实施方式中，外部导电层是在内部非导电材料上形成的。在一些实施方式中，导电涂层是至少一种金属，其选自：金、钯、铂、钛、铌、铋、银、铅、铁、镍、铜、锡、锌、铝、铬或不易腐蚀的合金，所述不易腐蚀的合金如焊料、不锈钢、青铜、黄铜以及其他类似合金，如镁和锂的合金、铍和铜的合金、镉的合金以及其他金属合金。在一些实施方式中，传感设备包括被罩在绝缘塑料内的电化学传感器，并且该绝缘塑料涂敷有导电材料以减小来自电磁信号的噪声。

【00126】应当理解，这里所述的各种元件和特征可以独立于其他元件和特征而被包括在装置内。例如，包括此处教导的装置可包括这些元件和特征的各种组合。因此，并非所有在这里所述的元件和特征可以被用在每一个这类装置中。

【00127】对公开的实施方式中具体结构和方法的提及应当被理解为仅仅是可用在按照本文所提供的教导的这些或其他实施例中的结构和方法的一个例子。因此，另外的限制性术语，如“是(单数)”、“是(复数)”等，应当被理解为包括较少限制的意义，如“可以是”，等。

【00128】本发明不同实施方式可包括多种硬件和软件处理元件。在本发明的一些实施方式中，硬件元件如控制器、状态机器和/或逻辑用在按照本发明构造的系统中。在一些实施方式中，诸如在一个或多个处理设备上执行的软件或固件的代码可用来执行一个或多个所述操作。

【00129】这类元件可在一个或多个集成电路上执行。例如，在一些实施方式中，这些元件中的几个可组合在单个集成电路中。在一些实施方式中，一些元件可以作为单个集成电路来执行。在一些实施方式中，一些元件可以几个集成电路来执行。

【00130】这里所述的元件和功能可以许多不同方式连接/耦合。实现方式可以部分取决于所述元件是否与其他元件分开。在一些实施方式中，由附图中的引线线条(lead line)表示的一些连接可以是在集成电路中和/或位于电路板上。

【00131】这里讨论的信号可采用几种形式。例如在一些实施方式中，信号可以是经布线传输的电信号，而其他信号可由经光纤传输的光脉冲组成。

【00132】信号可包括一个以上信号。例如，信号可由系列信号组成。而且，差频信号包括两个互补信号或一些其他信号组合。此外，一组信号在本文可总称为信号。

【00133】如这里讨论的信号也可采用数据形式。例如，在一些实施方式中，应用程序可发送信号给另一个应用程序。这类信号可存储在数据存储器中。

【00134】这里所述的元件和功能可直接或间接地连接/耦合。因此，在一些实施方式中，在连接/耦合的元件之间可以有或没有居间设备(如缓冲器)。

【00135】多种设备可用来执行这里讨论的数据存储。例如，数据存储器可包括RAM、ROM、闪存、一次可编程(one-time-programmable，OTP)存储器或其他类型数据存储设备。

【00136】虽然某些示例性实施方式已经在上面予以描述并在附图中示出，但应当理解这类实施方式仅仅是说明性的而非限定本发明范围。具体地，应当认识到本发明的教导适用于多种系统和方法。因此要认识到，可对上述本发明的示例性和其他实施方式做出多种修改，而不会偏离本发明的宽范围。

【00137】例如，多种类型的光源(例如可见光等)和光探测器可用在按照本文教导构造的装置中。此外，可使用多种类型的传感器，并且这些传感器可以配置为与不同目标(如，CO以外)气体或蒸气或毒素反应。例如，传感器可适于探测水银、环氧乙烷、挥发性有机材料、硫化氢等，例如，如在美国专利5063164中所讨论的。第一衍生有源电路(derivative active circuit)或其他电路可用来直接输出斜率值。电流-电压转换器可以用与光电二极管并联布置的电阻器取代，以便电压可直接从电阻器读取。在该情形中，电压值可用结合模拟-数字转换器的控制器的高阻抗输入读取。

【00138】综上所述，应当理解，本发明将不限于所公开的特定实施方式或排列，而是意欲涵盖落在如权利要求限定的本发明范围和精神内的任何改变、改编或修改。

Claims (43)

1.一种用于感测目标气体存在的装置，其包括：

光源；

传感器，其具有按照目标气体的浓度而改变的光学特征；

光探测器，其与所述传感器和所述光源光学耦合以探测从所述光源传递经过所述传感器的光，所述光探测器被配置为按照所探测的光产生输出信号；和

处理器，其耦合到所述光探测器并适于按照所述输出信号的变化率和至少一个预定义斜率计算所述目标气体的浓度水平，所述处理器进一步适于按照所计算的浓度水平提供至少一种指示。

2.如权利要求1所述的装置，进一步包括耦合到所述光探测器的模拟-数字转换器，用于将所述输出信号转换为数字输出信号，其中所述处理器处理所述数字输出信号以计算所述目标气体的浓度水平。

3.如权利要求1所述的装置，其中对于特定的所述输出信号值，所述至少一个预定义斜率与所述输出信号的变化率相关。

4.如权利要求1所述的装置，其中所述处理器适于利用线性方程计算所述气体浓度。

5.如权利要求1所述的装置，其中所述处理器适于基于关于输出电压、温度和目标气体浓度的相互关系的经验测量，利用线性方程来计算所述气体浓度。

6.如权利要求1所述的装置，其中所述处理器适于基于与所述输出信号和所述输出信号的变化率相关的至少一个预定义斜率，利用线性方程计算所述气体浓度。

7.如权利要求6所述的装置，其中所述至少一个预定义斜率存储在数据存储器中。

8.如权利要求6所述的装置，其中所述至少一个预定义斜率包括多个斜率，所述斜率的每一个与所述输出电压的范围相关联。

9.如权利要求1所述的装置，其中所述至少一个预定义斜率包括与多个所述输出信号范围关联的多个斜率中的一个。

10.如权利要求9所述的装置，其中每个斜率是与所述范围中的一个关联的斜率的平均值。

11.如权利要求1所述的装置，其中所述处理器适于按照补偿因子计算所述气体浓度。

12.如权利要求11所述的装置，其中所述补偿因子存储在数据存储器中。

13.如权利要求11所述的装置，其中：

所述至少一个预定义斜率包括多个斜率，所述斜率的每一个都与所述输出电压的范围关联；和

所述至少一个预定斜率义乘以所述补偿因子。

14.一种利用光学气体传感器系统数字确定目标气体浓度的方法，包括：

测量输出信号，所述输出信号与暴露于目标气体时的传感器的光透射比值关联；

使在第一时间和较早的第二时间的所述输出信号的值相减，以确定所述两个时间之间所述输出信号的变化率；

利用所述变化率、所述第一时间所述输出信号的值和至少一个预定义斜率，计算所述目标气体的浓度水平；和

按照所计算的浓度水平提供有形的输出事件。

15.如权利要求14所述的方法，其包括比较所述目标气体的所述计算浓度值和预定的警报值并且如果存在危险条件则触发警报。

16.如权利要求14所述的方法，其中对于特定的输出信号值，所述至少一个预定义斜率与所述输出信号的变化率关联。

17.如权利要求14所述的方法，其包括利用线性方程计算所述气体浓度。

18.如权利要求14所述的方法，其包括基于关于输出电压、温度和目标气体浓度的相互关系的经验测量，利用线性方程计算所述气体浓度。

19.如权利要求14所述的方法，其包括基于至少一个与所述输出信号及所述输出信号变化率关联的预定义斜率，利用线性方程计算所述气体浓度。

20.如权利要求19所述的方法，其中所述至少一个预定义斜率存储在数据存储器中。

21.如权利要求19所述的方法，其中所述至少一个预定义斜率包括多个斜率，所述斜率中的每一个都与所述输出电压的范围关联。

22.如权利要求14所述的方法，其中所述至少一个预定义斜率包括与多个与所述输出信号范围关联的多个斜率中的一个。

23.如权利要求22所述的方法，其中每个斜率是与所述范围中的一个关联的斜率平均值。

24.如权利要求14所述的方法，其包括按照补偿因子计算所述气体浓度。

25.如权利要求14所述的方法，其中所述补偿因子存储在数据存储器中。

26.如权利要求24所述的方法，其中：

所述至少一个预定义斜率包括多个斜率，所述斜率中的每一个都与所述输出电压的范围关联；和

所述至少一个斜率乘以所述补偿因子。

27.一种用于感测目标气体存在的方法，其包括：

提供传感器，其具有按照目标气体浓度而变化的光学特征；

得到所述传感器的多个初始读数；

得到所述传感器的多个后期读数，每个后期读数都是在相邻初始读数之后的预定时间得到的；

从相邻的后期读数中减去所述初始读数以得到多个差值；

除以该差值以得到输出信号的变化率；

以预定义斜率乘以所述改变率以得到乘积值；和

将预定的常数与所述乘积值相加得到所述目标气体的浓度水平。

28.如权利要求27所述的方法，其包括按照所述浓度水平产生指示。

29.如权利要求27所述的方法，其包括按照所述浓度水平输入至少一种警报模式。

30.一种用于识别传感器寿命终止条件的方法，其包括：

提供传感器，该传感器具有按照目标气体浓度而变化的光学特征；

探测通过所述传感器的光；

按照所探测的光产生输出信号；

将所述输出信号转换为数字信号；和

按照所述数字信号值识别所述传感器的寿命终止条件。

31.如权利要求30所述的方法，其包括比较所述数字信号的值和阈值。

32.如权利要求30所述的方法，其包括按照所识别的寿命终止条件产生指示。

33.一种用于感测目标气体存在的装置，其包括：

光源；

传感器，其具有按照目标气体浓度而变化的光学特征；

光探测器，其与所述传感器和所述光源光学耦合以探测从所述光源传递经过所述传感器的光，所述光探测器被配置为响应所探测的光产生在操作范围内的输出信号，使得至少一个基本线性的输出信号范围提供在所述操作范围内；

模拟-数字转换器，其耦合到所述光探测器，用于将所述输出信号转换为数字输出信号；和

处理器，其耦合从而接收来自所述模拟-数字转换器的所述数字输出信号，所述处理器适于按照所述至少一个基本线性输出信号范围计算所述目标气体的浓度水平，所述处理器进一步适于按照所计算的浓度水平提供至少一种指示。

34.如权利要求33所述的装置，其中所述操作范围包括约1伏特到4伏特的范围。

35.如权利要求33所述的装置，其中所述至少一个基本线性输出信号范围包括多个线性范围。

36.如权利要求35所述的装置，其中所述处理器适于利用与所述线性范围关联的线性方程计算所述气体浓度。

37.如权利要求33所述的装置，其中配置所述光源包括偏置至少一个光电二极管。

38.如权利要求33所述的装置，其中所述光源包括至少一个LED并且所述光探测器包括至少一个光电二极管。

39.一种传感设备，其通过使感测元件导电而降低噪声和来自EMI的干扰，所述传感设备包括围绕任何传感器的导电塑料传感器外壳或金属外壳或绝缘惰性层和导电外层的混合体。

40.如权利要求39所述的传感设备，其包括在内部非导电材料上形成的外导电层。

41.如权利要求39所述的传感设备，其中所述导电涂层是一种选自金、钯、铂、钛、铌、铋、银、铅、铁、镍、铜、锡、锌、铝、铬或不易腐蚀的合金的金属，所述不易腐蚀的合金如焊料、不锈钢、青铜、黄铜以及其他类似合金，如镁和锂的合金、铍和铜的合金、镉的合金，以及其他金属合金。

42.如权利要求39所述的传感设备，其包括被罩在绝缘塑料中的电化学传感器，并且所述绝缘塑料涂敷有导电材料以降低来自电磁信号的噪声。

43.一种降低光学传感器信号中的噪声的传感设备，其使用导电塑料外壳来包围光学感测元件，所述传感设备包括LED和光电二极管以及位于所述LED的光子路径与所述光电二极管之间的感测元件，所述光电二极管作为待测量气体的函数改变其任选传输。

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