CN102597756B - 包括一体支撑结构的可燃气体传感器以及具有多个活性元件的可燃气体传感器 - Google Patents
包括一体支撑结构的可燃气体传感器以及具有多个活性元件的可燃气体传感器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102597756B CN102597756B CN201080049140.8A CN201080049140A CN102597756B CN 102597756 B CN102597756 B CN 102597756B CN 201080049140 A CN201080049140 A CN 201080049140A CN 102597756 B CN102597756 B CN 102597756B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- combustible gas
- support component
- component
- gas sensor
- transport element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 49
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 7
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- HWLDNSXPUQTBOD-UHFFFAOYSA-N platinum-iridium alloy Chemical class [Ir].[Pt] HWLDNSXPUQTBOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 6
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910000566 Platinum-iridium alloy Inorganic materials 0.000 claims description 5
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 5
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 5
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 claims description 5
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 5
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- PXXKQOPKNFECSZ-UHFFFAOYSA-N platinum rhodium Chemical compound [Rh].[Pt] PXXKQOPKNFECSZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910000629 Rh alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 63
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 description 13
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 10
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 9
- 230000004044 response Effects 0.000 description 8
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 7
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 description 7
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 6
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000004873 anchoring Methods 0.000 description 5
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N Acetaminophen Chemical compound CC(=O)NC1=CC=C(O)C=C1 RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001080 W alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 2
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 230000009970 fire resistant effect Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- ZONODCCBXBRQEZ-UHFFFAOYSA-N platinum tungsten Chemical compound [W].[Pt] ZONODCCBXBRQEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 239000005297 pyrex Substances 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001182 Mo alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001260 Pt alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012494 Quartz wool Substances 0.000 description 1
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052770 Uranium Inorganic materials 0.000 description 1
- QXZUUHYBWMWJHK-UHFFFAOYSA-N [Co].[Ni] Chemical compound [Co].[Ni] QXZUUHYBWMWJHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000003467 diminishing effect Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 210000004209 hair Anatomy 0.000 description 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000002779 inactivation Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000006213 oxygenation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 230000002277 temperature effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
- G01N27/14—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of an electrically-heated body in dependence upon change of temperature
- G01N27/16—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of an electrically-heated body in dependence upon change of temperature caused by burning or catalytic oxidation of surrounding material to be tested, e.g. of gas
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/416—Systems
- G01N27/4162—Systems investigating the composition of gases, by the influence exerted on ionic conductivity in a liquid
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
- G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
- G01N33/0011—Sample conditioning
- G01N33/0016—Sample conditioning by regulating a physical variable, e.g. pressure or temperature
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
- G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
- G01N33/0027—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
- G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
- G01N33/0027—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
- G01N33/0031—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector comprising two or more sensors, e.g. a sensor array
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
- G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
- G01N33/0027—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
- G01N33/0036—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector specially adapted to detect a particular component
- G01N33/0047—Organic compounds
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
- G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
- G01N33/0073—Control unit therefor
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/22—Fuels; Explosives
- G01N33/225—Gaseous fuels, e.g. natural gas
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
一种可燃气体传感器包括至少第一感应元件，第一感应元件包括与电子电路电连接的第一传导元件，第一传导元件具有例如小于20μm的平均直径。可燃气体传感器进一步包括第一支撑元件，第一支撑元件具有第一锚固端、第二锚固端以及在第一锚固端和第二锚固端之间的延伸中间部分，延伸中间部分为第一传导元件提供支撑。另一可燃气体传感器包括第一感应元件和第二感应元件。第一感应元件包括第一催化剂负载构件，第一催化剂负载构件具有小于具有500μm直径的球体的体积。第二感应元件包括第二催化剂负载构件，第二催化剂负载构件具有小于具有500μm直径的球体的体积。可燃气体传感器进一步包括电子电路，该电子电路适于在第一模式和第二模式之间循环，在第一模式下，第一感应元件在较高功率模式下运行并且第二感应元件在较低功率模式下运行，在第二模式下，第二感应元件在较高功率模式下运行并且第一感应元件在较低功率模式下运行。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求美国临时专利申请序列号61/256,749的权益，其公开内容通过引用并入本文。
背景技术
除非在此文件中明确指出，否则本文中所使用的术语不旨在限制为任何特定的狭窄释义。本文中阐述的标记可有助于理解装置、系统和/或方法或背景技术。本文中所引用的任何参考文献的公开内容通过引用并入。
催化或可燃(易燃)气体传感器已使用多年，例如用于防止由于可燃或易燃气体的爆炸引起的事故。通常，可燃气体传感器通过可燃气体的催化氧化来运行。如图1A和图1B所示，常规的可燃气体传感器10通常包括封装在耐火(例如，氧化铝)珠30内的诸如铂元素线缆或线圈20等元件，耐火珠30中充满催化剂(例如，钯或铂)以形成活性或感应元件，活性或感应元件有时被称为pelement40、pellistor、检测仪或感应元件。在Mosely， P.T. and Toffeld，B.C.，ed.，Solid State Gas Sensors， Adams HilgerPress，Bristol，England(1987)可找到pelement和包括这种pelement的催化可燃气体传感器的详细讨论。在Firth，J.G.et al.，Combustion and Flame 21，303(1973)以及Cullis，C.F.，and Firth，J.G.，Eds.，Detection and Measurement of Hazardous Gases，Heinemann，Exeter，29(1981)中也对可燃气体传感器进行了概括性讨论。
珠30将对能够改变其输出的除了催化氧化之外的现象(即，改变珠上的能量平衡的任何现象)做出反应，并且因此在可燃气体浓度测量中产生误差。这些现象包括环境温度变化、湿度变化和压力变化。
为了使次级效应对传感器输出的影响最小化，可依照感应元件或pelement40的电阻相对于在非活性的补偿元件或pelement50中包含的基准电阻的变化来测量可燃气体的氧化率。两个电阻通常为诸如图1C中所示的惠斯通(Wheatstone)桥式电路等测量电路的部分。当可燃气体存在时横过桥式电路所显现的输出或电压提供了可燃气体浓度的测量。补偿pelement50的特性通常与活性或感应pelement40尽可能紧密地匹配。然而，补偿pelement50通常不载有催化剂或者载有失活/中毒的催化剂。
例如，活性或感应元件40以及补偿pelement50能够配置在防爆壳体70的阱60a和60b内并且能够通过例如多孔金属熔块80的回火保险器与周围环境分离。多孔金属熔块80允许环境气体进入壳体70内，但是防止炙热元件点燃周围环境中的易燃气体。这种催化气体传感器通常安装在这样的仪器中：在一些情况下，所述仪器必须便携，因此，必须自身载有它们自身的电源。因此，期望使得催化气体传感器的功耗最小化。
如图1A至图1C中所示的催化气体传感器的电功率消耗通常在250mW至700mW的级上。此外，催化元件或pelement以及补偿元件或pelement的制造成本高。同样，成对元件通常占据制造催化气体传感器的成本的一半以上。此外，在尺寸和环境响应方面必须与感应元件紧密匹配的补偿元件占据传感器功率的近一半以及感应元件/补偿元件对的成本的一半。在开发低功率可燃气体检测仪以及降低补偿元件的成本或免除补偿元件方面已经投入了大量的研究运行。例如，美国专利号6,663,834公开了这样一种可燃气体传感器：其中补偿元件由热敏电阻器网络进行电子替换以补偿环境温度的变化。然而，美国专利6,663,834的传感器的功率要求仍相对高。
减小感应元件的感应元件线缆以及催化支撑珠的尺寸能够降低可燃气体传感器的功率要求。减小的线缆直径通常与较高的电阻相关联且因此与较低的电流/功率相关联，从而实现了一定的运行温度。而且，减小感应元件/pelement的尺寸/体积减弱了湿度和压力变化对于传感器的影响。过去，传感器包括由充裕尺寸和强度的线缆制成的元件以支撑其自身。随着近年来技术的进步，在通过例如减小感应元件的尺寸来降低传感器运行所需的功率水平方面做出了努力。而早期的可燃气体传感器需要多于一瓦的功率来运行，近期可供使用的可燃气体传感器已经能够在200-300毫瓦的范围内运行。
然而，对于直径较小且更脆弱的感应元件和/或线缆，减小元件尺寸需要并入某种形式的机械支撑。常见的机械支撑包括各种填塞方法或者使用第三支柱。
不幸的是，这些机械支撑吸取或传导热使其远离感应(和/或补偿)元件并且因此使得在特定温度范围内元件运行需要更高的功率。
发明概述
在一个方面中，可燃气体传感器包括至少第一感应元件，所述第一感应元件包括与电子电路电连接的第一传导元件，所述第一传导元件具有小于20μm的直径。可燃气体传感器进一步包括第一支撑元件，第一支撑元件呈现出通过使以每平方英寸磅或psi为单位的第一支撑元件的抗拉强度除以以瓦特/cm/℃为单位的第一支撑元件的热导率而计算出的至少为250,000的商数。第一支撑元件与第一传导元件操作性连接以便为其提供支撑。第一支撑元件能够例如接触第一传导元件以便为其提供支撑。
在另一方面中，可燃气体传感器包括至少第一感应元件，所述第一感应元件包括与电子电路电连接的第一传导元件，所述第一传导元件具有例如小于20μm的平均直径。可燃气体传感器进一步包括第一支撑元件，所述第一支撑元件具有第一锚固端、第二锚固端以及在所述第一锚固端和所述第二锚固端之间的延伸中间部分，所述延伸中间部分为所述第一传导元件提供支撑。
第一支撑元件能够例如与第一传导元件操作性连接以便为其提供支撑。第一支撑元件能够例如接触所述第一传导元件以便为其提供支撑。第一支撑元件能够例如呈现出通过使以每平方英寸磅或psi为单位的第一支撑元件的抗拉强度除以以瓦特/cm/℃为单位的第一支撑元件的热导率而计算出的至少为250,000的商数。
第一传导元件能够例如具有小于12.5μm的直径。在多个实施方案中，第一传导元件线缆具有不大于约10μm的直径。
在多个实施方案中，可燃气体传感器包括第一支撑构件和第二支撑构件，第一支撑元件的第一锚固端锚固或附接至所述第一支撑构件，第一支撑元件的第二锚固端锚固或附接至所述第二支撑构件。
可燃气体传感器还能够包括与第一传导元件操作性连接的第一催化剂负载构件，其中所述第一支撑元件的中间部分接触所述第一催化剂负载构件以便为第一传导元件提供支撑。在多个实施方案中，第一支撑元件穿过第一催化剂负载件的至少一部分。第一催化剂负载构件上负载有催化剂。在多个实施方案中，第一催化剂负载构件具有小于具有500μm直径的球体的体积(其中球体的体积是通过公式4/3×π×(D/2)3计算得到的)。第一催化剂负载构件能够具有不大于具有不大于440μm直径或者具有不大于300μm直径的球体的体积。
可燃气体传感器能够进一步包括至少两个导电接触构件，第一传导元件连接在所述两个导电接触构件之间。接触构件与电子电路电连接。
第一支撑元件能够例如包括钨、镍、钼或钛中的至少一种与铂、钯、铑、铱中的至少一种的合金。在多个实施方案中，第一支撑元件包括铂-钨合金。
第一支撑元件能够例如具有在大约0.0005英寸至大约0.0025英寸范围内的平均直径。在多个实施方案中，第一支撑元件具有大约0.001英寸的平均直径。
在多个实施方案中，第一传导元件包括铂-铱合金或铂-铑合金。
在多个实施方案中，第一传导元件具有不大于大约10μm的平均直径。
第一支撑元件能够例如具有至少100,000psi、至少250,000psi或至少500,000psi的抗拉强度。第一支撑元件能够例如具有不大于0.5瓦/cm/℃、不大于0.25瓦/cm/℃或不大于0.10瓦/cm/℃的热导率。
可燃气体传感器能够进一步包括至少第二感应元件，所述第二感应元件包括与电子电路电连接的第二传导元件，所述第二传导元件具有例如小于20μm的平均直径。可燃气体传感器能够进一步包括第二支撑元件，所述第二支撑元件包括第一锚固端、第二锚固端和在所述第一锚固端和第二锚固端之间的延伸中间部分。第二支撑元件的延伸中间部分为第二传导元件提供支撑。第二支撑元件能够例如与第二传导元件操作性连接以便为其提供支撑。第二支撑元件能够例如接触第二传导元件以便为其提供支撑。第二支撑元件能够例如呈现出通过使以每平方英寸磅或psi为单位的第二支撑元件的抗拉强度除以以瓦特/cm/℃为单位的第一支撑元件的热导率而计算出的至少为250,000的商数。
可燃气体传感器能够进一步包括第三支撑构件和第四支撑构件，第二支撑元件的第一锚固端锚固至所述第三支撑构件，第一支撑元件的第二锚固端锚固至所述第四支撑构件。
可燃气体传感器还能够包括与第二传导元件操作性连接的第二催化剂负载构件，其中第二支撑元件的中间部分接触第二催化剂负载构件以便为第二传导元件提供支撑。第二支撑元件能够例如穿过第二催化剂负载件的至少一部分。第二催化剂负载构件上负载有催化剂。
第二催化剂负载构件能够例如具有小于具有500μm直径的球体的体积、不大于具有不大于440μm直径的球体的体积或者不大于具有不大于300μm直径的球体的体积。
可燃气体传感器能够进一步包括至少两个导电接触构件，第二传导元件连接在所述两个导电接触构件之间。接触构件与电子电路电连接。
第二支撑元件能够例如包括钨、镍、钼或钛中的至少一种与铂、钯或铑中的至少一种的合金。在多个实施方案中，第二支撑元件包括铂-钨合金。
在多个实施方案中，第二支撑元件具有在大约0.0005英寸至大约0.0025英寸的范围内的平均直径。第二支撑元件能够例如具有大约0.001英寸的平均直径。
第二传导元件能够例如包括铂-铱合金或铂-铑合金。
在多个实施方案中，第二传导元件具有不大于大约10μm的平均直径。
第二支撑元件能够例如具有至少100,000psi、至少250,000psi或至少500,000psi的抗拉强度。第二支撑元件能够例如具有不大于0.50瓦/cm/℃、不大于0.25瓦/cm/℃或不大于0.10瓦/cm/℃的热导率。
电子电路能够例如适于或者可操作以在第一模式和第二模式之间循环，在所述第一模式下，第一感应元件在较高功率模式下运行并且第二感应元件在较低功率模式下运行，在所述第二模式下，所述第二感应元件在较高功率模式下运行并且所述第一感应元件在较低功率模式下运行。
在第一模式下，第二感应元件能够例如用于补偿环境温度变化。在第二模式下，第一感应元件能够例如用于补偿环境温度变化。
电子电路能够例如适于在第一模式和第二模式之间周期性地切换。电子电路能够例如适于在发生手动控制事件时在第一模式和第二模式之间切换。手动控制事件能够例如包括通电事件。
在另一方面中，可燃气体传感器包括第一感应元件和第二感应元件。第一感应元件包括第一催化剂负载构件，第一催化剂负载构件具有小于具有500μm直径的球体的体积。第二感应元件包括第二催化剂负载构件，第二催化剂负载构件具有小于具有500μm直径的球体的体积。可燃气体传感器进一步包括电子电路，所述电子电路适于在第一模式和第二模式之间循环，在所述第一模式下，第一感应元件在较高功率模式下运行并且第二感应元件在较低功率模式下运行，在所述第二模式下，第二感应元件在较高功率模式下运行并且第一感应元件在较低功率模式下运行。
在第一模式下，第二感应元件能够例如用于补偿环境温度变化。在第二模式下，第一感应元件能够例如用于补偿环境温度变化。
第一感应元件能够例如包括与电子电路电连接的第一传导元件，所述第一传导元件具有小于20μm或小于12.5μm的平均直径。在多个实施方案中，第一传导元件具有不大于大约10μm的平均直径。可燃气体传感器能够进一步包括如上所述的第一支撑元件。第二感应元件能够例如包括与电子电路电连接的第二传导元件，所述第二传导元件具有小于20μm或不小于12.5μm的平均直径。在多个实施方案中，第二传导元件具有不大于大约10μm的平均直径。可燃气体传感器能够进一步包括如上所述的第二支撑元件。
在另一方面中，使可燃气体传感器运行的方法，所述可燃气体传感器包括第一感应元件和第二感应元件，其中所述第一感应元件包括第一催化剂负载构件，第一催化剂负载构件具有小于具有500μm直径的球体的体积，并且在所述第一催化剂负载构件上负载有催化剂，并且其中，第二感应元件包括第二催化剂负载构件，第二催化剂负载构件具有小于具有500μm直径的球体的体积，并且在所述第二催化剂负载构件上负载有催化剂，所述方法包括：在第一模式和第二模式之间循环，在所述第一模式下，第一感应元件在较高功率模式下运行并且第二感应元件在较低功率模式下运行，在所述第二模式下，所述第二感应元件在较高功率模式下运行并且第一感应元件在较低功率模式下运行。
在第一模式下，第二感应元件能够例如用于补偿环境温度变化。在第二模式下，第一感应元件能够例如用于补偿环境温度变化。
考虑到下面结合附图所做的详细描述，将最佳地领悟和理解本文所描述的装置、系统和/或方法连同其属性和附带优点。
附图说明
图1A示出了当前可供使用的可燃气体传感器的实施方案。
图1B示出了图1A的可燃气体传感器的活性感应元件、pelement或检测仪的放大视图。
图1C示出了图1A的可燃气体传感器的电路的实施方案。
图2A示出了感应元件由支撑线缆支撑的检测仪组件的实施方案的立体图。
图2B示出了图2A的检测仪组件的立体图，所述检测仪组件包括形成在感应元件线缆上方的陶瓷珠(陶瓷珠上负载有催化剂)。
图2C示出了图2B的检测仪组件的另一立体图(与图2B中的大致相对)。
图2D示出了检测仪组件的另一实施方案的立体图，其中延伸支撑元件为感应元件的传导元件提供支撑。
图3A示出了传感器对于在-30℃至+50℃温度范围内2.5％的甲烷的周期性流入的响应。
图3B示出了校准到50％LEL的传感器响应以及作为时间函数的温度变化。
图4示出了与控制测量电路(图示为盒)电连接的包括图2B的两个检测仪组件的可燃气体传感器。
图5示出了与例如图3的可燃气体传感器结合使用的控制测量电路的实施方案的示意图。
发明详述
如此处以及随附的权利要求中使用的，除非上下文明确地指出，否则单数形式“一”、“一个”和“所述”包括多个指代物。因此，例如，“支撑元件”的指代物包括多个这样的支撑元件以及本领域技术人员所公知的其等同元件等，并且“所述支撑元件”的指代物是指一个或多个这样的支撑元件以及本领域技术人员公知的其等同元件，等等。
图2A至图2C示出了检测仪组件110的实施方案(例如，用于如图1A中所示的气体传感器)。例如如图2A所示，检测仪组件110包括基座120，两个导电接触构件130(在图示的实施方案中为延伸构件或柱)附接基座120。感应传导元件140连接在接触构件130之间，其中传导元件140的每端连接或锚固到接触构件130中的一个。在图2A所示的实施方案中，传导元件140包括中间部分，所述中间部分包括带线圈部分142，带线圈部分142能够例如大体居中地位于传导元件140的端之间。检测仪组件110进一步包括与基座120连接的两个支撑构件150(在图示的实施方案中为延伸构件或柱)。在图示的实施方案中，为例如线缆、丝带、棒或其它适当的支撑结构或材料形式的支撑构件或元件160在支撑构件或柱150之间延伸。基座120、接触构件130和支撑构件150能够例如由诸如可从Carpenter Technology Corporation of Reading，Pennsylvania获得的(镍钴铁基合金，其被设计以与硼硅玻璃的热膨胀特性相容)等金属形成。能够使用诸如硼硅玻璃等玻璃将接触构件130和支撑构件150密封到基座120以提供电隔离。
尽管之前可获得的可燃气体传感器中的多个支撑系统或结构在所有的3个平面或维上限制珠的运动，但是这样的支撑结构需要附加的运行功率来克服相关的热损耗。使用锚固、连接或附接于其每端处(例如，锚固于两个支撑构件或柱150处)的强又相对薄的支撑元件160防止珠在所有的三个维上的运动，同时限制热损耗。在图2A所示的实施方案中，支撑元件160穿过且接触带线圈部分142的线圈中的一个。因此，支撑元件150和传导元件140之间的接触最少。如下文所述，支撑元件150不需要接触传导元件140来为其提供支撑，但是能够接触或穿过包围传导元件140的催化剂负载构件170。
研究了多种材料和支撑结构来充分地支撑感应元件，同时使得来自支撑构件的热损耗最小化。研究了诸如陶瓷棒等具有低热导率的多个支撑元件或结构，但是为了获得足够的强度，需要比期望大的直径或截面积，使得热损耗过大。在测试多个金属支撑元件(例如，线缆或棒)时，发现在抗拉强度和热导率之间能够建立平衡以达到有效的结果。通常，通过使以每平方英寸磅或psi为单位的第一支撑元件的抗拉强度除以以瓦特/cm/℃为单位的第一支撑元件的热导率而计算出的商数或比率可例如为至少250,000、至少400,000或者甚至至少500,000。例如，在多项研究中，由铂和钨的合金制成的线缆形式的支撑元件具有250,000psi的抗拉强度以及0.5瓦特/cm/℃的热导率，使得商数为500,000。对于具有较高抗拉强度的支撑元件，较高的热导率是可接受的，因为能够使用较小平均直径(或平均截面积)的支撑元件(使得传导热使其远离感应元件的体积较小)。例如，在具有600,000psi抗拉强度以及1.27瓦特/cm/℃热导率的钨支撑元件的情况下，较小平均直径的支撑元件能够用于获得与通过上述铂-钨合金的支撑元件所获得的结果相似的结果。可选择地，还可以选择具有较大平均直径的铂与20％的铱的合金的支撑元件。这样的铂-铱合金具有120,000psi的抗拉强度以及0.18瓦特/cm/℃的热导率。具有上述性质的金属支撑元件或金属合金元件能够用于在使得热损耗最小化的同时的强度/支撑度最大化。
在该点上，在多个实施方案中，支撑元件160呈现出相对高的强度(例如，具有至少100,000psi、至少250,000psi或者甚至至少400,000psi的抗拉强度)以及低的热导率(例如，具有小于1.5瓦特/cm/℃、小于0.5瓦特/cm/℃、不大于0.25瓦特/cm/℃、或者甚至不大于0.10瓦特/cm/℃的热导率)以提供如上所述的商数。在多个实施方案中，支撑元件160(在为大致圆形截面的支撑元件的情况下)的平均直径在大约0.0005至0.0025英寸的范围内。在为具有非圆形截面的支撑元件的情况下，平均截面积可例如在具有大约0.0005至0.0025英寸范围内的平均直径的大致圆形截面的元件的平均截面积的范围内。本文对于具有一定平均直径的元件的指代还指代具有大致非圆形截面但是具有与由所述的平均直径所提供的平均截面积等同的平均截面积的元件。在多项代表性的研究中，内成型线缆用作支撑元件160。在多个这样的实施方案中，具有大约(即，在10％以内)0.001英寸平均直径的铂-钨合金支撑元件160提供稳固支撑，并且不会得到使感应元件140运行所需的可测量的附加功率。钨、镍、钼或钛与例如铂、钯或铑的合金能够例如用在支撑元件160中。如图2B所示，催化剂负载构件170(例如，在多个实施方案中为陶瓷珠)能够形成在感应传导元件140的线圈部分120上以支撑催化剂并且形成感应元件/pelement。在将催化剂负载构件170形成为陶瓷珠时，氧化铝悬浮物发射到带线圈部分142上。得到的催化剂负载构件/陶瓷珠170充满催化剂。尽管在可燃气体传感器的一些实施方案中包括催化材料(诸如铂)的裸线能够用作感应元件，但是催化剂负载构件170(诸如陶瓷珠)为一个或多个催化剂品种提供了增大的表面积。
在图2A至图2C所示的实施方案中，催化剂负载构件170形成在传导元件140和支撑元件160上方(以包围传导元件140和支撑元件160)。在多个实施方案中，支撑元件160不需要接触传导元件140来为其提供支撑。例如，支撑元件160能够穿过或接触催化剂负载构件170而不接触传导元件140并且间接地为传导元件140提供支撑。为了在三个维中为传导元件140提供支撑，支撑元件160优选地穿过催化剂负载构件170。
包括例如支撑构件150和支撑元件160的支撑结构使得能够使用具有比之前可能提供的更小的平均直径的感应元件140。在多个实施方案中，例如，使用由铂-铱合金形成的具有不大于大约10μm的平均直径的线缆。这样小平均直径的线缆(具有每单位长度比较大直径的线缆相对更高的电阻)本身能够很好地降低所需的运行电流(在便携式应用中这点非常可取)，并且因此降低所需的功率水平。
此处的支撑元件能够锚固至此处的传感器内的任何适当的锚固件并且实际上能够以任意角度延伸。例如，在另一代表性实施方案中，图2D示出了检测仪组件110’的实施方案，检测仪组件110’包括基座120’，两个导电接触构件130’附接至基座120’。感应传导元件140’连接在接触构件130’之间。检测仪组件110’进一步包括连接至基座120’的支撑构件150’。为例如线缆、丝带、棒或其它适当的支撑结构或材料形式的支撑构件或元件160’在支撑构件150’和基座120’之间延伸、穿过催化剂负载构件170’，以便为传导元件140提供支撑。
这种小平均直径或小平均截面积感应传导元件的使用在之前是不可能实现的，因为如上所述之前可供使用的用于这种脆弱元件的支撑机构吸取或传导走了太多的热而不能使这种元件的使用有益。实际上，平均直径小于500μm的以大致球形珠作为催化剂负载构件的稳固的感应元件(或检测仪)之前不具有相对小的平均直径(例如，具有小于20μm的平均直径，具有小于15μm的平均直径，具有小于12.5μm的平均直径，或者在一些实施方案中，具有不大于大约(即，在10％以内)10μm的平均直径)的感应传导元件或线缆。在多个实施方案中，支撑催化剂构件170的体积不大于具有500μm直径的球体、不大于具有不大于440μm直径的球体的体积、不大于具有400μm直径的球体的体积，或者不大于具有300μm直径的球体的体积。如上文所阐述的，球体的体积(V)是由下述公式提供的：V＝(4/3)*π*(直径/2)3。通常，形成为陶瓷珠的催化剂负载构件是通过浸渍而形成的，并且得到的陶瓷珠通常为球形或圆筒形。然而，能够使用大体任意形状的催化剂负载构件。
工业安全性能标准已经置于适当位置以确保所提供的产品实际上足够稳固来承受降落或碰撞。来自Mine Safety and Health Administration(MSHA；ex.ASTP2015-Drop Test of Portable Methane Detectors)的标准、CSA国际(产品测试认证服务的提供商；ex.C22.2No.152-M1984(2001)要求6.6.2)，以及ATEX(European Union标准的设置；ex.EN 61779-1：2000要求4.4.14)均包括降落测试，诸如3英尺(1m)降落测试。尽管当今市场上很多产品和设计能够满足这些标准，但是顾客对于更佳性能的要求日益提高。测试已表明，此处的传感器呈现出显著提高的传感器的耐用性，其中感应元件由锚固于每端处的延伸支撑元件支撑，如表1所示。
表1
对于表1中的测试结果，单独进行三次降落，在释放时，每次使不同侧(表面)朝下来释放装置。因此，对于矩形形状的仪器需要进行总共18次降落。所测试的当前可供使用的传感器包括由石英毛填塞物支撑的625μm直径的珠以及12.5μm的(铂-铑)感应传导元件。此处测试的带有锚固支撑元件160的传感器包括用于催化剂负载构件170的440μm的珠、用于支撑元件160的25μm的铂-钨线缆、10μm的(铂-铱)感应传导元件140。如表1中所表明的，不仅此处的传感器通过了3英尺(1米)的降落测试，而且此处的传感器通过了6英尺(2米)、10英尺(3米)以及20英尺(6米)的降落测试。因此，与包括其它支撑系统或支撑机构的传感器相比，支撑元件160在减小热损耗的同时提高了耐用性。
在这点上，测试表明，与之前可供使用的可燃气体传感器中的支撑机构相比如图2A至图2D中所示的被支撑的感应元件有效地使用了较小的功率并且优选地变小以便不受到环境湿度或环境压力变化的显著影响，如表2和表3中的数据(其中缩写LEL代表较低的爆炸极限)所示。经研究，在25℃至40℃的温度范围内，湿度在10-90％相对湿度(RH)的范围内。
表2
| 支撑方法 | 附加功率 |
| 0.010陶瓷棒 | 20％ |
| 毛填塞 | 10％ |
| 0.002铂线缆 | 5％ |
| 0.001铂-钨线缆 | 1％ |
表3
| 珠直径(μm) | 湿度响应 |
| 750 | -10％LEL |
| 625 | -5％LEL |
| 500 | -3％LEL |
| 440 | -1％LEL |
在湿度和温度测试之后，做测试以研究由于存在可燃气体以及由于环境温度效应感应元件检测温度变化的能力。因为感应传导元件130被选择以具有充裕的热导率，两个效应均占优。图3A示出了在-30℃至+50℃的温度范围内2.5％甲烷的周期性流入/尖峰的信号响应。标有1/20的轨迹(低功率，补偿模式)阐明了在1/20处运行的感应元件或检测仪的数据，活性感应元件或检测仪的功率，从而提供了如上所述的“温度补偿”功能。图3B示出了校准到50％LEL的传感器响应。图3B还阐明了随着研究时间的推进温度如何变化。
还进行了测试，其中检测仪组件110的感应元件在低电流下(例如，如正常运行电流的1/20一样低)运行，以仅监测环境温度变化的效应。在这种运行模式下，感应元件仅需要几毫瓦就能运行(见图3A和图3B)。测试的结果表明，当在低功率(即，足够低以降低感应元件的催化活性的功率，例如，使得感应元件相对于可燃气体基本上或完全不活跃)下运行时，检测仪组件110的感应元件能够用作补偿元件的替代。由于在感应元件中湿度和压力效应可忽略并且仅线缆的化学温度效应显著，与当前可供使用的可燃气体传感器的感应元件/补偿元件对相比，与这种感应元件精确匹配的要求松弛了量级的级数。
使得传感器或传感器组件200(见图4)包括两个检测仪组件110，但是不包括补偿器。在正常运行期间，例如一次仅感应元件脸测仪中的一个运行以便催化活跃(即，在高功率/高温度下)。另一感应元件/检测仪在低功率/低温度下运行(例如，使得感应元件/检测仪相对于可燃气体基本上或完全地催化不活跃，并且因此充当热补偿器(即，用于环境温度变化的效应的补偿器)。传感器200要求在小于100mW下运行。由于每个感应元件能够独立地运行，与当前可供使用的传感器相比，实质上传感器的寿命能够增加一倍。
因为不需要补偿器或补偿元件并且不需要与元件进行匹配，与当前可供使用的可燃气体传感器相比，传感器200在所要求功率的近似一半下运行。而且，传感器200可能会如当前可供使用的可燃气体传感器寿命两倍长的寿命运行，同时大幅度降低制造成本(由于不必制造和匹配单独的补偿元件)。
在其它的实施方案中，能够设置附加的感应元件。还能够包含使用热导率来测量高的气体浓度的运行模式，通过这种运行模式选择中间低的功率水平以确定气体浓度。此外，各种电子系统和方法能够用于切换感应元件的操作或者以其它方式节省功率。例如，可提供脉冲发生、脉宽调制或者其它的功率节省的运行模式来进一步降低所要求的功率。
在宽范围的时间段内，传感器的感应元件能够在高功率/高温度活跃模式和低功率/低温度不活跃或补偿模式之间切换。通常，循环的周期受到达到平衡或稳态操作所需的时间量的限制(在较低端上)。尽可能地例如20秒的周期可用于所测试的感应元件。长得多周期(例如，小时天、周、月或更长)也是可行的。电子电路300(见图4)与每个检测仪组件110的接触柱130电连接，电子电路300能够实现感应元件模式之间的自动周期性切换。可选择地，在手动启动或诸如断电/通电(或电力循环)程序或事件等控制事件之后，能够实现模式之间的切换。
美国专利号4,533,520和5,780,715公开了用于例如电子平衡桥并且使感应元件单独运行的系统和方法。这些系统和方法能够例如并入电路300中。图5示出了电子(例如，控制和/或测量)电路300的示意性绘图。在电子电路300中，数字/模拟(D/A)转换器将功率水平设定至感应元件/检测仪。设定低目标值(1/20th)使得感应或检测仪元件充当如上所述的温度补偿器。每个感应或检测仪元件在独立的桥式电路中电连接并且由处理器/计算机读取。处理器计算相对响应和最终的气体响应。
本文所述的装置、系统和/或方法能够与各种类型的可燃气体传感器结合使用。例如，这种装置、系统和/或方法可与微机电系统(MEMS)、薄/厚膜系统或诸如美国专利号5,599,584和/或美国专利6,705,152中所描述的其它适当的微型工艺系统或毫微型工艺系统结合使用。
前面的描述和附图阐述了当前的实施方案。当然，根据前面的教导，在不偏离本运行发明的范围的情况下，各种改进、添加和可选设计对于本领域技术人员来说变得显而易见，本发明的范围由随附的权利要求表示而不是由前面的描述表示。落在权利要求的等同内容的含义和范围内的所有的变型例和变化均应包含在其范围之内。
Claims (32)
1.一种可燃气体传感器，包括：至少第一感应元件，所述第一感应元件包括第一传导元件，所述第一传导元件具有小于20μm的平均直径，所述第一传导元件的第一端附接至第一导电接触构件，所述第一传导元件的第二端附接至第二导电接触构件，所述第一导电接触构件和所述第二导电接触构件与电子电路电连接，所述可燃气体传感器进一步包括第一支撑元件，所述第一支撑元件包括金属或金属合金，所述第一支撑元件具有附接至第一支撑构件的第一锚固端、附接至第二支撑构件的第二锚固端以及在所述第一锚固端和所述第二锚固端之间延伸的中间部分，所述第一支撑构件和所述第二支撑构件与所述第一导电接触构件和所述第二导电接触构件电隔离，所述中间部分为所述第一传导元件提供支撑，其中所述第一支撑元件呈现出通过使以每平方英寸磅为单位的所述第一支撑元件的抗拉强度除以以瓦特/cm/℃为单位的所述第一支撑元件的热导率而计算出的至少为250,000的商数。
2.如权利要求1所述的可燃气体传感器，其中，所述第一支撑元件的中间部分与所述第一传导元件的带线圈部分的一个线圈接触或者与所述第一传导元件不接触。
3.如权利要求1所述的可燃气体传感器，其中，所述第一传导元件具有小于12.5μm的平均直径。
4.如权利要求1所述的可燃气体传感器，其中，所述第一传导元件具有不大于10μm的平均直径。
5.如权利要求1所述的可燃气体传感器，其中，所述第一支撑构件从电绝缘的基座延伸，所述第二支撑构件从电绝缘的基座延伸并且与所述第一支撑构件隔开。
6.如权利要求1所述的可燃气体传感器，进一步包括与所述第一传导元件操作性连接的第一催化剂负载构件，其中所述第一支撑元件的所述中间部分接触所述第一催化剂负载构件以便为所述第一传导元件提供支撑，所述第一催化剂负载构件上负载有催化剂。
7.如权利要求6所述的可燃气体传感器，其中，所述第一支撑元件穿过所述第一催化剂负载构件的至少一部分。
8.如权利要求7所述的可燃气体传感器，其中，所述第一催化剂负载构件具有小于具有500μm直径的球体的体积。
9.如权利要求1所述的可燃气体传感器，其中，所述第一支撑元件包括钨、镍、钼或钛中的至少一种与铂、钯、铑或铱中的至少一种的合金。
10.如权利要求1所述的可燃气体传感器，其中，所述第一支撑元件包括铂-钨合金。
11.如权利要求1所述的可燃气体传感器，其中，所述第一支撑元件具有在0.0005英寸至0.0025英寸的范围内的平均直径。
12.如权利要求11所述的可燃气体传感器，其中，所述第一传导元件具有不大于10μm的平均直径。
13.如权利要求1所述的可燃气体传感器，其中，所述第一支撑元件具有至少100,000每平方英寸磅的抗拉强度。
14.如权利要求1所述的可燃气体传感器，其中，所述第一支撑元件具有不大于0.5瓦特/cm/℃的热导率。
15.如权利要求1所述的可燃气体传感器，进一步包括至少第二感应元件，所述第二感应元件包括第二传导元件，所述第二传导元件具有小于20μm的平均直径，所述第二传导元件的第一端附接至第三导电接触构件，所述第二传导元件的第二端附接至第四导电接触构件，所述第三导电接触构件和所述第四导电接触构件与所述电子电路电连接，所述可燃气体传感器进一步包括第二支撑元件，所述第二支撑元件包括金属或金属合金，所述第二支撑元件具有附接至第三支撑构件的第一锚固端、附接至第四支撑构件的第二锚固端以及在所述第一锚固端和所述第二锚固端之间延伸的中间部分，所述第三支撑构件和所述第四支撑构件与所述第三导电接触构件和所述第四导电接触构件电隔离，所述第二支撑元件的所述中间部分为所述第二传导元件提供支撑，其中所述第二支撑元件呈现出通过使以每平方英寸磅为单位的所述第二支撑元件的抗拉强度除以以瓦特/cm/℃为单位的所述第二支撑元件的热导率而计算出的至少为250,000的商数。
16.如权利要求15所述的可燃气体传感器，其中，所述第二支撑元件的中间部分与所述第二传导元件的带线圈部分的一个线圈接触或者与所述第二传导元件不接触。
17.如权利要求15所述的可燃气体传感器，其中，所述第三支撑构件从第二电绝缘的基座延伸，所述第四支撑构件从第二电绝缘的基座延伸并且与所述第三支撑构件隔开。
18.如权利要求15所述的可燃气体传感器，进一步包括与所述第二传导元件操作性连接的第二催化剂负载构件，其中所述第二支撑元件的所述中间部分接触所述第二催化剂负载构件以便为所述第二传导元件提供支撑，所述第二催化剂负载构件上负载有催化剂。
19.如权利要求18所述的可燃气体传感器，其中，所述第二支撑元件穿过所述第二催化剂负载构件的至少一部分。
20.如权利要求19所述的可燃气体传感器，其中，所述第二催化剂负载构件具有小于具有500μm直径的球体的体积。
21.如权利要求15所述的可燃气体传感器，其中，所述第二支撑元件包括钨、镍、钼或钛中的至少一种与铂、钯或铑中的至少一种的合金。
22.如权利要求15所述的可燃气体传感器，其中，所述第二支撑元件包括铂-钨合金。
23.如权利要求15所述的可燃气体传感器，其中，所述第二支撑元件具有在0.0005英寸至0.0025英寸的范围内的平均直径。
24.如权利要求23所述的可燃气体传感器，其中，所述第二传导元件具有不大于10μm的平均直径。
25.如权利要求15所述的可燃气体传感器，其中，所述第二感应元件包括铂-铱合金或铂-铑合金。
26.如权利要求15所述的可燃气体传感器，其中，所述第二支撑元件具有至少100,000每平方英寸磅的抗拉强度。
27.如权利要求15所述的可燃气体传感器，其中，所述第二支撑元件具有不大于0.50瓦特/cm/℃的热导率。
28.如权利要求15所述的可燃气体传感器，其中，所述电子电路适于在第一模式和第二模式之间循环，在所述第一模式下，所述第一感应元件在较高功率模式下运行并且所述第二感应元件在较低功率模式下运行，在所述第二模式下，所述第二感应元件在较高功率模式下运行并且所述第一感应元件在较低功率模式下运行。
29.如权利要求28所述的可燃气体传感器，其中，在所述第一模式下，所述第二感应元件用于补偿环境温度变化，并且在所述第二模式下，所述第一感应元件用于补偿环境温度变化。
30.如权利要求29所述的可燃气体传感器，其中，所述电子电路适于在所述第一模式和所述第二模式之间周期性地切换。
31.如权利要求29所述的可燃气体传感器，其中，所述电子电路适于在手动控制事件发生时在所述第一模式和所述第二模式之间切换。
32.如权利要求31所述的可燃气体传感器，其中，所述手动控制事件包括通电事件。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510030117.9A CN104614414B (zh) | 2009-10-30 | 2010-10-29 | 包括一体支撑结构的可燃气体传感器以及具有多个活性元件的可燃气体传感器 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US25674909P | 2009-10-30 | 2009-10-30 | |
| US61/256,749 | 2009-10-30 | ||
| PCT/US2010/054860 WO2011053866A1 (en) | 2009-10-30 | 2010-10-29 | Combustible gas sensors including integral support structures and combustible gas sensor with multiple active elements |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510030117.9A Division CN104614414B (zh) | 2009-10-30 | 2010-10-29 | 包括一体支撑结构的可燃气体传感器以及具有多个活性元件的可燃气体传感器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102597756A CN102597756A (zh) | 2012-07-18 |
| CN102597756B true CN102597756B (zh) | 2015-02-25 |
Family
ID=43589982
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510030117.9A Active CN104614414B (zh) | 2009-10-30 | 2010-10-29 | 包括一体支撑结构的可燃气体传感器以及具有多个活性元件的可燃气体传感器 |
| CN201080049140.8A Active CN102597756B (zh) | 2009-10-30 | 2010-10-29 | 包括一体支撑结构的可燃气体传感器以及具有多个活性元件的可燃气体传感器 |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510030117.9A Active CN104614414B (zh) | 2009-10-30 | 2010-10-29 | 包括一体支撑结构的可燃气体传感器以及具有多个活性元件的可燃气体传感器 |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (3) | US8826721B2 (zh) |
| EP (2) | EP3809126B1 (zh) |
| JP (1) | JP2013509594A (zh) |
| KR (1) | KR101758755B1 (zh) |
| CN (2) | CN104614414B (zh) |
| AU (1) | AU2010313245B2 (zh) |
| BR (1) | BR112012008468A2 (zh) |
| CA (1) | CA2774467C (zh) |
| RU (1) | RU2611074C2 (zh) |
| WO (1) | WO2011053866A1 (zh) |
Families Citing this family (28)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104614414B (zh) * | 2009-10-30 | 2017-07-07 | Msa技术有限公司 | 包括一体支撑结构的可燃气体传感器以及具有多个活性元件的可燃气体传感器 |
| US9562873B2 (en) | 2011-10-14 | 2017-02-07 | Msa Technology, Llc | Sensor interrogation |
| US10908111B2 (en) | 2011-10-14 | 2021-02-02 | Msa Technology, Llc | Sensor interrogation |
| US9784755B2 (en) | 2011-10-14 | 2017-10-10 | Msa Technology, Llc | Sensor interrogation |
| US9528957B2 (en) | 2011-10-14 | 2016-12-27 | Msa Technology, Llc | Sensor interrogation |
| BR112014008539A2 (pt) | 2011-10-14 | 2017-04-18 | Mine Safety Appliances Co | método para testar um sistema, sistema para detectar pelo menos um gás analito e método para testar pelo menos um caminho de transporte em um sistema |
| EP2763468B1 (en) * | 2013-01-31 | 2017-08-30 | Sensirion AG | Portable sensor device with a gas sensor and method for operating the same |
| EP2762881A1 (en) * | 2013-01-31 | 2014-08-06 | Sensirion Holding AG | Portable sensor device with a gas sensor and low-power mode |
| US10578573B2 (en) | 2013-03-12 | 2020-03-03 | Msa Technology, Llc | Diagnostics for catalytic structures and combustible gas sensors including catalytic structures |
| WO2014143175A1 (en) | 2013-03-12 | 2014-09-18 | Mine Safety Appliances Company | Gas sensor interrogation |
| EP2806266B1 (en) * | 2013-05-23 | 2017-06-14 | Honeywell International Inc. | Single element pellistor insensitive to internal and external interferences |
| DE102014018681B3 (de) | 2014-12-18 | 2015-10-29 | Dräger Safety AG & Co. KGaA | Gassensor und Verfahren zur Herstellung eines Messelementes |
| CN109565516B (zh) | 2016-04-19 | 2024-08-23 | 工业科技有限公司 | 工作人员安全系统 |
| EP3510386A4 (en) * | 2016-09-08 | 2020-04-22 | Industrial Scientific Corporation | ELEMENT FOR DETECTING FLAMMABLE GAS WITH A SUPPORTING SUPPORT |
| US10234412B2 (en) | 2016-11-04 | 2019-03-19 | Msa Technology, Llc | Identification of combustible gas species via pulsed operation of a combustible gas sensor |
| US10948469B2 (en) | 2017-05-17 | 2021-03-16 | Msa Technology, Llc | Dynamic comparative diagnostics for catalytic structures and combustible gas sensors including catalytic structures |
| US10627379B2 (en) | 2017-05-17 | 2020-04-21 | Msa Technology, Llc | Comparative diagnostics for catalytic structures and combustible gas sensors including catalytic structures |
| JP2020523182A (ja) | 2017-06-11 | 2020-08-06 | エムエスエー テクノロジー， リミテッド・ライアビリティ・カンパニー | 硫黄化合物用フィルタ |
| US11474064B2 (en) * | 2018-03-03 | 2022-10-18 | James SAWADA | Sensor and method for detecting combustible gas |
| US10900922B2 (en) | 2018-07-17 | 2021-01-26 | Msa Technology, Llc | Power reduction in combustible gas sensors |
| EP3827498A1 (en) | 2018-07-23 | 2021-06-02 | MSA Technology, LLC | Energy harvesting from current loops |
| US11268923B2 (en) | 2019-06-11 | 2022-03-08 | Msa Technology, Llc | Sensor for compositions which deposit upon a surface from a gaseous matrix |
| US11543396B2 (en) | 2019-06-11 | 2023-01-03 | Msa Technology, Llc | Gas sensor with separate contaminant detection element |
| US11112378B2 (en) | 2019-06-11 | 2021-09-07 | Msa Technology, Llc | Interrogation of capillary-limited sensors |
| CN110782629A (zh) | 2019-10-31 | 2020-02-11 | 盟莆安电子(上海)有限公司 | 一种光电充电式气体检测报警仪 |
| US11703473B2 (en) | 2019-12-11 | 2023-07-18 | Msa Technology, Llc | Operation of combustible gas sensor in a dynamic mode with a constant resistance setpoint |
| DE102021111431A1 (de) | 2020-06-29 | 2021-12-30 | Dräger Safety AG & Co. KGaA | Überwachungssystem |
| CN114636885B (zh) * | 2022-05-12 | 2022-08-09 | 佛山速敏智能仪器科技有限公司 | 变压器在线检测系统和检测方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0311964A2 (en) * | 1987-10-14 | 1989-04-19 | Drägerwerk Aktiengesellschaft | Improvement to combustible gas sensors |
| US6344174B1 (en) * | 1999-01-25 | 2002-02-05 | Mine Safety Appliances Company | Gas sensor |
| US6663834B1 (en) * | 2000-10-27 | 2003-12-16 | Mine Safety Appliance Company | Catalytic sensor |
Family Cites Families (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5264587U (zh) * | 1975-11-10 | 1977-05-12 | ||
| JPS52143993U (zh) * | 1976-04-26 | 1977-10-31 | ||
| US4296399A (en) * | 1977-12-21 | 1981-10-20 | A-T-O Inc. | Microminiature palladium oxide gas detector and method of making same |
| JPS60125555A (ja) * | 1983-12-09 | 1985-07-04 | Matsushita Electric Works Ltd | ガス漏れ警報器 |
| US4533520A (en) | 1984-07-02 | 1985-08-06 | Mine Safety Appliances Company | Circuit for constant temperature operation of a catalytic combustible gas detector |
| DE3629483A1 (de) * | 1986-08-29 | 1988-03-10 | Westfaelische Berggewerkschaft | Verfahren und vorrichtung insbesondere zur messung der methan- und/oder co-volumenkonzentration im bergbau unter tage |
| JPH01109250A (ja) * | 1987-10-22 | 1989-04-26 | Toshiba Corp | ガスセンサ |
| US4981369A (en) * | 1988-10-20 | 1991-01-01 | Murata Mfg. Co., Ltd. | Frost and dew sensor |
| JPH01308954A (ja) * | 1989-02-08 | 1989-12-13 | Fuji Electric Co Ltd | ガス漏れ警報器 |
| US4970898A (en) * | 1989-09-20 | 1990-11-20 | Rosemount Inc. | Pressure transmitter with flame isolating plug |
| US5599584A (en) | 1994-12-16 | 1997-02-04 | Mine Safety Appliances Company | Microminiature combustible gas sensor and method of fabricating a microminiature combustible gas sensor |
| JP3485213B2 (ja) * | 1995-03-14 | 2004-01-13 | 矢崎総業株式会社 | 接触燃焼式ガスセンサ |
| US5780715A (en) | 1996-10-23 | 1998-07-14 | Mine Safety Appliances Company | Combustible gas measuring sensor circuit |
| US6705152B2 (en) | 2000-10-24 | 2004-03-16 | Nanoproducts Corporation | Nanostructured ceramic platform for micromachined devices and device arrays |
| GB2361997A (en) * | 2000-05-04 | 2001-11-07 | Bw Technologies Ltd | Combustible gas detection |
| JP3836440B2 (ja) * | 2002-05-13 | 2006-10-25 | 本田技研工業株式会社 | ガスセンサの劣化診断方法 |
| JP4578990B2 (ja) * | 2004-03-30 | 2010-11-10 | シチズンホールディングス株式会社 | ガスセンサ用外装構成体 |
| JP2006153598A (ja) * | 2004-11-26 | 2006-06-15 | Honda Motor Co Ltd | ガス検出装置およびガス検出素子の制御方法 |
| US7744818B2 (en) * | 2005-02-28 | 2010-06-29 | Honeywell International Inc. | Stationary phase materials for micro gas analyzer |
| GB0507895D0 (en) * | 2005-04-19 | 2005-05-25 | City Tech | Gas sensor assembly |
| JP5155546B2 (ja) * | 2006-10-11 | 2013-03-06 | 新コスモス電機株式会社 | 接触燃焼式ガス検知素子及びその製造方法 |
| US20090013759A1 (en) * | 2007-07-13 | 2009-01-15 | General Electric Company | Wobbe index sensor system |
| CN104614414B (zh) * | 2009-10-30 | 2017-07-07 | Msa技术有限公司 | 包括一体支撑结构的可燃气体传感器以及具有多个活性元件的可燃气体传感器 |
-
2010
- 2010-10-29 CN CN201510030117.9A patent/CN104614414B/zh active Active
- 2010-10-29 EP EP20208265.7A patent/EP3809126B1/en active Active
- 2010-10-29 RU RU2012122174A patent/RU2611074C2/ru not_active Application Discontinuation
- 2010-10-29 JP JP2012537151A patent/JP2013509594A/ja active Pending
- 2010-10-29 EP EP10791004.4A patent/EP2494342B1/en active Active
- 2010-10-29 CA CA2774467A patent/CA2774467C/en active Active
- 2010-10-29 KR KR1020127012147A patent/KR101758755B1/ko active IP Right Grant
- 2010-10-29 AU AU2010313245A patent/AU2010313245B2/en active Active
- 2010-10-29 US US12/916,370 patent/US8826721B2/en active Active
- 2010-10-29 BR BR112012008468-2A patent/BR112012008468A2/pt not_active Application Discontinuation
- 2010-10-29 CN CN201080049140.8A patent/CN102597756B/zh active Active
- 2010-10-29 WO PCT/US2010/054860 patent/WO2011053866A1/en active Application Filing
-
2014
- 2014-08-07 US US14/454,119 patent/US9625406B2/en active Active
- 2014-08-07 US US14/454,080 patent/US20140348708A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0311964A2 (en) * | 1987-10-14 | 1989-04-19 | Drägerwerk Aktiengesellschaft | Improvement to combustible gas sensors |
| US6344174B1 (en) * | 1999-01-25 | 2002-02-05 | Mine Safety Appliances Company | Gas sensor |
| US6663834B1 (en) * | 2000-10-27 | 2003-12-16 | Mine Safety Appliance Company | Catalytic sensor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20110100090A1 (en) | 2011-05-05 |
| BR112012008468A2 (pt) | 2020-09-15 |
| AU2010313245A1 (en) | 2012-03-15 |
| CA2774467C (en) | 2017-08-15 |
| CN102597756A (zh) | 2012-07-18 |
| CN104614414A (zh) | 2015-05-13 |
| EP3809126B1 (en) | 2023-10-25 |
| US8826721B2 (en) | 2014-09-09 |
| RU2012122174A (ru) | 2013-12-10 |
| AU2010313245B2 (en) | 2014-10-23 |
| EP3809126A1 (en) | 2021-04-21 |
| CN104614414B (zh) | 2017-07-07 |
| KR20120101384A (ko) | 2012-09-13 |
| CA2774467A1 (en) | 2011-05-05 |
| RU2611074C2 (ru) | 2017-02-21 |
| US20140348709A1 (en) | 2014-11-27 |
| US20140348708A1 (en) | 2014-11-27 |
| EP2494342A1 (en) | 2012-09-05 |
| WO2011053866A1 (en) | 2011-05-05 |
| US9625406B2 (en) | 2017-04-18 |
| EP2494342B1 (en) | 2020-11-25 |
| JP2013509594A (ja) | 2013-03-14 |
| KR101758755B1 (ko) | 2017-07-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102597756B (zh) | 包括一体支撑结构的可燃气体传感器以及具有多个活性元件的可燃气体传感器 | |
| CN105143869B (zh) | 对催化结构和包括催化结构的可燃气体传感器的诊断 | |
| EP1330640B1 (en) | Catalytic sensor | |
| US11761935B2 (en) | Dynamic comparative diagnostics for catalytic structures and combustible gas sensors including catalytic structures | |
| US10627379B2 (en) | Comparative diagnostics for catalytic structures and combustible gas sensors including catalytic structures | |
| AU2001285148A1 (en) | Catalytic sensor | |
| JPH03282247A (ja) | 引火性ガスの検出 | |
| JP5927647B2 (ja) | ガス検知器 | |
| CN201522470U (zh) | 基于三芯工艺的可燃气体探头 | |
| JP2023111492A (ja) | 接触燃焼式ガスセンサ | |
| CN116183101A (zh) | 基于mems芯片的真空/浓度测量传感器及测量系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |