CN101965512A - 飞机机舱内气体识别鉴定方法和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的就是希望研发一种能够简单快速有效识别鉴定机舱内气体的方法，并且所使用的设备仪器体积轻巧，结构简单，操作方便。这可以通过在机舱进气端加装一个检测设备，并且通过数学运算分析检测设备所测得的结果来实现。该机舱内气体检测和识别方法以及相应所需使用的设备仪器用于识别和鉴定飞机机舱内的气体，特别可以用于识别机舱内的气味以及爆炸性气体和/或有害气体。
Description
技术领域
该发明涉及如权利要求1所描述的飞机机舱内气体检测和识别方法以及如权利要求13所描述的相应所需使用的设备。
该机舱内气体检测和识别方法以及相应所需使用的设备仪器用于识别和鉴定飞机机舱内的气体，特别是机舱内的气味以及爆炸性气体和/或有害气体。
背景技术
气味是指可以闻到的气体。由于气味是一种主观感觉，每个人对气味的感觉能力有所不同，因此在这里采用气味阈值，该阈值表示50％以上的受试人员都能感觉到这种气味。许多文献中都以表格形式给出了多种气味的气味阈值(气味物质的浓度)，例如，可以参考Mills，B.：Review of Methods of Odour Control，Filtration & Separation 2(1995)，第147-152页。
用于识别和鉴定机舱内气味以及爆炸性气体和/或有害气体的测量方法其测量精度必须在ppt-ppb范围。因此，广泛使用光谱仪来识别和鉴定这类气体。其中，离子淌度光谱仪，也称等离子体色谱仪，被广泛使用。因为与其它色谱仪，例如质谱仪，相比，离子淌度光谱仪无需外接一个真空泵用以建立一个真空环境以测定气体。因此，与其他类型的色谱仪相比，离子淌度光谱仪结构小巧简单并且相对价格低廉。
离子淌度光谱仪的应用范围十分广泛，从医学到产品监控，甚至军事领域都有所涉及。例如，医学上，可以用离子淌度光谱仪检测病人的呼气；在产品监控领域，可以用于监控咖啡烘焙房的质量；军事上，可以用于鉴定生化放射性武器。关于离子淌度光谱仪的介绍和使用有许多参考文献，例如G.A.Eicemanund Z.Karpas“Ion Mobility Spectrometry”(2nd.Edition，CRC，Boca Raton，2005)。
部分气味以及爆炸性和/或有害气体也可以使用以下这些测量系统进行测量。这些测量系统主要由一些单独的气体感应器组成，或者由不同的气体感应器组合构成。将各个气体感应器所获得的测量信号数据，与过去所测得或者所储存的信号数据进行比较，即可了解所测气体的情况。这里，可以使用光电传感器、电化电池和金属氧化物传感器作为检测器，也可以使用能输出二维信息(即光谱)的仪器设备作为检测器，例如，质谱仪，傅立叶变换红外光谱仪或离子淌度光谱仪。
一些简单的检测器，例如，光电传感器、电化电池以及金属氧化物传感器，由于它们在ppb范围和ppm范围对某些气体的检测灵敏度不够，因此不适用于某些气体的检测。此外，由于这些感应器对气体的选择性较差，因此无法保证能检测出某些有害气体。
US 2959677中对光电传感器的许多重要功能做了描述。借助一个紫外灯使需测试的气体电离，然后根据电化学方法测量可以进行识别。最主要的识别标志是需鉴定的化合物的电离电压。如果紫外线的能量比该化合物的电离能高，即可鉴定识别。但是这种方法的缺点是，许多有害物质无法通过此方法识别。此外，这种方法无法提供色谱信息。此方法另一个严重缺陷是，如果光电感应器的紫外灯被污染，就可能造成信号受到干扰而导致实验结果不准。
US 3631436中对金属氧化物传感器的许多重要功能做了描述。这种传感器能够与可氧化或可还原的气体发生反应。它的横向灵敏度相对较好，但是不适用于识别单独的气体，而且由于它的错报率过高也不适合作为报警器使用。金属氧化物感应器以气体出现后能迅速响应著称，但是它的缺点是衰减时间非常长。
电化电池的选择性虽然比金属氧化物传感器高，但由于它也会出现横向灵敏度问题，并且没有一种电化电池适用于所有物质，因此仍不能用于单一物质的鉴定。US 3925183中对电化电池的许多重要功能做了描述。
离子淌度光谱仪，也称等离子体色谱仪由来已久。和其它色谱仪相比，离子淌度光谱仪由于不需要装配活动的或者复杂的零部件，因此整个测量系统比较小巧，并且价格相对低廉。关于离子淌度光谱仪各个组成部分的说明可以参考US 3621240。离子淌度光谱仪利用的是各种离子其移动速度不同的原理。它主要由进气系统、离子源，这里常使用放射性Ni63薄膜作为离子源，以及离子飘浮管组成。设定压力下，由于不同离子的淌度不同，确定起始点后，可以借助电控栅栏实现对离子的分离，分离的离子所产生的微小电流将被测量传感器检测到。离子源中，大气压力下，主要是空气分子被电离，电离的空气分子继续电离水分子簇，其有时也被称为反应物离子。通过质子转化反应、电子转化反应或质子聚集反应，有害物质被电离。通过改变漂浮路径的极性可以在正电荷模式下检测到正离子，在负电荷模式下检测到负离子。
在一个可以移动的设备系统中，进气部分主要由一块膜构成。US 4311669中对离子淌度光谱仪的进气膜做了系统的描述。这种进气系统的优点是，由于进气膜的存在，大大降低了湿度、压力和温度等因素对测量信号的干扰影响，因此整个设备体积小巧并便于携带。但它的缺点是，进气膜会使测量系统的响应时间延长。
DE 102 35 612A1中记载了一种用于监控润滑油质量的方法以及相应所需的设备仪器。该方法中，首先从变速箱润滑油中取样或采集润滑油中挥发的气体作为样品，然后通过离子淌度光谱仪进行检测，确定分析样品的气相中是否存在比润滑油更易挥发的物质。这里，需要分析样品中这些物质浓度的变化以及这些物质的变化，并以未使用过的润滑油的检测结果为标准进行比较分析，以确定润滑油老化的程度。离子淌度光谱仪的一侧通过取样管与变速箱连接，另一侧则与分析单元连接。
但是，此方法的缺点是，这种方法以及相应所需使用的设备仪器只能用于监控变速箱润滑油的质量，因为这里所使用的设备仪器只是针对变速箱润滑油进行了校准，因此无法识别检测变速箱润滑油以外的其它物质。因此该方法不适用于机舱内气体检测的需要，特别是无法用于检查飞机推进器的保养状态。
离子淌度光谱仪的最大缺点是等待时间较长，即开机后需要等待一段较长的时间才能重新开始测量。这是因为，离子淌度光谱仪的检测器在关机状态下会累积干扰物质，这些干扰物质必须先进行清理检测器才能重新使用。此外，另一个缺点是，如果短时间内剂量过高，则该系统需要十几分钟甚至几小时的时间进行清理。此外，由于离子淌度光谱仪所测得的光谱与浓度相关，这也是一种干扰因素。另外，离子淌度光谱仪的选择性比较小。这是因为，离子管中所发生的是竞争反应，因此离子管中需要检测到的有害物质经常无法被电离，因为也无法被检测到。例如，如果存在氨气，则许多质子亲和力较低的有害物质，例如，许多溶剂，光谱中根本无法识别是否存在。
另一方面，如果所用溶剂浓度过高(ppm范围)，则可能根本无法检测到需要检测的化合物。混合气体的光谱彼此重叠，这样会导致错报率上升。
此外，如果有害物质的质子亲和力较低或者电子亲和力较低，则无法检测到。
离子淌度光谱仪还有一个缺点，那就是它的测量范围有限。例如，如果使用β-射线，一般最多只有两个数量级，因此很难用于定量分析。
发明内容
因此，该发明的目的就是希望研发一种能够简单快速有效检测和识别机舱内气体的方法，并且所使用的设备仪器体积轻巧，可以手持，结构简单，操作方便，能够马上检测和确定所需要探测的气体。
权利要求1中所述的方法以及权利要求13中所述的设备仪器能很好的满足这些要求。从属权利要求2-12以及14-19中所述内容则是为了满足不同的检测目的所设计的。
新的机舱内气体识别和检测方法以及所需使用的设备仪器可以解决目前许多技术上的问题。
这种新发法的优点是，通过在机舱进气端加装一个检测设备，并且通过数学运算分析检测设备所测得的结果。这样可以快速、实时地检测和确定待测气体。
更具优势的是，如果将该方法中所采用的数学运算方法细分为校准和气体测量两类，这里，校准指将检测设备的检测范围根据气体种类划分，并确定相应的气体种类的测量极限值，而气体测量则指识别所测气体的种类及其浓度。由于校准时采用未知气体，因此需对检测设备练习测量，并将检测设备所测得的不同信号与极限值以成对的方式建立数据库，以确定每种气体种类的极限值。因此该方法可用于检测未知气体。这使得该方法的应用范围更广。
该方法还有一个很大的优点，即对于有气味的气体，也可以通过校准检测设备以检测未知气味。这里需要将检测设备所测得的不同信号与气味阈值以成对的方式建立数据库，以确定每种气体的极限值。这里通过使用气味阈值可以确保该方法可用于检测有异味的气体。
该方法的另一个优点是，如果气体测量过程中只选择识别某一种气体种类，则只通过该类气体的浓度来检测。这里，通过检测设备所测得的结果与之前所储存的检测结果之间比较，选择出待测的气体。
该方法还有一个优点，那就是，如果改变机舱进气口的吸气通道，或者通过改变吸气通道前的运行参数，可以推断吸气通道的吸气区域所测气体的来源，特别是能够推断出气体来源的种类及位置。例如，通过改变机舱内新鲜空气吸气通道或改变飞机推进器的运行参数，则可以推断位于吸气通道吸气区域的飞机推进器的保养状态。这样可以简便有效地确定气体出现的位置。由于机舱内通风系统中的气体大部分都循环流通，如果有意识的关闭机舱排气通道，同时关闭新鲜空气的进气，这样就可以在通风系统循环运行模式下，确定机舱内气体或气味的来源位置或者排除气体或气味来自于机舱的可能性。这样不仅可以确定机舱内气味的来源，还可以确定机舱内是否发生火灾，特别是机舱内饰板下的电线是否燃烧。机舱通风系统中不循环流通的那部分新鲜空气，通过飞机推进器进入到机舱内部，这样可以通过改变机舱内新鲜空气的吸气通道推断位于吸气通道吸气区域的飞机推进器的保养状态。如果所测得气体的浓度或者气味浓度超过气味阈值或超过气味阈值的上限或下限，会给机舱内的乘客带来很大的不适，这样，等这架飞机下次停机时须对飞机推进器的进气通道以及所检测到的有问题的飞机推进器进行保养并对相应的泄露的地方进行密封。
该方法采用人工神经网络对检测设备的测量范围根据气体种类进行划分(主要采用柯能(Kohonen)网络)，采用人工神经网络确定各种气体种类的极限值(主要采用多层感知器网络)。这里，人工神经网络特别适用于样品的识别并且测量误差很小。
该方法还可以使用供给泵吸取待测气体并通过分流管分流，然后输送到相互并联的离子淌度光谱仪、电化电池以及光电传感器和/或两个金属氧化物传感器中。这样气体识别范围以及该方法的运用范围得以扩展，进一步可以用于检测复杂的混合气体。即可以同时检测和识别混合气体中所含的多种不同气体。
这种方法中，也可以选择在需要测量的气体输入到离子淌度光谱仪、电化电池、光电传感器及金属氧化物传感器之前，也可替换的在只输入到离子淌度光谱仪之前，混入一定量的参照气体，参照气体的流量开始时可以尽可能的大，然后慢慢降低。这里，可以根据离子淌度光谱仪、电化电池、光电传感器及金属氧化物传感器的测量信号调节参照气体的剂量。例如，可以直接利用金属氧化物传感器的相对信号高度来调节供给泵的流量，如果金属氧化物传感器的测量信号需提高，则暂时提高供给泵的流量，如果金属氧化物传感器的测量信号需降低，则暂时降低供给泵的流量，和/或利用离子淌度光谱仪所测得的信号调节参照气体流量的绝对范围。方法是，利用一段较长的时间内所测得的信号的绝对信号高度来进行粗略的调节，主要是调节参照气体供给流量的最大和最小范围。通过这种方法可以避免传感器中毒因此对传感器起到了一种保护作用，这样该方法的运用范围又得到了进一步的扩展。作为参照气体，可以采用活性炭过滤的空气，也可以使用经过特殊物质净化的空气，即所谓的掺杂气体。
该方法也可以采用离子淌度光谱仪与光电传感器的组合，用于检测芳香化合物；采用离子淌度光谱仪和电化电池的组合检测某些物质，例如，光气；采用离子淌度光谱仪和金属氧化物传感器的组合检测碳水化合物或一氧化碳等。
采用这种新方法检测和识别机舱内气体还具有以下优点。检测设备外表只有一个吸气管接头、一个排气管接头和一个操作和显示单元，检测设备内部，吸气管接头和排气管接头之间安装一个离子淌度光谱仪和一个供给泵以及一台电子计算器。供给泵的吸气侧通过一根气体导管与离子淌度光谱仪相连，通过另一根气体导管与进气管接头相连，并与大气相通。此外，计算器与离子淌度光谱仪之间通过一根导线相连，并通过另一根导线与操作和显示单元连接。因此整个用于机舱内气体检测和识别的设备就体积小巧，便于携带，并且结构简单。特别值得注意的是，所述离子淌度光谱仪至少还可以与一个光电传感器、一个金属氧化传感器和/或一个电化电池并联连接，这里，光电传感器还可以与金属氧化物传感器串联连接。采用这种连接方式，可以确保能在第一时间内检测识别到气体，并且设备能在很短的时间内完成测量。
该方法中，计算器中集成了数学算法用于校准测量范围以及气体测量也是一大优点。这里校准测量范围指根据气体种类对测量范围进行划分并确定相应的气体种类的极限值。气体测量则指气体识别及气体浓度测量。
该测试设备可以固定在机舱进气端，也可以不固定，这也是该方法的优点。如果检测设备不固定，则可以方便地确定机舱内气体来源的位置，也可以在机舱外使用，例如，用于检测飞机下方或飞机推进器下方堆积的液体。
该方法中所使用的检测设备也可以由离子淌度光谱仪、电化电池、光电传感器和/或两个金属氧化物传感器构成，整个测量系统通过气体导管与供给泵连接。这里，离子淌度光谱仪、电化电池、光电传感器、金属氧化物传感器之间相互串联以控制供给泵输入的参照气体的剂量。检测设备与电子计算器及一个操作和显示单元连接，该单元可以以图形和声音的形式输出报警信号。
附图说明
这种新的气体检测和识别设备以及相应的检测和识别方法将通过以下三个实例加以具体说明。
图1为实例一的设备结构示意图；
图2为实例二的设备结构示意图；
图3为实例三的设备结构示意图；
图4为机舱内气体检测过程的简易流程示意图。
附图标记说明
1 检测设备 2 供给泵
3 离子淌度光谱仪 4 计算器
5 操作和显示单元 6 气体导管
7 排气管接头 8 气体导管
9 气体导管 10 进气管接头
11 导线 12 导线
13 光电传感器 14 金属氧化物传感器
15 电化电池 16 分流管
17 供给泵 18 进气管接头
19 进气排气口 20 机舱
21 飞机推进器I 22 飞机推进器II
23 飞机推进器III 24 飞机推进器IV
25 气体种类识别系统
26 气体种类A的气体或气味浓度测定系统
27 气体种类B的气体或气味浓度测定系统
28 气体种类C的气体或气味浓度测定系统
29 气体种类D的气体或气味浓度测定系统
具体实施方式
实例一(参见图1)中，整个气体检测设备1由一台供给泵2、一台离子淌度光谱仪3、一台电子计算器4以及一个操作和显示单元5构成。
该设备中，供给泵2的排气侧通过一根气体导管6与一个排气管接头7连接并与大气相通，供给泵2的吸气侧则通过另一根气体导管8沿着排气的方向与离子淌度光谱仪3连接，离子淌度光谱仪3通过气体导管9沿进气方向与进气管接头10连接。
计算器4通过导线11与离子淌度光谱仪3连接，通过导线12与操作和显示单元5连接。
操作和显示单元5可以以图像或声音的形式显示测量结果。操作和显示单元5中包含许多设备操控元件，例如，开关、启动/停止按钮，以用于手动控制测量过程。
实例二(参见图2)，与实例一相比增加了一个光电传感器13，两个金属氧化物传感器14以及一个电化电池15。
这里，光电传感器13与金属氧化物传感器14以及电化电池15，与离子淌度光谱仪3并联。所述并联由两根气体导管8和9分别通过两个分流管16实现。此外，光电传感器13、金属氧化物传感器14以及电化电池15通过导线11与计算器4连接。
也可以进一步设想，金属氧化传感器14也可以换成由同种传感器或者由不同传感器所组成的传感器组。
实例三(参见图3)中又增加了一个供给泵17用于控制参照气体的剂量。该供给泵17通过另一个分流管16直接从进气管接头10的后方与气体导管9相连。使用供给泵17可以将参照气体经过进气管接头18输入到离子淌度光谱仪3、光电传感器13、金属氧化传感器14以及电化电池15中。
当然，图3所示的供给泵17也可单独与离子淌度光谱仪一起使用(不使用其它传感器等)，用于控制参照气体的剂量。
以上三个实例中，计算器4的系统中都储存了多种不同的数学运算模式。这些数学运算模式用于校准和气体测量，校准包括根据气体种类划分检测设备1的测量范围并确定各种气体种类的极限值，气体测量则包括气体种类识别以及气体浓度检测。检测设备1测量范围的划分(根据气体种类)以及各种气体相应极限值的确定需要使用人造神经网络，一般使用Kohonen网络来划分测量范围，使用多层感知器网络确定极限值。当然，原则上也可以使用任何其它人工神经网络或其它数学运算方法用于样品识别以及定量。
划分测量范围时，将检测设备1所获得的所有气体测量色谱根据气体种类区分，这里使用Kohonen网络，测量范围的划分在练习或学习阶段进行。在练习或学习阶段中，Kohonen网络每个神经元的权重函数会与练习或学习数据匹配。这里，通过检测设备1测量已知气体，并将测量信号与每种气体对应，并保存这些数据。结合这些数据，通过学习算法为Kohonen网络计算出气体种类，每种气体种类代表一种被测气体。
确定极限值时，每种气体种类至少确定一个极限值，因此需要用到多层感知器网络。这些极限值是指气味使人厌烦时的浓度和/或可能损害健康时的浓度。当然，对于可闻气体，也可以采用气味可闻阈值作为极限值使用。
确定每种气体的极限值同样在多层感知器网络的练习或学习阶段完成，但是需要对每种气体进行归类。这里，首先通过检测设备1测量一定量的已知气体，所测得的信号以及相应的气体浓度将储存到数据库中。结合这些数据，通过学习算法完成对气体极限值的归类。
这里采用高斯误差函数作为学习算法用于划分检测设备1的测量范围(根据气体种类)以及确定相应的极限值。当然，也可以使用其它合适的误差最小化算法。
通过以下两个实例将具体说明这种新的设备是如何检测识别机舱内气体的。
检测设备1，如图2中所示，由离子淌度光谱仪3、光电传感器13、两个金属氧化物传感器14以及一个电化电池15构成，通过进气管接头10固定在机舱20内进气端的进气排气口19的前方，这样就能确保只有空气或进气排气口19中的气体可以进入进气管接头10。
测量过程中，通过供给泵2吸入待测量的气体，然后经过气体导管9的进气管接头10以及分流管16分别被传输到离子淌度光谱仪3、电化电池15，然后陆续传输到光电传感器13以及金属氧化物传感器14。离子淌度光谱仪3、电化电池15以及光电传感器13之后的各股气流将通过分流管16重新汇总在一起，并通过气体导管9与供给泵2相通。
电子计算器4分别处理离子淌度光谱仪3、电化电池15、光电传感器13以及金属氧化物传感器14所测得的数据，并通过操作和显示单元5以图形或声音的形式显示测量结果。
例如，在离子淌度光谱仪3中，可以只采用反应物离子峰前和峰后的整合的测量信号。由于该系统不仅在负电荷范围可以工作，也可以在正电荷范围工作，因此共有4个测量信道可以使用。再加上电化电池15、光电传感器13以及金属氧化物传感器14所测得的信号，在前述的结构中可具备8个测量信道。当然，如果将离子淌度光谱仪3所测得的光谱进一步细分，则可以获得更多的信道以用于分析。
这些信道可以作为输入信号以用于之后的样品识别。当然，分析离子淌度光谱时注意，只有光谱中出现的分离的峰才能作为参考用于之后的分析。
这里也可以使用简单的距离分级，例如，欧几里德(Euclid)距离分级，判别分级或神经网络。
将离子淌度光谱仪3所测得的信号作为时间的函数，也是一种光谱形式。
实例三(图3)中，检测设备1可以通过另一个供给泵17(用于混合参照气体)与气体导管9连接，这里，需混合的参照气体同样通过之前所提到的供给泵2吸入。为了保护离子淌度光谱仪3，电化电池15，光电传感器13以及金属氧化物传感器14，检测设备1主要测量参照气体。如果测量信号过小，可以降低供给泵17的供给剂量以提高混合气体中所需测量气体的含量。参照气体的剂量可以根据逐级调整的方法调节，也可以参考传感器的测量信号来调节。
也可以考虑，在所需测量气体快传输到离子淌度光谱仪3之前才混入参照气体，而其他检测器，即电化电池15、光电传感器13以及金属氧化物传感器14，所测量的气体不用参照气体稀释。
还可以考虑，不使用检测设备1时，可以将其放置在一个特殊的准备台上。准备合的供给泵不断将参照气体输入到检测设备1，这样就可以避免检测设备1中附着上干扰物质，并且确保检测设备1在几分钟之内就可以继续使用。此外，准备台同时也可用于蓄电池充电，和读取储存在检测设备1中的测量数据。
使用这种新的检测设备测量机舱内气体时，可以通过调节机舱内的进气情况确定吸气通道吸气区域中所抽取气体样品的来源，特别是确定气体来源的种类和位置。
如图4所示，检测设备1固定在机舱20通风系统的进气排气口19中。机舱内出现不良气体或不良气味时，测量过程如下：
吸入机舱20中的进气被检测设备1的进气管接头10吸入设备中，进气中包含一部分空气，其分别来自飞机推进器21、22、23、24，并且经过每个推进器进入到进气中的空气量相同。
如果出现异味或者异样气体，校准过检测设备1进行气体测量首先通过计算器4对气体进行识别，以确定所测气体的种类。例如，可能是以下这些气体种类：
-推进器机油和润滑油(气体种类A)，
-燃油(气体种类B)，
-飞机推进器所产生的废气(气体种类C)，
-火灾气味，主要是一氧化碳、二氧化碳以及未完全燃烧所产生的化合物(气体种类D)。
以上每种气体种类都规定了相应的气体或气味浓度。这里，推进器机油和润滑油，还可以再细分成更多气体种类。以上所提及的气体共分4个种类，因此需有四种不同的评分系统。每种气体种类都配有相应的气体或气味浓度测定系统，即：
-气体种类A的气体或气味浓度测定系统26，
-气体种类B的气体或气味浓度测定系统27，
-气体种类C的气体或气味浓度测定系统28，
-气体种类D的气体或气味浓度测定系统29。
如果识别出所测气体属于气体种类A，即推进器机油和润滑油，则首先可以确定该种气体来自于飞机推进器，继而确定需检查所有飞机推进器21、22、23、24还是其中的某个或某几个。如果测量结果超过推进器机油和润滑油的气味阈值，对乘客来说这种气味肯定会造成很大的不适感。
受容积限制，机舱内的通风情况可能不够，因此无法散出气味，所以机舱内不允许出现或怀疑出现推进器机油或润滑油的气味。尽管操作和显示单元5上立即会显示所测气体的种类及浓度，还是需立即检查或用排除法确定飞机推进器21、22、23、24中哪个或哪些推进器是所测气体的来源。
这里，可以调节飞机推进器21和24的转速，使其一致，或者调节飞机推进器22和23的转速，使其一致。如果将飞机推进器21和24的转速调节至相同，则需打开飞机推进器21的进气并关闭飞机推进器24的进气。通过使用检测设备1测量飞机推进器21的进气可以测定进气中是否含有上述所指的气体种类以及该气体的浓度。这里首先通过气体种类识别系统25对检测信号进行分析。如果识别出所测气体的种类是气体种类A“推进器机油和润滑油”，则通过气体种类A的气体或气味浓度测定系统26确定浓度。
然后打开飞机推进器24的进气并关闭飞机推进器21的进气。理论上，人体这时会感觉到气味的存在，但是却无法确定浓度的等级。由于人的鼻子闻到气体后第一感觉保持，此后无法再感觉到相同浓度的同类的气体。
因此只有通过检测设备1才能确定飞机推进器24的进气的种类和浓度。
之后对飞机推进器22和23采用同样的方法进行。
检测结束后，可以通过分析检测设备1所测得结果了解进气中所测得的气体来自哪里、属于哪种气体种类以及气体浓度是多少。
这里也可以考虑，不通过关闭和打开单个推进器的进气来提高气味浓度，而是通过将单个推进器从怠速状态调节到高转速状态以提高带气味的化合物的浓度。如果推进器损坏，带气味的气体浓度会明显增高，或者润滑油/液压油的浓度明显增高。
气味的浓度通常低于人类可以闻到的气味的阈值，因此人类主观的印象可能影响检测结果。通过飞机推进器21、22、23、24输入进气并借助检测设备1持续测定进气的情况可以识别气体浓度的变化(增加/降低)。
根据检测设备1所测得的结果分析气体种类及浓度时，经常可以测到某些可能导致机舱20内异味和/或人类无法察觉的气味，这些气体或气味浓度同样也反映推进器的状态，因此如果在这些气体被乘客感受到之前就可以检测到，则可以预计将来某个飞机推进器是否会出现问题。
如果检测设备固定在机舱20的通风系统进气排气口19中，则需外接一个操作和显示单元与计算器4和/或操作和显示单元5连接，这个外接单元可以安装在飞行员驾驶舱内。
如果检测设备不固定(便携式)，则通过在不同的地方进行测量可以确定气体和气味的来源位置。
例如，可以通过在机舱饰板周围移动检测设备确定机舱饰板下方的线路是否有问题。
便携式的检测设备1还可以用于检测未知液体。例如，机舱内的或者机舱外，飞机下方堆积的液体等。
该检测设备1可以单独使用，也可以与差分电迁移率粒径谱仪(DMS)或者高场不对称波形离子迁移谱仪(FAIMS)或者其他合适的检测器连接用于气体检测。
Claims (19)
1.飞机机舱内气体识别鉴定的方法，其特征在于，在机舱(20)的进气口安装一个检测设备(1)，并对检测设备(1)所测得的结果采用数学算法进行分析。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数学算法分为两种：校准和气体测量，包括，
-校准是将检测设备(1)的测量范围根据气体种类划分，确定每种气体的极限值，以及
-气体测量包括气体种类识别以及气体浓度。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述检测设备(1)针对未知气体的校准，包括，检测设备(1)练习测量未知气体，然后将检测设备(1)所测得的测量信号与相应的极限值构成一组数据，然后建立数据库，以确定每种气体种类的极限值。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述校准检测设备(1)针对可闻气体的未知气味的校准，包括，需将检测设备(1)所测得的测量信号与相应的气味阈值构成一组数据，然后建立数据库，以确定每种气体种类的极限值。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述气体测量中识别出气体的种类后，进行测量时选择该种气体，然后测量该种气体的浓度，包括，通过比较检测设备(1)所测得的结果与之前所测得的结果可以确定所测气体的浓度。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，通过改变机舱进气口的吸气通道，或者通过改变吸气通道前运行参数以确定吸气通道吸气区域所测得气体的来源，特别是气体来源的种类及位置。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，通过改变机舱新鲜空气的吸气通道，或者通过改变飞机推进器的运行参数，确定位于飞机推进器的吸气通道中吸气区域的保养情况。
8.根据权利要求2-7中任意一项所述的方法，其特征在于，
-对检测设备(1)的测量范围根据气体种类划分，采用人造神经网络，特别是Kohonen网络，
-确定每种气体种类的极限值，采用人造神经网络，特别是多层感知器网络。
9.根据前述权利要求中的任意一项，其特征在于，借助供给泵(2)吸入待测量的气体，并通过分流管(16)分流，然后输入到相互并联的一个离子淌度光谱仪(3)、一个电化电池(15)、一个光电传感器(13)和/或两个金属氧化物传感器(14)中。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，待测量的气体输入到离子淌度光谱仪(3)、电化电池(15)、光电传感器(13)及金属氧化物传感器(14)之前，也可替换的只在输入到离子淌度光谱仪(3)之前，混入一定量参照气体，混入参照气体时，开始的流量尽可能最大，然后逐渐降低。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，根据离子淌度光谱仪(3)、电化电池(15)、光电传感器(13)和/或金属氧化物传感器(14)的测量信号调节参照气体的剂量，方法如下：
-直接参考金属氧化物传感器(14)的相对信号高度调节供给泵的流量，如需提高金属氧化物传感器的测量信号，则暂时提高供给泵(17)的流量，如需降低金属氧化物传感器的测量信号，则暂时降低供给泵(17)的流量，
-参考离子淌度光谱仪(3)的测量信号调节参照气体流量的绝对范围，具体方法是，采用一段较长时间内所测得的绝对信号高度为参考，调整通过供给泵输送的参照气体的气流量的最大和最小范围。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，采用离子淌度光谱仪(3)和光电传感器(13)的组合检测需测量的气体中的芳香化合物，进一步的采用离子淌度光谱仪(3)和电化电池(15)的组合检测所测气体中单独的物质，例如光气，进一步的采用离子淌度光谱仪(3)和金属氧化物传感器(14)的组合检测所测气体中的碳水化合物或一氧化碳。
13.机舱内气体识别鉴定的设备，其特征在于，该检测设备(1)外部有一个进气管接头(10)，一个排气管接头(7)及一个操作和显示单元(5)，检测设备(1)内部，进气管接头(10)和排气管接头(7)位置之间安装一个离子淌度光谱仪(3)、一个供给泵(2)及一台电子计算器(4)。
14.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，
-供给泵(2)吸气侧通过一根气体导管(8)与连接有另一根气体导管(9)与进气管接头(10)的离子淌度光谱仪(3)连接，排气侧则通过一根气体导管(6)与排气管接头(7)连接并与大气相通，并且
-计算器(4)通过导线(11)与离子淌度光谱仪(3)电气连接，通过导线(12)与操作和显示单元(5)电气连接。
15.根据权利要求14所述的设备，其特征在于，检测设备(1)中具备至少一个光电传感器(13)、至少一个金属氧化物传感器(14)和/或至少一个电化电池(15)，并且，每个光电传感器(13)，金属氧化物传感器(14)和/或每个电化电池(15)都与离子淌度光谱仪(3)并联。
16.根据权利要求15所述的设备，其特征在于，光电传感器(13)与金属氧化物传感器(14)串联。
17.根据权利要求13-16中任意一项所述的设备，其特征在于，计算器(4)中储存的数学算法可以用于校准和气体测量，
-校准指将检测设备(1)的测量范围根据不同的气体种类进行划分，确定每种气体种类的测量极限值，以及
-气体测量指识别气体种类并确定气体浓度。
18.根据权利要求13-17中任意一项所述的设备，其特征在于，检测设备(1)固定安装在机舱进气端或可移动。
19.根据权利要求13-18中任意一项所述的设备，其特征在于，检测设备(1)由离子淌度光谱仪(3)、电化电池(15)、光电传感器(13)和/或两个金属氧化物传感器(14)构成，检测设备通过气体导管(8，9)与供给泵(2)连接，离子淌度光谱仪(3)、电化电池(15)、光电传感器(13)和/或两个金属氧化物传感器(14)之间相互串联以控制供给泵(17)输入参照气体的流量，检测设备还与电子计算器(4)以及一个操作和显示单元(5)连接，操作和显示单元可以通过图形或声音形式发出报警信号。
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