CN101523199A

CN101523199A - 气体监测器测试装置、方法及系统

Info

Publication number: CN101523199A
Application number: CNA2007800377519A
Authority: CN
Inventors: 阿瑟·舍夫勒
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2006-10-23
Filing date: 2007-10-12
Publication date: 2009-09-02
Also published as: US20080092624A1; EP2080016A1; US7497108B2; WO2008051732A1

Abstract

本发明提供一种方法、装置和系统，用于对比预定的监测器特性来测试气体监测器的性能，从而以将测试气体直接传输至所述气体传感器的方式确定所述气体监测器的性能是否经过验证。

Description

气体监测器测试装置、方法及系统

本发明涉及一种气体测试方法、装置及系统，更具体地讲，涉及验证气体监测器性能的测试方法、装置及系统，例如一氧化碳监测器。

对多种毒性气体的危险浓度进行监测。这类气体中的一种为一氧化碳(CO)，它是一种无色、无味、无臭的致命气体。高浓度的CO不仅无法为人们所察觉，而且它高度危险并广泛存在于许多日常情形中。例如，许多常见的家用燃烧源在燃烧时就会产生一氧化碳，包括木壁炉或煤气壁炉、煤气炉或油炉、木炉、煤气用具等。当由于(例如)通风不良而导致危险浓度积聚时，CO通常会变得危险。例如，在减少了内部空气与外部空气间交换的节能型封闭住宅、车辆和工厂中，CO积聚是一种隐患。

CO监测器常用于确定CO气体在空气中的含量是否已经构成危险。这些设备会连续地监测空气是否达到不容许的CO浓度。该监测器会计算CO含量是否已经高到足以造成在人体内危险积聚的风险。如果CO含量已经达到这种程度，监测器就会发出警报。

为了确保CO监测器能够胜任环境监测的工作，会对它们执行常规检查以确认其可靠性。初次尝试执行性能验证通常是在监测器制造完成之后，而在监测器安装完成后会再次对其进行验证。已知的验证方案需要在通常长时间的测试周期内对监测器进行测试。

已知的测试工序通常需要很长的测试时间，因为传感器必须达到所测试气体的平衡响应后，测试才能继续进行。某些测试工序会花10至15分钟，而其他测试工序会花长达4小时的时间，这取决于监测器规格的性质。例如，气体传感器可以在以下情形中得到验证，当该传感器的读数：(a)在某段时间(通常为几分钟或更长)内出现，基于该传感器超出其平衡响应的90％；和(b)落在某个可接受的值范围内，基于所用测试气体的浓度。因为测试工序使用测试气体，并且考虑到验证监测器性能所需的时间相对较长，因此可能会用到相当多的测试气体。应当理解，当频繁使用相对较贵的测试气体进行如上所述的长时间测试时，需要考虑成本，特别是在此成本乘以待监测传感器的数量和测试监测器的次数时。如果测试气体有毒，则在没有正确处理该气体或者没有正确执行测试工序时，还可能存在不期望的安全问题。

如上所述，一些已知的测试工序会将测试气体施加到检测器上。已知的工序可以模拟环境，其中当暴露于非期望含量的测试气体时，警报信号便会发出警告。通常，此类测试是通过将测试气体从气体罐施加到气体监测器的壳体外部的区域或空间来执行。一般来讲，为了确保以安全的方式正确地传输测试气体，操作应特别小心。在一个具体的实例中，会用不透气的塑料袋围绕气体监测器以在测试期间封闭该气体。气体传输管的一端连接到与测试气体罐相连的气体调节器，而气体传输端则连接到塑料袋。在测试期间，将气体传输管末端和塑料袋放置在气体监测器的外面并紧邻气体监测器。同一用户还要打开调节器并施加测试气体。用户必须等待指定的时间，以确保测试方案得以遵循。通常，对于要通过测试的此类气体监测器，应该在约10至15分钟的时间内发出警报声。然而，不仅在将传输管和塑料袋固定在气体监测器上的正确位置方面，而且对于使用相对较贵的测试气体，这都要花相当长的时间。此方法还常常增加验证气体监测器的时间，因为所应用的测试气体必须先清除该气体传感器周围的空气，借此该传感器才可以对处于所需测试气体浓度等级的恒定含量测试气体作出反应。因此，不仅达到所需的测试气体浓度等级的实际测试时间会相对较长，而且因建立该测试和清除空气而造成的额外时间延迟也会使建立和执行测试的实际时间增加。

发明内容

本发明根据用于验证气体监测器性能的已知测试方法、系统和装置进行了改进。这样，它以能够实现快速确认性能的方式(减少了测试气体成本和人工成本)满足测试CO监测器的需求。本发明提供了改进的方法、装置和系统，用于参照预定的监测器特性来测试气体监测器性能，从而以在已知方法上进行了改进的方式确定气体监测器的性能是否经过验证。

流体连接装置将克服或最小化上述缺点，该流体连接装置包括：本体，可以可拆卸地连接至气体监测器，使得在将所述本体连接到气体监测器时可以将其布置在气体监测器外壳的内部；以及流体通道，所述流体通道由本体承载并具有气体传输开口，用于向气体监测器的气体传感器内部内部直接传输测试气体。在图示实施例中，当连接本体时，气体传输开口与气体传感器大致对齐。

气体监测器系统将克服或最小化上述缺点，该气体监测器系统包括：气体监测器装置；以及流体连接装置，用于将测试气体源流体连接至气体监测器装置；气体监测器装置包括机罩以及位于该机罩内的气体传感器；流体连接装置包括：本体，其可以可拆卸地连接至气体监测器装置，并在连接时布置在机罩内部；以及流体通道，由本体承载并具有开口，用于向气体传感器直接传输测试气体。

本发明的一个方面是显著减少使用测试气体对气体监测器进行测试的实际测试时间的方法、装置和系统。

本发明的另一个方面所提供的方法、装置和系统通过减少因需要清除气体传感器周围的空气而造成的时间延迟来显著缩短建立气体监测器气体测试的实际时间，并减少了测试气体的用量和成本，从而显著地降低测试的总成本。

本发明的另一个方面是以容易实行并且操作可靠的方式显著地实现上述特点的方法、装置和系统。

本文所述的几个方面仅仅是可以通过使用本发明实现的若干方面中的少数。上述描述并非表明本发明必须仅按照特定方式来实现上述方面。

通过以下优选实施例的详细描述，可以更加充分地理解本发明的以上和其他特征和方面。应当理解，上述整体性描述和以下具体实施方式是示例性的，而非对本发明的限制。

术语表

说明书和权利要求书中所用术语“平衡响应”定义了当待测试气体监测器装置的气体传感器的传感器输出不再增加时的响应。

附图说明

图1是本发明的系统10的示意图，其包括与本发明的气体系统相结合的现场测试套件14。

图2是根据本发明制作的气体监测器装置12的透视图。

图3是图2中所示气体监测器装置的侧视图。

图4是图2和图3所示气体监测器装置的分解透视图。

图5A是根据本发明制作的流体连接器装置的前视图。

图5B是根据本发明制作的流体连接器装置的后视图。

图5C是流体连接器装置的一部分的放大剖视图，示出了定位凹陷部旁的气体开口传输开口。

图6是图5所示流体连接器装置的右侧视图。

图7是相对于本发明的电子控制组件处于连接状态的流体连接器的视图。

图8为曲线图，示出了可用于图2和图3中所示气体监测器装置的气体传感器组件的响应曲线。

图9是示出了本发明的电子控制组件的简化框图。

图10是流程图，示出了本发明的经过改善的测试方法的一个方面，其中数字处理器安装于气体监测器内。

图11是流程图，示出了本发明的经过改善的测试方法的另一个方面。

图12是曲线图，示出了可用于本发明的气体传感器组件的响应曲线。

具体实施方式

词语“一种”、“该”和“所述”与“至少一个”可互换地使用，表示一个或多个所描述的元件。通过使用表示方位的词语，例如“顶部”、“底部”、“覆盖”、“前部”、“背部”和“背衬”等用于表示所公开的制品中各种元件的位置，是指相对于水平设置的本体部分的相对位置。我们无意于使所公开的制品在其制造过程中或制造之后具有任何特定的空间取向。

图1是本发明的气体监测系统10的示意图，它可用于确认一氧化碳气体监测器装置12的性能。包含在气体监测系统10内的是现场测试套件组件14。该现场测试套件组件14包括也是根据本发明制造的流体连接装置16。该流体连接装置16用于连接测试气体源，例如从流经调节器20的测试气体罐18，经由柔性管24到达气体监测器装置12内的气体传感器组件22(图4)。虽然该图示实施例是以一氧化碳气体监测器装置12为背景进行描述，但本发明在广义上不仅能够验证其他类型的CO气体监测器的性能，而且还能验证针对其他气体的其他气体监测器的性能。此测试确定气体监测器装置是否符合其性能标准，该气体监测器装置不必运行完整的测试。基本上，该测试会在比CO气体监测器的正常测试周期短得多的时间内完成。因此，所用的测试时间更短，由于消耗的测试气体比其他情况下更少而大大地节约了成本，并且降低了相应的测试人工成本。

气体监测器装置12适于在家用或商用环境中工作，但是它也可以在多种其他环境中工作。如图1至4所示，该气体监测器装置12可以具有大致为平行六面体的机罩或外壳组件30。该外壳组件30可以由任何合适的材料制成，例如热塑性材料(如聚碳酸酯、ABS等)。外壳组件30可以具有多种构造，并且大致包括前盖组件32，该前盖组件可拆卸地连接到后板组件34。后板组件34包括中间平坦后壁36，它限定了位于其相对两端处的开口37(图4中仅示出其中一个)。后壁36具有合适的孔隙38(示出其中一个)，该孔隙有利于连接到任何合适的支撑结构(未示出)。后壁36可以具有其他构造，并以不同方式结构化，使得能够将其连接到其他种类的支撑结构。例如，后壁36可以具有合适的结构(未示出)，使得能够可释放地连接至配电箱(未示出)，例如以硬连线方式连接气体监测器装置12时。另外，后壁36可以具有其他结构，例如凸起39，使得能够布排连接到连接器42的线束40(图4)。连接器42连接到电子控制组件。开口37使得布线能够从气体监测器12延伸出来以连接至电源。可以设想出针对电池供电或主供电系统的其他合适外壳构造。

侧壁44a至44d相对于图4中所示的后壁36向上延伸。顶部侧壁44a包括悬垂部分46，该悬垂部分包括一对间隔开的开口48。用户可压低的指状闩锁50整体地形成侧壁44a。指状闩锁50在末梢部分中具有闩锁开口52，该闩锁开口位于其悬垂部分内，以便可脱开地与从前盖组件32的内壁横向延伸的拉袢54(图7)结合。该指状闩锁50通常可以偏压以便与拉袢54锁闭，从而将前者固定到后者。一对间隔开的开口55位于底部侧壁44c中，用于与前盖组件32结合。

如图4中所示，侧壁44b和44d沿着其边缘具有一系列扇形部分56，使得当它们与前盖组件32的表面配合时，限定了一系列侧向开口58(图2和图3)。侧向开口58使得环境空气可以进入并穿过气体监测器装置12的内部以实现感测目的。一对间隔开的凸起59(图7)用于与后板组件上的开口48结合，从而有助于使后者正确地与前盖组件配合，使得该前盖组件可以在打开状态与封闭状态之间相对于该后板组件枢转。虽然本实施例公开了用于实现枢转的上述这种结构，但也可以设想出用于以可枢转方式或以其他方式打开气体监测器装置12的前盖组件32的其他方法。

前盖组件32具有大致矩形形状的面板部分60，其具有一系列有利于空气和声音从其中通过的开口62。前盖组件32还包括手指启动的开关元件64，由用户压下，使其从平常的非操作状态转至操作状态或测试模式以启动根据本实施例的气体测试流程。在本实施例中，该手指启动的开关元件64包括致动器杆66(图4)，该致动器杆连接到开关元件64的底部，并且如将要叙述的那样用于与开关接合。另外，还提供了显示器开口68，借此显示器(将在下文中进行描述)可以伸出以达到显示的目的。另外，一对间隔开的弯腿69(图4)通常用于布置在开口55内并与后板组件结合，以使得该前盖组件和后板组件32、34如已知的那样，分别以折叠的方式在封闭状态(图2)和打开位置(未示出)之间基本上可枢转地移动。本发明设想出多种其他合适的方法，用于以可脱开的方式将两个组件连接在一起。

现场测试套件的流体连接装置

在图4至7中，将流体连接装置16视为被构造为能以方便并且低成本的方式将测试气体传输至气体监测器装置12。因此，这使得现场测试更加容易实施。具体地讲，流体连接装置16可以可拆卸地连接至气体监测器，并将测试气体传输至布置为紧邻气体传感器组件的区域，从而形成如下文将要阐述的更加有效的测试流程。调节器20(图1)由用户进行控制，用于控制允许进入管子24以及流至气体监测器装置12的测试气体。

流体连接装置16可以由伸长的薄流体连接器本体70所限定，该流体连接器本体可以由合适的热塑性材料制成，例如尼龙、聚碳酸酯、ABS等。可以设想出该外壳组件的其他合适材料和构造。管子以可脱开的方式连接到从流体连接装置上大致纵向地伸出的管钩72，这样便可以在流体连接装置处于测试模式时从外部定位。内部通道74(图5A、5B、5C和7)形成在流体连接器本体70中，并且延伸穿过管钩72并终止于横向设置的凹陷部76(图5B)，该凹陷部形成于流体连接器本体70的长度的中间。虽然流体通道在内部形成，但本发明预想该流体通道可以位于流体连接器本体70的外部。

流体连接器本体70还设置有气体密封构件78，用于覆盖凹陷部76的一部分以提供气封。气体密封构件78可以是以齐平的方式覆盖凹陷部76的薄塑料等等，从而提供气封。凹陷部76具有扩大的管头部分，当测试气体离开通道74后会进入该管头部分。

参考图5B，其示出与凹陷部76流体连接的气体传输开口80。在流体连接器本体70的另一侧，如图5A和图5C所示，气体传输开口80邻近定位凹陷部82。定位凹陷部82具有锥形区域，以有利于将测试气体传输至气体传感器组件22。定位凹陷部82的较宽至较窄的锥形区域(图5A)的用途是当流体连接器本体70在气体传感器上滑动时，在流体连接器本体中捕获气体传感器的顶部。锥形坡道部分83从流体连接器本体的边缘延伸，并终止于基本平坦的小半圆形传感器接合部分或区域84。坡道部分83的用途是使得气体传感器可以在坡道上接合并捕获流体连接器本体70，而非卡住流体连接器本体的边缘。当完全接合或连接时，气体传感器移动经过整个坡道部分83，并且紧靠着传感器接合部分84牢牢固定(图5C)，使得气体传感器22在气体传输开口80下保持居中。具有回弹力的可变形塑性流体连接器本体70经按下后离开气体传感器，但由于流体连接器本体70的回弹力性质，所以在气体传感器表面上仍保持回弹力性质。由于坡道部分83(图5C)的倾斜度，在气体传感器22上存在空间或间隙100，使得测试气体可以逸出并启动气体传感器。因此，间隙100对于后续测试将保持大致可重复。这还确保对于每次测试，气体传感器没有对流体连接器本体70密封，并且测试气体在气体传感器上流动至该流体连接器本体70的边缘。这样，只有极少的空气要清除，并且该气体传感器几乎可以立即对恒定含量的测试气体做出反应。在一个实施例中，气体传输开口80和锥形凹陷部82的尺寸被调整为处于重叠关系并与气体传感器组件对齐。可以设想其他构造和结构，以确保气体传输开口与靠近气体传感器组件的位置对齐并隔开，以及用于确保流体连接器本体没有卡住气体传感器。

在图示实施例中，用粘合剂材料85将气体密封构件78固定至流体连接器本体70。应当理解，当流体控制本体70被接合或换句话讲连接到电子控制组件和/或气体监测器装置的结构时，凹陷部76和气体开口80在流体连接器本体70上被布置成紧邻或靠近气体传感器组件22并且大致对齐(图7)。这样有利地确保测试气体直接传输至气体传感器组件，而不是施加到气体监测器的外部。这有利于实现有效测试，同时不浪费测试气体并减少清除空气的时间。

流体连接器本体70具有直立部分86，该直立部分设置有弯曲终止区段或部分88。将该弯曲部分或终止区段88整形并构造用于与气体监测器装置12的蜂鸣器接合(参见图7)，并充当用于抑制流体连接器本体70旋转和侧向位移的止挡表面或区段。此外，狭槽90沿着流体连接器本体70的一部分延伸，使得流体连接器本体70滑入并与终止区段接合，该终止区段与前盖组件32的安装杆92(图7)的其中一个接合。狭槽90的末端形成终止区段，该终止区段限制位移并使气体传输开口相对于气体传感器对齐。因此，流体连接器本体70被抑制或阻止在一个方向(朝下，如图7所示)上横向滑动。在图示实施例中，流体连接器本体70在其腿部的一端设有一系列间隔开的止挡凸起94。止挡凸起94从接合的前盖组件和后板组件向外延伸，从而至少在相反的方向(即向右，如图1所示)上阻挡流体连接器本体70的纵向滑动。可以提供其他等同形式的结构，以限制或阻挡流体连接器本体70的位移。如前所述，这还会在CO测试过程中，抑制不期望的流体连接器本体70移动。从而，在测试过程中，最大程度地减少或避免了可能由在流体连接器本体70上拖曳或拉引的气体罐18和调节器20重量所引起的非期望滑动趋势。因此，就有更稳定的测试环境来确保测试气体的正确传输。

在前盖组件32通过腿部69以相对于后板组件中的开口55进行枢转或换句话讲移动至打开位置后，如上所述，流体连接器本体70会装配到气体监测器装置12。流体连接器本体70的附连能方便迅速地实现，因为该流体连接器本体按照一定方式构造从而提供较高的可靠性使得气体传输开口80紧邻气体传感器组件22正确对齐。这种相对精准的对齐方式优化了CO测试流程，从而最大程度地减少了错误读数。另外，由于气体传输开口对齐并紧邻气体传感器组件，所以后者直接暴露于测试气体，从而减少清除气体传感器组件周围空气的必要性。因此，气体传感器组件会相对较快地接触到处于测试用浓度等级的气体，这样便可以在所需的气体浓度等级开始测试。此外，本发明设想流体连接器本体70可以滑入形成于气体监测器的壳体一侧的开口或狭槽(未示出)，而不是必须打开前后组件。

电子控制组件

图4、7和9示出了电子控制组件900的多个方面。图9是以间隔开的关系连接到前盖组件32内表面的电子控制组件900的简化框图。当前盖组件32枢转至其打开状态时，可将流体连接装置16方便而直接地附接到电子控制组件900(如图7所示)，从而将测试气体直接传输到那里。

在示例性实施例中，会对数字处理器902(例如将要连接到信息系统总线904的微控制器)作出规定。信息系统总线904与电子控制组件900的其他元件互连。在示例性实施例中，包括气体传感器组件22的电子控制组件900可以安装到印刷电路板组件908上。气体传感器组件22可以为任何合适的类型。通常，在工业设备中使用半导体类型的气体传感器组件监测CO气体。更常见的是，半导体气体传感器组件22可以从Figaro USAInc.(Glenview，IL)商购获得。可以设想其他合适的CO传感器以供使用。如上所述，本发明还适用于测试其他气体的监测器。因此，可以使用其他类型的气体传感器。

电子控制组件900包括输出装置912，例如安装在印刷电路板组件908上的蜂鸣器装置912。气体传感器组件22检测到不适宜的CO气体含量时，蜂鸣器装置912会向操作者/用户发出可听见的警报声作为响应。可以设想出以任何所需方式发出警报的其他适合的输出装置912以供使用，例如，视觉指示标记(如发光二极管等)、第三方报警系统、显示设备等等。

致动器开关914安装在印刷电路板组件908上。开关致动器杆66的远端与致动器开关914的表面间隔开。致动器开关914适于通过开关致动器杆66的末端进行接触，并且，正如将要描述的那样，用于根据致动器开关914的驱动次数来启动本发明的正常操作模式和CO测试模式流程。可以设想出其他合适的启动方案。在本发明中，使用了单极开关来启动正常模式和测试模式。然而，也可以使用其他开关装置来执行此类操作模式。

控制装置916包括继电器装置918，后者在数字处理器902的控制下工作。继电器装置918用于向监控板(未示出)上的外部报警设备发送信号。正常操作模式下，在数字处理器902的控制下并对气体传感器组件22所感测到的状态作出响应，数字处理器902会发送信号以启动(例如)蜂鸣器装置912，表示存在被视为具有潜在危害的预定等级CO气体浓度。数字处理器902也可以提供其他信号，例如当备用电池(未示出)的电量不足时。设置的电源910用于为电子控制组件900供电。电源910可以采用硬连线和/或是装配在气体监测器装置12内的可更换电池(未示出)。电源910可以连接到线束40。数字处理器902(如微控制器)可以用于通过显示信号以已知的方式来控制显示设备922(如发光二极管922)的运行。在此实施例中，显示设备为单个元件，但可以与任何合适的显示设备或多个显示设备一起工作。发光二极管922的信号可以通过呈闪烁和/或稳定状态的不同颜色表示，并且对它们的状态进行选择以表示特定的期望运行状态。可以设想其他类似和熟知的具体实施方式，以提供表征气体监测器装置的不同状态的显示方式。发光二极管922适于与显示设备开口68(图2)一起配置。

数字处理器902可以为任何合适的类型。将数字处理器902附接到印刷电路板组件908。将数字处理器902制定为对监测到的测试气体参数读数(由气体传感器组件22获取)作出响应，参数的读取在监测器装置12监测气体性能的一个或多个时间间隔中执行。如上所述，在此实施例中，数字处理器902以微控制器的形式实施，例如可得自MicrochipTechnology Inc.(Chandler，Arizona，USA)的微控制器。数字处理器902也可以在硬件中实现，例如基于半导体芯片的专用集成电路(ASIC)。数字处理器902被预先制定为合适的应用程序，以执行上面提到的正常模式操作，还可执行本发明的测试模式操作(在下文中有所描述)。

数字处理器902向连接到互连总线904的每一个系统元件发送并接收命令和数据，以根据固件应用程序要求执行系统操作，固件应用程序包括用于气体监测器装置正常模式操作的固件应用程序924和测试模式固件应用程序926。这些固件应用程序924和926可以保存在永久性或非易失性存储装置中，例如闪存932或适用于待处理数据的一些其他合适的非易失性存储装置。固件应用程序924和926的程序代码在数字处理器902的控制下从闪存932执行。随机访问存储器(RAM)930用于存储固件执行期间的数据。虽然测试模式应用程序926作为处理器可执行的固件实施，但它也可以作为硬件实施(如电路)。测试模式应用程序运行数字处理器902来启动显示设备922以指示通过/未通过状态。也可以使用电可擦可编程只读存储器(EEPROM)928，它可以包含其他数据，例如，如下文中所述的与气体传感器组件22的操作特性相关的预定参数值。

图8示出了一系列单独的曲线802_a-n(统称802)的传感器响应曲线图800，这些单独的曲线由气体传感器之前生成的一系列样品测试结果绘制而来，这类气体传感器属于与现在的气体传感器组件22类似(如半导体传感器)并已经得到验证的一组或一类传感器。在此实施例中，验证气体传感器组件22的响应所参照的预定参数值是与气体传感器响应曲线802中的一条选定曲线相关的值，将在下文中进行阐述。根据本发明可以确定，如气体传感器响应曲线图800中所示具有最低倾斜度的曲线802(如802_n)被视为表示已经过验证的合格的运行气体传感器的最慢响应时间。考虑到气体监测器的不同响应特性，本发明选择了气体传感器在充分暴露于CO中之后的典型响应。在长时间暴露于气体之后所生成的响应曲线被视为具有最慢响应时间。因此，可以选择最慢的合格响应曲线用于与气体传感器组件22进行对比，以达到验证目的。作为另外一种选择，可以根据实际的气体传感器组件22先前的验证响应来生成传感器响应曲线图，而不是与一组类似的传感器比较。

在此可选实例中，可以选择最低(最低倾斜度)的响应曲线(如响应曲线图(图8)所示)来生成具有最慢响应的响应曲线，该最慢响应会验证气体传感器组件22的响应。应当理解，最慢或更少响应的曲线用于定义合格的气体监测器性能的一个限度或界限。正如下面将要描述的那样，也可以使用定义根据本发明的合格气体监测器性能的另一个限度或界限的其他响应曲线(如最快或最多响应的)。

所生成的曲线图是可以使用的多种气体监测器的示例。还应理解，如果某些环境条件改变，传感器对特定气体可能会作出不同的响应。有许多不可控的可变因素会影响传感器的响应。例如，如湿度、温度和一组监测器中读数的自然延伸等可变因素也会影响响应曲线。因此，应当理解，本文所提供的曲线可以因多种可变因素而改变。然而，根据本发明，可以选择一系列所生成的曲线中的至少一个，以下述方式用于比较用途。在图示实施例中，所选择的曲线可反应最慢的合格响应。正如下面将要阐述的那样，可以获得针对CO的其他传感器响应曲线，例如典型的第一次暴露于气体中的响应曲线(最快或最多响应的曲线类型)。也可以利用在不同测试气体浓度等级(如100ppm等)下的响应。

如上所述，认为曲线802_n所表示的响应接近正常运行的气体传感器的最慢响应。据信这适合用于验证气体传感器组件22。弯曲的传感器响应曲线802_n的倾斜度或上升率所表明的上升率值或倾斜度将在被(例如)制造商认为得到验证的预定时间间隔内引起气体传感器组件的平衡响应或平衡状态。如上所述，说明书和权利要求书中所使用的“平衡响应”定义了使得待测试气体监测器装置12的气体传感器组件22的气体读数值不再增加的响应。根据此实施例，曲线802_n已用于定义预定上升率值来进行比较，以达到验证目的。这样将设定合格气体监测器性能的两个界限中的一个。预定上升率值是在气体传感器值达到30ppm的读数或阈值(阈值是待测气体传感器组件22的验证等级)后，经过预定的时间(如一(1)分钟)后获得的。响应曲线802_n上的点804表示在达到阈值之后，经过预定时间(即1min)后的传感器读数。例如，点804处的值的读数为170ppm。预定的上升率值是通过用170ppm减去30ppm(气体传感器的验证值或阈值)而计算出的。经过此计算，差值为140ppm。因为预定的时间间隔为一(1)分钟，所以上升率为140ppm/min。可以使用其他合适的时间间隔来确定倾斜度。

要提供安全系数以达到谨慎目的，将值140ppm/min乘以安全系数50％。虽然该安全系数值50％是为该气体监测器选择的，但是针对其他设备和/或当更多数据变得可用时，该安全系数值可以不同。此实施例中所采用的方法是为要通过测试的气体传感器建立合格响应的界限。根据本发明，合格的安全系数值可以在大于或小于50％的范围之内。用于定义最慢响应曲线的界限的安全系数值考虑到了影响传感器响应时间的已知可变因素。这样，预定的上升率值将不会在实际上不存在读数时产生失效读数。应当理解，可以使用大范围内的合格安全系数值，并且这些实例不应视为限制。

重新参考图8，如果气体传感器组件稍后进行测试并具有至少达到至少70ppm/min的上升率值，这将表明气体传感器组件已经“通过”测试并被视为可以按照预期的方式进行操作。或者，如果测试的上升率值小于70ppm/min，那么气体传感器组件“未通过”测试并被视为不可进行为实现预期目的的操作。虽然选择了示例值70ppm/min，但也可以选择其他合适的值。例如，该上升率值可以属于被确定为可用于住宅和商业用途的某个带或范围之内。

其他因素可导致气体传感器组件22过早报警。如果传感器响应太慢或太快，那么通常无法通过制造商标准或行业标准。例如，如果电子控制组件的电阻器(未示出)发生故障，则气体传感器组件可能会过早地快速响应(超出合格性能的界限)。因此，本发明设想出可用于比较以观察气体监测器装置是否正常工作的第二预定上升率值。这将在下文中进行阐述。就这一点而言，请参阅图11和图12，其中示出了如何生成第二预定上升率值。

该监测应用程序定义了将用于验证待验证气体传感器组件22的气体测试流程1000。实质上，该监测应用程序会等待测试模式的初始阶段。这会在用户启动致动器开关之后实现。在此实施例中，用户通过测试模式应用程序926启动测试模式后，致动器开关914将在数秒钟内相继快速启动。这样的信号会将它的功能与可以由该开关引发的其他功能进行区分。

现在请参阅图10，其中示出了通过使用根据本发明的气体监测器装置测试模式应用程序926实施的气体测试流程1000的一个实施例。在框1002中，气体测试流程1000开始运行。测试管理员或检查员将使用附接到调节器20的管子24，将流体连接装置16附连到如上所述的电子控制装置900，其中气体传输开口与气体传感器组件对齐。因此，如下文所述进行实际施加时，气体传感器组件22可以感测到测试气体。所用测试气体具有选作触发警报的浓度。例如，测试气体的浓度为400ppm，该浓度不仅超过了所用气体监测器装置12的浓度响应(如30ppm)，而且确保测试进行得更快。可以使用其他浓度的测试气体来测试监测器。一般来讲，测试所用气体浓度越低，本发明的测试时间就越长。

根据此实施例，期望在运行测试流程1000之前，气体监测器装置12周围空气里的一氧化碳浓度应不超过气体监测器装置12的最小浓度响应(如，30ppm)。为达此目的，测试流程1000进入开始定时器框1004，借此气体传感器组件22获得了第一个读数。获得第一个读数后，测试流程1000进入决策框1006，在此初步确定气体监测器装置周围的空气浓度是否低于气体监测器装置的最低浓度值(如，30ppm)，以使测试流程1000继续运行。

在框1006处，确定读数是否小于30ppm。如果确定为否定的(即“否”)，则遇到了麻烦的故障。如果读数值至少达到最小浓度响应30ppm，则表明周围空气不洁净。因此，在故障框1008处遇到麻烦的故障，从而结束该测试流程。这样的话，测试员或用户要让该气体监测器周围的空气变得洁净。另外，如果决策框1006中得到的判断为肯定的(即“是”)，则测试流程1000进入施加气体框1010，此时测试员或用户打开调节器20，使得一氧化碳可进入流体连接器本体70。

施加测试气体后，该测试模块会获得另一个读数，它是由气体传感器组件22在获取传感器读数框1012处获得。在决策框1014处，将确定此先前的读数是否至少达到与气体传感器组件的响应相关的阈值。在图示实施例中，30ppm被视为阈值，它是气体监测器装置12的最小浓度响应。如果决策框1014中确定为否定的(即“否”)，则测试流程1000随后进入决策框1016，在此确定定时器已经运行的时间是否少于五(5)分钟。具体地讲，在决策框1016处，如果确定定时器已经运行的时间少于五(5)分钟，那么测试流程1000将返回至获取后续传感器读数框1012。除了五(5)分钟之外，还可以设想出其他合理的时间。测试流程1000将继续此循环，直到该决策框得出的判断表明气体传感器组件已经读取到至少达到30ppm的读数，或者定时器的运行时间已经超过五(5)分钟并且读取值仍未至少达到30ppm。在后一种情形下，测试流程1000会进入故障框1008，以表明该气体读数是故障状态的表征，从而使得测试流程1000结束。

如果决策框1014得到的判断是肯定的(即“是”)，那么测试流程1000会在读数存储框1018将第一个读数保存至RAM存储器中。然后，测试流程1000会引入由延时框1020预定的时间延迟，用于使第二个读数框1022中的气体传感器组件获取第二个读数。在图示实施例中，由延时框1020引入的时间延迟是一分钟。当然，根据待测气体的性质，也可以采用其他的时间延迟。

第二次读数后，经过预定的时间间隔，测试流程1000随后进入决策框1024。在决策框1024中，本发明的测试模块应用程序926用于预测1min之后，气体传感器组件的最小浓度响应是否至少达到预定的上升率参数值(如，70ppm/min)。因此，测试模块应用程序926确定监测器在短的时段内是否可操作，而不必一定要按典型的测试周期进行测试。

如果确定为肯定的(“是”)，那么测试流程1000便获得了气体监测器装置12的通过状态(即“通过”)。或者，如果测试模块应用程序926确定气体监测器装置12没有至少达到70ppm/min，那么测试流程1000进入故障框1008，从而测试流程结束。这表明该气体监测器装置12没有通过本发明的测试。

请参阅图11和图12，其中描述了本发明的替代实施例。请先参阅图12，它示出了一系列单独的曲线1202_a-n(统称1202)的传感器响应曲线图1200，这些单独的曲线由气体传感器之前生成的一系列样品测试结果绘制而来，这类气体传感器属于与现在的气体传感器组件22类似(如半导体传感器)并已经得到验证的一组或一类传感器。在此实施例中，验证气体传感器组件22的响应所参照的预定参数值是与气体传感器响应曲线1202中的一条选定曲线相关的值，将在下文中进行阐述。根据本发明可以确定，如气体传感器响应曲线图1200中所示具有最高倾斜度的曲线1202(如1202_a)被视为表示已经过验证的运行中的合格气体传感器的最快响应时间。考虑到气体监测器的不同响应特性，本实施例选择了尚未长时间暴露于CO中的气体传感器的典型响应。与长时间暴露于气体之后所生成的上述响应曲线不同，这是传感器在第一次暴露于气体后生成的。本专利申请所使用的“第一次暴露”被认为是在传感器长时间未感测气体后，传感器第一次暴露于气体中。该长时间段可以短至四(4)周，或者甚至更长。这样，最快的合格响应曲线可以选自这些响应曲线中的一条，以用于将其与气体传感器组件22的响应对比，从而达到验证合格性能范围的上限的目的。作为另外一种选择，可以根据实际的气体传感器组件22先前的验证响应来生成传感器响应曲线图，而不是与一组类似的传感器比较。

如上所述，认为曲线1202_a所表示的响应接近正常运行的气体传感器的最快响应。据信这适合用于验证气体传感器组件22。根据此实施例，曲线1202_a已用于定义预定上升率值来进行比较，以达到验证目的。这样将设定合格气体监测器性能的两个界限中的一个。预定上升率值是在气体传感器值达到30ppm的读数或阈值(阈值是待测气体传感器组件22的验证等级)后，经过预定的时间(如一(1)分钟)后获得的。响应曲线1202_a上的点1204表示在达到阈值之后，经过预定时间(即1min)后的传感器读数。例如，点1204处的值的读数为约427ppm。这是在读取30ppm(气体传感器组件的验证值或阈值)之后60秒的读数值。预定的上升率值是通过用427ppm减去30ppm(气体传感器组件22的验证值或阈值)而计算出的。经过此计算，差值为397ppm。因为预定的时间间隔为一(1)分钟，所以上升率为397ppm/min。可以使用其他合适的时间间隔来确定倾斜度。

如果我们使用的安全系数为150％，则最大上升率为(427-30)*1.5＝596ppm/min。这已经接近600ppm/min。根据本发明，合格的安全系数值可以在大于或小于150％的范围之内。用于定义最快响应曲线的界限的安全系数值考虑到了影响传感器响应时间的已知可变因素。这样，预定的上升率值将不会在实际上不存在读数时产生失效读数。应当理解，可以使用大范围内的合格安全系数值，并且这些实例不应视为限制。

图11表示根据本发明的另一个测试流程1100。本发明提供了实施例，其中第一和第二预定上升率值用于定义气体监测器装置12的合格验证性能的界限或范围。测试流程1100与上述测试流程1000类似。具体地讲，框1102-1122所执行的流程与相应的框1002-1022中如上所述的流程基本相同。因此，本文没有论述框1102-1122的功能。测试流程1100与测试流程1000的差别体现在框1124中，第一和第二预定上升率用于定义合格验证性能的上下界限或范围。因此，测试模块应用程序924包含框1124的功能，将在下文中以图12为背景对该框进行描述。在决策框1124中，本发明的测试模块应用程序926用于预测气体传感器组件的最低浓度响应在1min之后是否至少达到合格性能范围的一个限度或界限(如，视为合格的最慢响应)的第一预定上升率参数值(如70ppm/min)，以及它是否没有超过合格性能范围的另一个限度或界限(如，视为合格的最快响应)的第二预定上升率值600ppm/min。因此，测试模块应用程序926确定监测器在短的时段内是否可操作，而不必一定要按典型的测试周期进行测试。例如，若浓度为400ppm，则测试可以在约1-1/2min或少于1-1/2分钟的时间内完成。如果执行平衡测试，如上所述，那么在本图示实施例中所使用的气体传感器上，传感器可以在约4.5至约5分钟的时间(或者大约至少多300％的时间)内完成验证。从而，本发明的测试显著减少了测试时间。

因此，如果框1124中确定为肯定的(“是”)，那么气体监测器装置12“通过”测试流程1100。换句话说，要实现通过状态，测试期间的上升率值必须至少达到70ppm/min并且不得超过600ppm/min。另外，如果测试模块应用程序926确定气体监测器装置12没有超过600ppm/min，那么测试流程1100进入故障框1108，从而测试流程1100结束。这表明气体监测器装置12没有通过或完成本发明的测试，因为与合格气体监测器性能的界限相比较，其响应过快或过慢。

上述实施例已经按照特定的实施顺序进行了描述，应当理解，这种操作顺序可以改变并且仍然在本发明的范围之内。例如，图示实施例论述了一组测试方案，其中在施加测试气体以获取第一个读数之前，必须先符合气体监测器的最低验证值要求。应当理解，对于进行气体传感器组件的测试的人员来说，可以不必遵循这样的预备工序。另外，可以添加其他工序。

在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可对本发明进行各种修改和更改。因此，本发明并不限于上述实施例，而是受以下权利要求书及其任何等同物限定。

Claims

1.一种流体连接装置，包括：

本体，其可以可拆卸地连接至气体监测器，以便在连接到所述气体监测器上时布置在所述气体监测器的壳体的内部；以及，

流体通道，其由所述本体承载并具有气体传输开口，当所述气体传输开口连接到所述气体监测器上时，所述气体传输开口用于向所述气体监测器的气体传感器内部直接传输测试气体。

2.根据权利要求1所述的流体连接装置，其中在连接所述本体时，所述气体传输开口与所述气体传感器大致对齐。

3.根据权利要求1所述的流体连接装置，其中所述流体通道在所述本体内部形成。

4.根据权利要求3所述的流体连接装置，其中所述流体通道具有第二开口，在连接所述本体时该第二开口位于所述气体监测器外部，由此可以将所述第二开口连接至测试气体源。

5.根据权利要求1所述的流体连接装置，其中所述本体具有凹陷部分，该凹陷部分被构造为有利于将所述气体传输开口相对于所述气体传感器间隔开，以及通过提供间隙来避免密封所述气体传输开口。

6.根据权利要求1所述的流体连接装置，其中所述本体具有一个部分，该部分带有适于接合所述气体监测器的表面的至少一个凸起，用以限制所述本体相对于所述气体监测器的壳体的位移，并且有利于所述本体连接至所述气体监测器。

7.根据权利要求1所述的流体连接装置，其中所述本体包括适于接合所述气体监测器的表面的至少第一终止区段，用以限制所述本体相对于所述气体监测器的壳体的位移，并且有利于所述本体连接至所述气体监测器，以及有利于将所述气体传输开口相对于所述气体传感器对齐。

8.根据权利要求7所述的流体连接装置，其中所述本体包括适于接合所述气体监测器的内部部分的至少另一个终止区段，用以至少限制所述本体相对于所述气体监测器的旋转位移。

9.根据权利要求1所述的流体连接装置，其中所述本体还包括：凹陷部，其邻近所述流体通道的一部分形成于所述本体的长度的中间，用于从所述流体通道接收测试气体，并且邻近所述气体传输开口，由此测试气体能够流向所述气体传输开口；以及气体密封构件，其密封所述凹陷部以确保测试气体不会泄漏，并确保测试气体流向所述气体传输开口。

10.根据权利要求5所述的流体连接装置，其中所述凹陷部分包括坡道部分，该坡道部分适于避免所述气体传感器卡住所述本体，以及在所述气体传输开口与所述气体传感器之间提供间隙以避免密封所述气体传输开口。

11.根据权利要求4所述的流体连接装置，其中所述本体具有限定所述第二开口的管钩。

12.一种气体监测器系统，包括：气体监测器装置；流体连接装置，用于将测试气体源流体连接至所述气体监测器装置；所述气体监测器装置包括：机罩；和位于所述机罩内的电子控制组件；所述电子控制组件包括气体传感器，所述气体传感器用于提供其附近的气体的读数；所述流体连接装置包括：本体，其可以可拆卸地连接至所述气体监测器装置，并在连接到所述气体监测器装置上时布置在所述机罩内部；以及流体通道，由所述本体承载并具有开口，该开口用于向所述气体传感器直接传输测试气体。

13.根据权利要求12所述的系统，其中在连接所述本体时，所述气体传输开口与所述气体传感器大致对齐。

14.根据权利要求12所述的系统，其中所述流体通道在所述本体内部形成。

15.根据权利要求14所述的系统，其中所述流体通道具有第二开口，在连接所述本体时该第二开口位于所述气体监测器的外部。

16.根据权利要求12所述的系统，其中所述本体具有凹陷部分，该凹陷部分被构造为能有利于将所述气体传输开口相对于所述气体传感器间隔开，以及通过提供间隙来避免密封所述气体传输开口。

17.根据权利要求12所述的系统，其中所述本体具有一个部分，所述部分带有适于接合所述机罩的表面的至少一个凸起，以限制所述本体相对于所述机罩的位移，并且有利于所述本体连接至所述气体监测器。

18.根据权利要求13所述的系统，其中所述本体包括适于接合所述气体监测器的表面的至少第一终止区段，用于限制所述本体相对于所述机罩的位移，并且有利于所述本体连接至所述气体监测器，以及有利于将所述气体传输开口相对于所述气体传感器对齐。

19.根据权利要求16所述的系统，其中所述本体包括适于接合所述气体监测器的内部部分的至少另一个终止区段，用于至少限制所述本体相对于所述气体监测器的旋转位移。

20.根据权利要求12所述的系统，其中所述本体还包括：凹陷部，其邻近所述流体通道的一部分形成于所述本体的长度的中间，用于从所述流体通道接收测试气体，并且邻近所述气体传输开口，由此测试气体能够流向所述气体传输开口；以及气体密封构件，其密封所述凹陷部以确保测试气体不会泄漏，并确保测试气体流向所述气体传输开口。

21.根据权利要求16所述的系统，其中所述凹陷部分包括坡道部分，该坡道部分适于避免所述气体传感器卡住所述本体，以及在所述气体传输开口与所述气体传感器之间提供间隙，并通过提供间隙来避免密封所述气体传输开口。

22.根据权利要求15所述的系统，其中所述本体具有限定所述第二开口的管钩。

23.一种测试气体监测器的方法，该方法包括：

提供气体监测器装置，该气体监测器装置包括机罩和位于所述机罩内的气体传感器；

提供流体连接装置，所述流体连接装置用于将测试气体源流体连接至所述气体监测器；

将所述流体连接装置连接至所述气体监测器装置，以使所述流体连接装置位于所述机罩内并邻近所述气体传感器；以及，

将测试气体从所述流体连接装置施加至所述气体传感器，使得测试气体直接施加至所述气体传感器。

24.根据权利要求23所述的方法，其中提供所述流体连接装置的步骤包括：提供可以可拆卸地连接至所述气体监测器装置的本体，使得所述本体在连接至所述气体监测器装置时可布置在所述机罩的内部；以及提供流体通道，所述流体通道由所述本体承载并具有与所述气体传感器对齐的开口，用于向所述机罩的所述气体传感器内部直接传输测试气体。

25.根据权利要求23所述的方法，其中所述施加测试气体的步骤包括将管子自测试气体源连接至所述本体。

26.根据权利要求23所述的方法，其中所述将所述流体连接装置连接至所述气体监测器装置的步骤包括将所述流体通道的开口相对于所述气体传感器对齐并与所述气体传感器间隔开。

27.一种测试套件，包括：

至少一个管子元件；以及流体连接装置，其适于将测试气体源连接至气体监测器；所述流体连接装置包括：本体，其可以可拆卸地连接至气体监测器，以便在连接至所述气体监测器时布置在所述气体监测器的壳体的内部；以及流体通道，其由所述本体承载并具有气体传输开口，当所述气体传输开口连接到所述气体监测器上时，所述气体传输开口用于向所述气体监测器的气体传感器内部直接传输测试气体。

28.根据权利要求27所述的测试套件，还包括：

将连接至所述管子元件的调节器；和作为测试气体源的气体罐。

29.根据权利要求27所述的测试套件，其中在连接所述本体时，所述气体传输开口与所述气体传感器大致对齐。

30.根据权利要求27所述的测试套件，其中所述流体通道在所述本体内部形成。

31.根据权利要求30所述的测试套件，其中所述流体通道具有第二开口，在连接所述本体时该第二开口位于所述气体监测器外部，以便可以将所述第二开口连接至所述测试气体源。

32.根据权利要求27所述的测试套件，其中所述本体具有凹陷部分，该凹陷部分被构造为能有利于将所述气体传输开口相对于所述气体传感器间隔开，以及通过提供间隙来避免密封所述气体传输开口。

33.根据权利要求27所述的测试套件，其中所述本体具有一个部分，该部分带有适于接合所述气体监测器的表面的至少一个凸起，用以限制所述本体相对于所述气体监测器的壳体的位移，并且有利于所述本体连接至所述气体监测器。

34.根据权利要求28所述的测试套件，其中所述本体包括适于接合所述气体监测器的表面的至少第一终止区段，用以限制所述本体相对于所述气体监测器的壳体的位移，并且有利于所述本体连接至所述气体监测器，以及有利于将所述气体传输开口相对于所述气体传感器对齐。

35.根据权利要求33所述的测试套件，其中所述本体包括适于接合所述气体监测器的内部部分的至少另一个终止区段，用以至少限制所述本体相对于所述气体监测器的旋转位移。

36.根据权利要求27所述的测试套件，其中所述本体还包括：凹陷部，其邻近所述流体通道的一部分形成于所述本体的长度的中间，用于从所述流体通道接收测试气体，并且邻近所述气体传输开口，使得测试气体能够流向所述气体传输开口；以及气体密封构件，其密封所述凹陷部以确保测试气体不会泄漏，并确保测试气体流向所述气体传输开口。

37.根据权利要求27所述的测试套件，其中所述凹陷部分包括坡道部分，该坡道部分适于避免所述气体传感器卡住所述本体，以及在所述气体传输开口与气体传感器之间提供间隙，并通过提供间隙来避免密封所述气体传输开口。

38.根据权利要求31所述的测试套件，其中所述本体具有限定所述第二开口的管钩。