CN108431595A - 个人气体监测器诊断系统和方法 - Google Patents

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CN108431595A CN201580084345.2A CN201580084345A CN108431595A CN 108431595 A CN108431595 A CN 108431595A CN 201580084345 A CN201580084345 A CN 201580084345A CN 108431595 A CN108431595 A CN 108431595A
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Abstract

本发明公开了一种个人气体监测器，所述个人气体监测器可包括被构造成由个体佩戴或持有的外壳，固定在所述外壳上或所述外壳中的一个或多个部件，以及在所述外壳内并联接至一个或多个部件的诊断系统。所述诊断系统对所述一个或多个部件进行测试，以确定(一个或多个)部件是否正确运行。

Description

个人气体监测器诊断系统和方法
技术领域
本公开的实施方案总体上涉及个人气体监测器诊断系统和方法，并且更特别地涉及用于确保个人气体监测器正确运行的系统和方法。
背景技术
气体传感器或监测器用于测量特定位置内的目标气体浓度。个人或便携式气体传感器、检测器或监测器(“个人气体监测器”)用于各种设定中以检测有害气体。例如，消防和应急人员可能在危险区域佩戴或携带个人气体监测器以检测有毒气体，诸如一氧化碳。个人气体监测器通常包括可操作地连接到警报器或显示器的气体检测介质。如果所检测到的气体超过不安全阈值，则可以发射声音警报，和/或在显示器上示出可视警报。
可以理解的是，当个体使用个人气体监测器时，气体监测器的正确运行是非常重要的。例如，失灵的气体监测器可能无法提醒个体存在有毒气体。如果气体监测器发生故障，则需要提醒该个体存在故障，使得该个体不依赖于有故障的气体监测器。
发明内容
本公开的某些实施方案提供了一种个人气体监测器，其可包括被构造成由个体佩戴或持有的外壳，固定在该外壳上或该外壳中的一个或多个部件，以及在该外壳内并联接至一个或多个部件的诊断系统。该诊断系统定期地对这些部件(一个或多个)进行测试，以确定它们是否正确运行。例如，这些部件可包括气体传感器、音频单元、一个或多个发光构件、振动器或电池中的一个或多个。诊断系统可在诊断系统测试一个或多个部件的诊断状态与个人气体监测器感测至少一种气体的存在和水平的正常操作状态之间切换。诊断系统可包括至少一个控制单元，其与一个或多个部件连通，并且至少一个存储器联接到该控制单元(一个或多个)。
在至少一个实施方案中，控制单元(一个或多个)对来自气体传感器的传感器输出信号(诸如来自固定直流3.3V源的模拟输出信号)进行采样，并将该传感器输出信号与存储在至少一个存储器中的传感器参考值进行比较，以确定该气体传感器是否正确运行。
在至少一个实施方案中，控制单元(一个或多个)对来自音频单元(诸如蜂鸣器或扬声器)的音频输出信号进行采样，并且将该音频输出信号与存储在存储器中的音频参考值进行比较，以确定该音频单元是否正确运行。该音频输出信号可以被采样为电压信号。任选地，诊断系统可包括麦克风，其将音频输出信号感测为由音频单元发射的模拟音频输出信号。
在至少一个实施方案中，控制单元(一个或多个)对来自振动器的运动信号进行采样，并将该运动信号与存储在存储器中的运动参考值进行比较，以确定该振动器是否正确运行。该运动信号可以被采样为电压信号。任选地，诊断系统可以包括运动传感器，其将运动信号感测为由振动器发射的模拟运动信号。运动传感器可包括微机电(MEMS)传感器、加速度计、压电换能器、电位差计、一个或多个应变仪和/或类似物中的一个或多个。
在至少一个实施方案中，控制单元(一个或多个)对来自至少一个发光构件的光信号进行采样，并将该光信号与存储在存储器中的光参考值进行比较，以确定该发光构件(一个或多个)是否正确运行。该光信号可以被采样为电压信号。任选地，诊断系统可包括光电晶体管，其将光信号检测为由发光构件(一个或多个)发射的模拟光信号。
在至少一个实施方案中，诊断系统可包括比较器，其将部件(一个或多个)中的至少一个输入电压与至少一个参考电压进行比较。
本公开的某些实施方案提供了一种对个人气体监测器的一个或多个部件进行测试的方法，该个人气体监测器被构造成由个体佩戴或持有。该方法可包括将诊断系统设置在个人监测器的外壳内，将诊断系统联接到固定在外壳中或外壳上的一个或多个部件，并用诊断系统对该部件(一个或多个)进行测试，以确定该部件(一个或多个)是否正确运行。
本公开的某些实施方案提供了一种个人气体监测器，其可包括被构造成由个体佩戴或持有的外壳，固定在该外壳上或外壳中的气体传感器，固定在该外壳上或外壳中的音频单元，固定在该外壳上或外壳中的一个或多个发光构件，固定在该外壳上或外壳中的振动器，以及在该外壳内的诊断系统，其被联接到每个气体传感器、音频单元、发光构件(一个或多个)和振动器。诊断系统定期地对音频单元、发光构件(一个或多个)和振动器进行测试，以确定该音频单元、发光构件(一个或多个)和振动器是否正确运行。该诊断系统在诊断系统测试音频单元、发光构件(一个或多个)和振动器的诊断状态与个人气体监测器感测至少一种气体的存在和水平的正常操作状态之间切换。
附图说明
图1示出了根据本公开实施方案的个人气体监测器的前视图。
图2示出了根据本公开实施方案的个人气体监测器的简化示意图。
图3示出了根据本公开实施方案的与个人气体监测器的气体传感器联接的诊断系统的示意图。
图4示出了根据本公开实施方案的与个人气体监测器的音频单元联接的诊断系统的示意图。
图5示出了根据本公开实施方案的与个人气体监测器的音频单元联接的诊断系统的示意图。
图6示出了根据本公开实施方案的与个人气体监测器的音频单元联接的诊断系统的示意图。
图7示出了根据本公开实施方案的与个人气体监测器的气体传感器联接的诊断系统的示意图。
图8示出了根据本公开实施方案的与个人气体监测器的振动器联接的诊断系统的示意图。
图9示出了根据本公开实施方案的与个人气体监测器的发光二极管联接的诊断系统的示意图。
图10示出了根据本公开实施方案的与个人气体监测器的部件联接的诊断系统的示意图。
图11示出了根据本公开实施方案的在个人气体监测器的气体传感器上执行诊断测试的方法的流程图。
图12示出了根据本公开实施方案的在个人气体监测器的音频单元上执行诊断测试的方法的流程图。
图13示出了根据本公开实施方案的在个人气体监测器的振动器上执行诊断测试的方法的流程图。
图14示出了根据本公开实施方案的在个人气体监测器的一个或多个发光构件上执行诊断测试的方法的流程图。
图15示出了根据本公开实施方案的在个人气体监测器的一个或多个部件上执行诊断测试的方法的流程图。
具体实施方式
在结合附图阅读时，将更好地理解上述发明内容以及以下对某些实施方案的详细说明。如本文所用，以单数列举并且在前面有词语“一个”或“一种”的元件或步骤应该理解为不一定排除复数个元件或步骤。另外，对“一个实施方案”的引用不旨在解释为排除也包含这些列举特征的附加实施方案的存在。此外，除非明确指出相反，否则“包括”或“具有”具有特定属性的元件或多个元件的实施方案可包括不具有该属性的附加元件。
本公开的某些实施方案提供了一种个人气体监测器，其可包括被构造成由个体佩戴或持有的外壳，在该外壳内的气体传感器以及通过信号线可操作地连接到该气体传感器的控制单元。控制单元和信号线位于外壳内。个人气体监测器还可包括音频单元(诸如扬声器、蜂鸣器和/或类似物)和显示器。至少一个诊断电路被设置在该外壳内。诊断电路可定期地对信号线和音频单元中的一个或两者进行测试。诊断固件可以经常地用于检查个人气体监测器的功能部件。例如，诊断固件可以是控制单元的一部分或以其他方式联接到控制单元。诊断电路可以联接到控制单元。在至少一个实施方案中，控制单元可以是诊断电路的一部分。
控制单元在气体感测(正常操作)与诊断状态之间切换个人气体监测器。例如，控制单元可以以三十秒或更少的间隔在气体感测与诊断状态之间切换个人气体监测器。诊断电路(一个或多个)可将来自信号线的参考电压与一个或多个存储的值进行比较。
在至少一个实施方案中，超低噪声麦克风可以设置在诊断电路内或以其他方式用于检测音频单元的输出是否以正常方式操作。如果音频单元没有以正常方式操作，则错误警告可以在显示器上示出和/或通过音频信号广播。
在至少一个实施方案中，诊断电路可将个人气体监测器的一个或多个部件的输出电压与一个或多个参考电压进行比较，以确定该部件是否正确运行。如果输出电压高于或低于特定阈值，则可能存在错误或故障状况。例如，个人气体监测器的电池的输出可以与参考电压进行比较，以确定该电池是否需要再充电。
在至少一个实施方案中，个人气体监测器可包括光电晶体管，其用于检测个人气体监测器的一个或多个发光二极管LED的光输出。将检测到的光与存储的参考光值进行比较，以确定该LED是否正确运行。
在至少一个实施方案中，个人气体监测器可包括联接到运动传感器诸如微机电(MEMS)传感器、加速度计、压电换能器和/或类似物的振动器。由运动传感器所检测到的振动器的运动可以与存储的参考值进行比较，以确定该振动器是否正确运行。
图1示出了根据本公开实施方案的个人气体监测器10的前视图。个人气体监测器10是用于感测、检测、记录或以其他方式监测环境、位置、区域等的一个或多个属性的监测器的示例。例如，个人气体监测器10被构造成检测个人气体监测器10周围的位置内的一种或多种气体的浓度、水平、存在与否等。
个人气体监测器10包括外壳12，其被构造成由个体佩戴，诸如在皮带上，和/或由个人持有。外壳12包含或以其他方式保持气体传感器15、一个或多个LED 17、振动器19以及一个或多个处理电路(图1中未示出)，诸如一个或多个诊断电路。个人气体监测器10还可包括音频单元21(诸如蜂鸣器、扬声器等)，其被构造成发射声音信号，诸如警报。外壳12还可包括显示器14(诸如LED、液晶显示器、数字或类似屏幕)，其被构造成示出关于检测到的一种或多种气体的量的信息。进气口16可以形成为通过外壳12并且与气体传感器15流体连通。个人气体监测器10可以是不同于所示的各种形状和尺寸。另选地，个人气体监测器10可不包括显示器14。
图2示出了根据本公开实施方案的个人气体监测器10的简化示意图。个人气体监测器10包括内部诊断系统100，其联接到气体传感器15、LED 17、振动器19和音频单元21。如图所示，单个诊断系统100可以可操作地联接到气体传感器15、LED 17、振动器19和音频单元21。任选地，单独且不同的诊断系统100可以联接到每个气体传感器15、LED 17、振动器19和音频单元21。另选地，并非所有的传感器15、LED 17、振动器19和音频单元21都可以联接到诊断系统100。而且，另选地，个人气体监测器10并非都包括所有的LED 17、振动器19和音频单元21。例如，个人气体监测器10可不包括振动器19。在至少一个其他实施方案中，个人气体监测器10可不包括LED 17，或可仅包括一个LED 17。在至少一个其他实施方案中，个人气体监测器10可不包括音频单元21。
传感器15可以通过信号线102联接到诊断系统100。LED 17可以通过信号线104联接到诊断系统100。振动器19可以通过信号线106联接到诊断系统100。音频单元21可以通过信号线108联接到诊断系统100。
诊断系统100可包括控制单元112和存储器114或与它们连通。诊断系统100从传感器15、LED 106、振动器19和音频单元21中的一个或多个处接收信号，以确定此类部件是否正确运行。在至少一个实施方案中，参考值或阈值可以被存储在存储器114中。控制单元112可将来自传感器15、LED 17、振动器19和/或音频单元21的所接收到的测试信号与存储的参考值或阈值进行比较，以确定这些部件是否正确运行。
诊断系统100可包括一个或多个诊断电路等。例如，诊断系统100可包括传感器信号诊断电路，其检测通过传感器信号线102传送的传感器信号的完整性。诊断系统100可包括警报控制电路，其被构造成检测个人气体监测器10的警报功能(诸如音频单元21的警报功能)是否正确运行。
诊断系统100确保了个体使用功能完善的个人气体监测器10。如果气体监测器发生故障，则诊断系统100可向个体提供声音和/或可视警告，诸如在显示器14上和/或通过音频单元21。因此，然后个体可用正确运行的气体监测器替换故障的气体监测器。
诊断系统100被构造成检测个人气体监测器10的安全功能是否处于工作状况。因此，诊断系统100可允许个人气体监测器10成为安全完整性等级(SIL)认可的装置。SIL可以被定义为由安全功能提供的相对风险降低水平和/或具体的目标风险降低水平。SIL测量安全仪表功能(SIF)所需的性能。
如本文所用，术语“控制器”、“控制单元”、“中央处理单元”、“CPU”、“计算机”等可包括任何基于处理器或基于微处理器的系统，该系统包括使用微控制器、精简指令集计算机(RISC)、专用集成电路(ASIC)、逻辑电路以及能够执行本文所述功能的任何其他电路或处理器的系统。此类仅仅是示例性的，因此不旨在以任何方式限制此类术语的定义和/或含义。
例如，控制单元112被构造成执行存储在一个或多个存储元件(诸如一个或多个存储器)中的一组指令，以便处理数据。例如，控制单元112可包括或联接到一个或多个存储器，诸如存储器114。存储元件还可根据需求或需要存储数据或其他信息。存储元件可以是处理机器内的信息源或物理存储器元件的形式。
该组指令可包括各种命令，其指示控制单元112作为处理机器执行具体的操作，诸如本文所述主题的各种实施方案的方法和过程。该组指令可以是软件程序的形式。该软件可以是各种形式，诸如系统软件或应用软件。另外，该软件可以是单独程序或模块的集合形式，可以是更大程序内的程序模块或程序模块的一部分的形式。该软件还可包括面向对象编程形式的模块化编程。处理机器对输入数据的处理可以是响应于用户命令，或者响应于先前处理的结果，或者响应于由另一个处理机器做出的请求。
本文实施方案的图可示出一个或多个控制或处理单元，诸如控制单元112。应该理解，处理或控制单元可表示电路模块，其可以实现为具有关联指令的硬件(例如，存储在有形和非暂时性计算机可读存储介质上的软件，诸如计算机硬盘驱动器、ROM、RAM等)，以执行本文所述的操作。该硬件可包括硬连线以执行本文所述功能的状态机电路。任选地，该硬件可包括电子电路，其包括和/或连接到一个或多个基于逻辑的装置，诸如微处理器、处理器、控制器等。任选地，控制单元可表示处理电路，诸如现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、微处理器(一个或多个)、量子计算装置和/或类似物中的一个或多个。各种实施方案中的电路可以被构造成执行一个或多个算法，以执行本文所述的功能。这些一个或多个算法可包括本文公开的实施方案的方面，无论是否在流程图或方法中明确标识。
如本文所用，术语“软件”和“固件”是可互换的，并且包括存储在存储器中用于由计算机执行的任何计算机程序，包括RAM存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器和非易失性RAM(NVRAM)存储器。上述存储器类型仅是示例性的，因此不限制可用于存储计算机程序的存储器类型。
图3示出了根据本公开实施方案的与个人气体监测器10的气体传感器15联接的诊断系统100的示意图。诊断系统100可以是诊断电路或包括诊断电路。诊断系统100可以包含在图1和2所示的外壳12内。例如，气体传感器22可以是电化学气体传感器。诊断系统100可包括放大器200、模拟-数字(A/D)转换器202、控制单元112和存储器114。任选地，控制单元112和存储器114可以不是诊断系统100的一部分，但可以联接到诊断系统100。开关204和206可以设置在诊断系统100内，以便在气体感测和诊断功能之间切换。例如，在气体感测操作期间，开关204和206可以由控制单元112操作，以通过信号线(诸如从气体传感器15到控制单元112)提供气体感测信号。
控制单元112可定期地(诸如每三十秒或更短)将诊断系统100切换至诊断配置，以便检测气体传感器15是否如预期那样运行。控制单元112可检测来自气体传感器15或各种其他部件的参考电压信号，以诊断各种系统部件。例如，控制单元112可将通过放大器200和A/D转换器202的气体传感器15的输出电压与一个或多个存储值(可以存储在存储器114中)进行比较，例如，以确定气体传感器15是否正确运行。作为示例，如果来自气体传感器15由放大器200放大并且通过A/D转换器从模拟转换为数字的输出信号低于(或者另选地高于)存储在存储器114中的传感器阈值，则控制单元112可确定气体传感器15失灵，并且可生成气体传感器15发生故障的警告信号(其可以在音频单元上发射或在显示器上示出)。在至少一个实施方案中，控制单元112可相对于一个或多个存储的参考值对每个系统部件进行检查。
另选地，诊断系统可不包括放大器200和A/D转换器202。相反，传感器15可通过信号线102直接连接到控制单元112。如上所述，控制单元112可以定期地在气体感测状态与诊断状态之间切换个人气体监测器10。
诊断系统100提供用于安全功能的诊断电路。诊断系统100可相对于控制单元112的反馈使用一个或多个参考电压。控制单元112可以被构造成在正常操作状态与诊断状态之间切换诊断系统100。控制单元112被构造成对信号进行采样，并将其与存储的数据值进行比较，以确定信号线从气体传感器15到控制单元112的完整性。
图4示出了根据本公开实施方案的与个人气体监测器10的音频单元21联接的诊断系统100的示意图。诊断系统100可包括控制单元112、存储器114(任选地，控制单元112和存储器114可以联接到诊断系统100)、开关300、电荷泵302、联接到音频单元21的驱动电路304以及分压电路306。控制单元112对来自音频单元21的驱动电压进行采样，以确定是否向音频单元21提供正确的驱动电压。音频单元40可以是蜂鸣器，其被构造成当气体传感器检测到有害气体水平时发出嗡嗡声。失灵的音频单元21可能无法提醒个体有害气体的水平。
诊断系统30可以是或者包括蜂鸣器电压测量电路，其被构造成对便携式气体监测器的安全功能状态进行检测，诸如警报功能。分压电路306可对提供给音频单元21的电压进行采样。例如，向开关300提供音频驱动输入308，诸如电压(例如，4.5V)。控制单元112可对该开关进行操作，以将诊断系统100转变成诊断状态。然后音频驱动器输入308被传递到电荷泵302和驱动电路304，其可以将音频驱动输入308增加到被构造成激活音频单元21的驱动电压。控制单元112对通过分压电路306从音频单元21传递的驱动电压进行采样。控制单元112将采样的驱动电压与存储器114内的存储的参考电压值进行比较。如果采样电压高于音频阈值，其可以由存储的参考电压所定义，则控制单元112可停用驱动电路304，以禁用音频单元21(因为采样的电压可指示过电压，该过电压可损坏音频单元21或个人气体监测器10的其他部件)。相反地，如果采样的电压低于功能阈值，则控制单元112可确定与音频单元21相关的失灵状况，并输出例如可以在显示器上示出的错误信号。简而言之，控制单元112对采样电压进行测量，并将其与存储数据(在存储器114内)进行比较，诸如预定可接受的电压水平，以确定提供给音频单元21的电压是否处于可接受水平和/或在其可接受的范围内。
图5示出了根据本公开实施方案的与个人气体监测器10的音频单元21联接的诊断系统100的示意图。图5所示的诊断系统100的实施方案类似于图4所示的实施方案，不同之处在于，诊断系统100可不包括电荷泵302和分压电路306。相反，音频驱动输入308通过开关300和驱动电路304发送，该驱动电路将音频驱动输入升压到驱动电压(诸如12V)。然后控制单元112直接对来自音频单元21的驱动电压进行采样，并且将采样的电压与存储在存储器114中的一个或多个参考电压进行比较。如此，诊断信号路径400将音频单元21直接连接到控制单元112。
控制单元112也通过控制路径402连接到驱动电路304，该控制路径被构造成允许控制信号从控制单元112传递到驱动电路304。如上所述，如果控制单元112确定采样的驱动电压超过特定的存储阈值，则控制单元112可停用驱动电路304，使得音频单元21可以不被操作(以便防止损坏音频单元21和/或个人气体监测器10的其他部件)。
另外，控制单元112通过开关路径404连接到开关。控制单元112通过切换路径404向切换器300发送切换信号。开关信号在正常操作状态与诊断状态之间切换诊断系统100，在诊断状态中，对提供给音频单元21的驱动电压进行采样，以确定该音频单元是否安全且正确运行。
图6示出了根据本公开实施方案的与个人气体监测器10的音频单元21联接的诊断系统100的示意图。控制单元100可以通过驱动路径500联接到音频单元21，该驱动路径使得音频单元21(诸如蜂鸣器)发射音频信号。诊断系统100可包括检测音频信号的麦克风502，然后该音频信号被中继到控制单元112以用于比较。例如，A/D转换器可将从麦克风502中继的音频信号转换为可以由控制单元112分析的数字信号。然后控制单元112将接收到的音频信号与存储器114内的存储的参考信号进行比较。如果采样的音频信号超过特定阈值，则控制单元112可以禁用音频单元21，如上所述。除此之外，控制单元112可向显示器14发送音频状态信号，该显示器可基于控制单元112对采样的音频信号的分析，显示音频单元21的当前状态。
图7示出了根据本公开实施方案的与个人气体监测器10的气体传感器15联接的诊断系统100的示意图。在该实施方案中，诊断系统100可包括A/D转换器600，其从气体传感器15处接收模拟传感器的输出信号。A/D转换器600将模拟传感器的输出信号转换为发送到控制单元112的数字输出信号。然后控制单元112可将接收到的数字输出信号与存储器114内的存储的参考值进行比较，以确定该气体传感器15是否被激活。然后控制单元112可将传感器状态信号发送到显示器14，然后该显示器可基于传感器的状态信号来显示气体传感器15的状态。
在至少一个实施方案中，控制单元112可通过信号路径602向A/D转换器600提供逻辑信号(诸如“1”)。A/D转换器600可将模拟传感器的输出转换成逻辑信号，然后可以将其发送到控制单元112。如果逻辑信号匹配，则控制单元112可确定气体传感器15被激活。然而，如果逻辑信号不匹配，则控制单元112可确定气体传感器15被停用。
图8示出了根据本公开实施方案的与个人气体监测器10的振动器19联接的诊断系统100的示意图。诊断系统100可包括联接到振动器19的运动传感器700。运动传感器700可以是例如MEMS传感器、加速度计、压电换能器、电位差计、一个或多个应变仪和/或类似物。
在诊断状态下，控制单元112沿着信号路径702向振动器发送振动信号。振动信号702旨在使得振动器19振动。当发送振动信号时，运动传感器700感测由振动器19生成的任何运动。运动传感器700可以联接到A/D转换器，其将模拟信号转换成数字信号，然后将该数字信号发送到控制单元112。控制单元112将接收到的数字振动信号与存储在存储器114中的参考值进行比较，以确定振动器19是否正确运行。然后控制单元112可向显示器14发送振动器状态信号，然后该显示器可示出振动器19的对应状态。
图9示出了根据本公开实施方案的与个人气体监测器10的一个或多个LED 17联接的诊断系统100的示意图。诊断系统100可包括暴露于LED 17的光电晶体管800。光电晶体管800被构造成对从LED 17输出的光进行检测。
在诊断状态下，控制单元112沿着信号路径802向LED 17发送发光信号。发光信号旨在使得LED 17发光。当发送发光信号时，光电晶体管800对LED 17发射的光(如果有的话)进行检测。光电晶体管800可以联接到A/D转换器，其将模拟信号转换成数字信号，然后将该数字信号发送到控制单元112。控制单元112将接收到的数字光信号与存储在存储器114中的参考值进行比较，以确定LED 17是否正确运行。然后控制单元112可向显示器14发送光状态信号，然后该显示器可示出LED 17的对应状态。
图10示出了根据本公开实施方案的与个人气体监测器10的部件联接的诊断系统100的示意图。诊断系统100可包括联接到控制单元112的比较器900。比较器900包括多个输入，其被构造成接收各种输入电压，这些输入电压被构造成驱动个人气体监测器10的各种部件。例如，比较器900可接收系统输入902，其被构造成驱动个人气体监测器10内的控制单元112和/或其他电路。例如，可接受的系统输入902可以是3.3V。比较器900也可接收音频输入904，其被构造成驱动音频单元21。例如，可接受的音频输入904可以是4.2V。比较器900也可从电源(诸如电池)接收电池输入906。例如，可接受的电池输入906可以是3.7V。
比较器接收系统输入902、音频输入904和电池输入906，并将它们与一个或多个参考电压908进行比较。如果输入902,904和906在参考电压(一个或多个)908的可接受范围内，则比较器900向控制单元112输出对应的逻辑状态(诸如“0”或“1”)。然后控制单元112可比较与每个系统输入902、音频输入904和电池输入906有关的逻辑状态，并且将它们与存储器114内的对应的阈值逻辑状态进行比较。如果逻辑状态匹配，则控制单元112可确定这些部件正确运行。然而，如果逻辑状态与所存储的逻辑状态相反，则控制单元112可确定存在失灵或错误状况，并且可向音频单元21和/或显示器14发送适当的警报信号。
参考图1-图10，诊断系统100可以是联接到上述所有部件的单个诊断系统100。任选地，单独且不同的诊断系统100可以联接到单独且不同的部件。例如，个人气体监测器10可包括图4所示的诊断系统100以及单独且不同的诊断系统，诸如图7所示的诊断系统100。在至少一个实施方案中，诊断系统100可包括联接到个人气体监测器的各个部件的单个控制单元112。在至少一个其他实施方案中，每个部件(诸如气体传感器15、LED 17、振动器19和音频单元21)可以联接到单独且不同的控制单元112。
例如，图1-图10中描述的诊断测试功能可以串行或并行地进行。例如，诊断系统100可以被构造成对个人气体监测器10的所有部件执行诊断测试。任选地，诊断系统100可以被构造成对个人气体监测器的并非所有部件执行诊断测试。在至少一个实施方案中，所述的每个诊断功能可同时发生。在至少一个其他实施方案中，可以使用并非所有的诊断功能。例如，可以利用关于音频单元的仅一个诊断功能。
图11示出了根据本公开实施方案的在个人气体监测器的气体传感器上执行诊断测试的方法的流程图。一个或多个控制单元诸如控制单元112可以被构造成根据关于图11示出和所述的流程图进行操作。
该方法从1000开始，其中个人气体监测器从正常操作状态切换到诊断状态。然后，在1002处，对来自传感器的传感器输出信号(诸如传感器输出电压)进行采样。在1004处，将采样的传感器输出信号与存储的传感器参考值进行比较。在1006处，确定采样的传感器输出信号是否在存储的传感器参考值的可接受范围内。例如，采样的传感器输出信号可以与所存储的传感器参考值相同，或者在预定的和预定义的可接受限度内，诸如5％以内。如果采样的传感器输出信号在所存储的传感器参考值的可接受范围内，则该方法从1006进行到1008，其中个人气体监测器切换回正常操作状态。然而，如果采样的传感器输出信号不在所存储的传感器参考值的可接受范围内，则该方法从1006进行到1010，其中生成警告信号。警告信号指示气体传感器无法正确运行，并且可以在显示器上示出和/或通过音频单元发射。
图12示出了根据本公开实施方案的在个人气体监测器的音频单元上执行诊断测试的方法的流程图。一个或多个控制单元诸如控制单元112可以被构造成根据关于图12所示和所述的流程图进行操作。
该方法从1100开始，其中个人气体监测器从正常操作状态切换到诊断状态。然后，在1102处，对音频驱动信号(诸如被构造成驱动蜂鸣器的信号)进行采样。例如，音频驱动信号可以是或者包括从音频单元采样的驱动电压。在至少一个其他实施方案中，音频驱动信号可以是由麦克风拾取并转换为数字信号的模拟信号。在1104处，将采样的音频驱动信号与存储的音频参考值进行比较。在1106处，确定采样的音频驱动信号是否在存储的音频参考值的可接受范围内。例如，采样的音频驱动信号可以与存储的音频参考值相同，或者在预定的和预定义的可接受限度内，诸如5％以内。如果采样的音频驱动信号在所存储的音频参考值的可接受范围内，则该方法从1106进行到1108，其中个人气体监测器切换回正常操作状态。然而，如果采样的音频驱动信号不在所存储的音频参考值的可接受范围内，则该方法从1106进行到1110，其中生成警告信号和/或禁用音频单元。警告信号指示音频单元无法正确运行，并且可以在显示器上示出和/或通过音频单元发射。
图13示出了根据本公开实施方案的在个人气体监测器的振动器上执行诊断测试的方法的流程图。一个或多个控制单元诸如控制单元112可以被构造成根据关于图13所示和所述的流程图进行操作。
该方法从1200开始，其中个人气体监测器从正常操作状态切换到诊断状态。然后，在1202处，对运动信号(诸如被构造成驱动振动器的信号)进行采样。例如，运动信号可以是或者包括从振动器采样的驱动电压。在至少一个其他实施方案中，运动信号可以是由运动传感器拾取并转换为数字信号的模拟信号。在1204处，将采样的运动信号与存储的运动参考值进行比较。在1206处，确定采样的运动信号是否在存储的运动参考值的可接受范围内。例如，采样的运动信号可以与所存储的运动参考值相同，或者在预定的和预定义的可接受限度内，诸如5％以内。如果采样的运动信号在所存储的运动参考值的可接受范围内，则该方法从1206进行到1208，其中个人气体监测器切换回正常操作状态。然而，如果采样的运动信号不在所存储的运动参考值的可接受范围内，则该方法从1206进行到1210，其中生成警告信号和/或禁用振动器。警告信号指示振动器无法正确运行，并且可以在显示器上示出和/或通过音频单元发射。
图14示出了根据本公开实施方案的在个人气体监测器的一个或多个发光构件上执行诊断测试的方法的流程图。发光构件可以是或者包括一个或多个LED、一个或多个白炽光灯泡、一个或多个荧光灯泡、一个或多个红外灯、一个或多个紫外灯和/或类似物。一个或多个控制单元诸如控制单元112可以被构造成根据关于图14所示和所述的流程图进行操作。
该方法从1300开始，其中个人气体监测器从正常操作状态切换到诊断状态。然后，在1302处，对光信号(诸如被构造成驱动发光构件的信号)进行采样。例如，光信号可以是或者包括从发光构件(一个或多个)采样的电压。在至少一个其他实施方案中，光信号可以是由光电晶体管检测并转换为数字信号的模拟信号。在1304处，将采样的光信号与存储的光参考值进行比较。在1306处，确定采样的光信号是否在存储的光参考值的可接受范围内。例如，采样的光信号可以与所存储的光参考值相同，或者在预定的和预定义的可接受限度内，诸如5％以内。如果采样的光信号在所存储的光参考值的可接受范围内，则该方法从1306进行到1308，其中个人气体监测器切换回正常操作状态。然而，如果采样的光信号不在所存储的运动参考值的可接受范围内，则该方法从1306进行到1310，其中生成警告信号和/或禁用发光构件(一个或多个)。警告信号指示发光构件(一个或多个)无法正确运行，并且可以在显示器上示出和/或通过音频单元发射。
图15示出了根据本公开实施方案的在个人气体监测器的一个或多个部件上执行诊断测试的方法的流程图。这些部件可以是或者可以包括音频单元、一个或多个发光构件、振动器、气体传感器、电池和/或类似物。一个或多个控制单元诸如控制单元112可以被构造成根据关于图15所示和所述的流程图进行操作。
该方法从1400开始，其中个人气体监测器从正常操作状态切换到诊断状态。然后，在1402处，对部件的电压进行采样。在1404处，将采样的电压与存储的参考值进行比较。在1406处，确定采样的电压是否在存储的参考值的可接受范围内。例如，采样的电压可以与所存储的参考值相同，或者在预定的和预定义的可接受限度内，诸如5％以内。如果采样的电压在所存储的参考值的可接受范围内，则该方法从1406进行到1408，其中个人气体监测器切换回正常操作状态。然而，如果采样的电压不在所存储的运动参考值的可接受范围内，则该方法从1406行进到1410，其中生成警告信号和/或禁用该部件。警告信号指示该部件无法正确运行，并且可以在显示器上示出和/或通过音频单元发射。
参考图11-图15，可以使用一个控制单元112来执行各种诊断测试。任选地，可以使用多于一个的控制单元112来执行各种诊断测试。关于图11-图15示出和所述的诊断测试可以同时执行或在不同的时间执行。此外，可以执行关于图11-图15示出和所述的并非所有的诊断测试。
如上面关于图1-图15所解释的，本公开的实施方案提供了在个人气体监测器的一个或多个部件上执行诊断测试以确保这些部件正确运行的系统和方法。如此，本公开的实施方案提供了提醒个体失灵的个人气体监测器的系统和方法。
虽然可以使用诸如顶部、底部、下部、中部、横向、水平、竖直、前部等等的各种空间和方向性术语来描述本公开的实施方案，但应当理解，此类术语仅仅用于关于图中示出的取向。取向可以被颠倒、旋转或以其他方式改变，使得上部是下部，反之亦然，水平变成竖直等等。
如本文所用，被“构造成”执行任务或操作的结构、限制或元件，特别是在结构上，以对应于任务或操作的方式形成、构造或调整。为了清楚起见和避免疑义，仅仅能够被修改以执行任务或操作的对象不被“构造成”执行本文所用的任务或操作。
应当理解，上述说明旨在为例示性的而非限制性的。例如，上述实施方案(和/或其方面)可以彼此结合使用。除此之外，在不脱离本公开范围的前提下，可以做出许多修改以使特定的情况或材料适应本公开的各种实施方案的教导。虽然本文所述的材料的大小和类型旨在限定本公开的各种实施方案的参数，但这些实施方案决不是限制性的而是示例性的实施方案。在查看上述说明时，许多其他实施方案对于本领域技术人员将是显而易见的。因此，本公开的各种实施方案的范围应该参照所附权利要求连同所赋予此类权利要求的等同形式的全部范围来确定。在所附权利要求中，术语“包括”和“在其中”用作相关术语“包含”和“其中”的纯英语等同形式。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅仅用作标签，并且不旨在将数字要求强加在它们的对象上。另外，以下权利要求的限制不是以设备加功能格式书写的，并且不旨在基于35U.S.C.§112(f)来解释，除非并且直到此类权利要求限制明确地使用短语“用于...的设备”，而后是通过功能的陈述，没有进一步的结构。
本书面描述使用示例来公开本公开的各种实施方案，包括最佳模式，并且还使本领域技术人员能够实践本公开的各种实施方案，包括制作和使用任何装置或系统以及执行任何结合的方法。本公开的各种实施方案的可专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这些示例具有与权利要求的字面语言没有不同的结构元件，或者如果示例包括与权利要求的字面语言无实质区别的等同形式的结构元件，则此类其他示例旨在该权利要求的范围内。

Claims (30)

1.一种个人气体监测器，包括：
外壳，所述外壳被构造成由个体佩戴或持有；
一个或多个部件，所述一个或多个部件固定在所述外壳上或所述外壳中；以及
诊断系统，所述诊断系统在所述外壳内，并且联接到所述一个或多个部件，其中所述诊断系统对所述一个或多个部件进行测试，以确定所述一个或多个部件是否正确运行。
2.根据权利要求1所述的个人气体监测器，其中所述一个或多个部件包括气体传感器、音频单元、一个或多个发光构件、振动器或电池中的一个或多个。
3.根据权利要求1所述的个人气体监测器，其中所述诊断系统在诊断状态与正常操作状态之间切换，在诊断状态中所述诊断系统测试所述一个或多个部件，在正常操作状态中所述个人气体监测器感测至少一种气体的存在和水平。
4.根据权利要求1所述的个人气体监测器，其中所述诊断系统包括：
至少一个控制单元，所述至少一个控制单元与所述一个或多个部件连通；以及
至少一个存储器，所述至少一个存储器联接到所述至少一个控制单元。
5.根据权利要求4所述的个人气体监测器，其中所述一个或多个部件包括气体传感器，并且其中所述至少一个控制单元对来自所述气体传感器的传感器输出信号进行采样，并将所述传感器输出信号与存储在所述至少一个存储器中的传感器参考值进行比较，以确定所述气体传感器是否正确运行。
6.根据权利要求4所述的个人气体监测器，其中所述一个或多个部件包括音频单元，并且其中所述至少一个控制单元对来自所述音频单元的音频输出信号进行采样，并将所述音频输出信号与存储在所述至少一个存储器中的音频参考值进行比较，以确定所述音频单元是否正确运行。
7.根据权利要求6所述的个人气体监测器，其中所述音频输出信号被采样为电压信号。
8.根据权利要求6所述的个人气体监测器，其中所述诊断系统包括麦克风，所述麦克风将所述音频输出信号感测为由所述音频单元发射的模拟音频输出信号。
9.根据权利要求4所述的个人气体监测器，其中所述一个或多个部件包括振动器，并且其中所述至少一个控制单元对来自所述振动器的运动信号进行采样，并将所述运动信号与存储在所述至少一个存储器中的运动参考值进行比较，以确定所述振动器是否正确运行。
10.根据权利要求7所述的个人气体监测器，其中所述运动信号被采样为电压信号。
11.根据权利要求7所述的个人气体监测器，其中所述诊断系统包括运动传感器，所述运动传感器将所述运动信号感测为由所述振动器发射的模拟运动信号。
12.根据权利要求11所述的个人气体监测器，其中所述运动传感器包括微机电(MEMS)传感器、加速度计、压电换能器、电位差计或一个或多个应变仪中的一个或多个。
13.根据权利要求4所述的个人气体监测器，其中所述一个或多个部件包括至少一个发光构件，并且其中所述至少一个控制单元对来自所述至少一个发光构件的光信号进行采样，并将所述光信号与存储在所述至少一个存储器中的光参考值进行比较，以确定所述至少一个发光构件是否正确运行。
14.根据权利要求13所述的个人气体监测器，其中所述光信号被采样为电压信号。
15.根据权利要求13所述的个人气体监测器，其中所述诊断系统包括光电晶体管，所述光电晶体管将所述光信号检测为由所述至少一个发光构件发射的模拟光信号。
16.根据权利要求1所述的个人气体监测器，其中所述诊断系统包括比较器，所述比较器将所述一个或多个部件的至少一个输入电压与至少一个参考电压进行比较。
17.一种对个人气体监测器的一个或多个部件进行测试的方法，所述个人气体监测器被构造成由个体佩戴或持有，所述方法包括：
将诊断系统设置在所述个人监测器的外壳内；
将所述诊断系统联接到固定在所述外壳中或所述外壳上的一个或多个部件；以及
用所述诊断系统对所述一个或多个部件进行测试，以确定所述一个或多个部件是否正确运行。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述一个或多个部件包括气体传感器、音频单元、一个或多个发光构件、振动器或电池中的一个或多个。
19.根据权利要求17所述的方法，还包括在诊断状态与正常操作状态之间切换，在诊断状态中所述诊断系统测试所述一个或多个部件，在正常操作状态中所述个人气体监测器感测至少一种气体的存在和水平。
20.根据权利要求17所述的方法，其中所述一个或多个部件包括气体传感器，并且其中所述测试包括：
对来自所述气体传感器的传感器输出信号进行采样；以及
将所述传感器输出信号与存储的传感器参考值进行比较。
21.根据权利要求17所述的方法，其中所述一个或多个部件包括音频单元，并且其中所述测试包括：
对来自所述音频单元的音频输出信号进行采样；以及
将所述音频输出信号与存储的音频参考值进行比较。
22.根据权利要求17所述的方法，其中所述一个或多个部件包括振动器，并且其中所述测试包括：
对来自所述振动器的运动信号进行采样；以及
将所述运动信号与存储的运动参考值进行比较。
23.根据权利要求17所述的方法，其中所述一个或多个部件包括至少一个发光构件，并且其中所述测试包括：
对来自所述至少一个发光构件的光信号进行采样；以及
将所述光信号与存储的光参考值进行比较。
24.根据权利要求17所述的方法，其中所述测试包括将所述一个或多个部件的至少一个输入电压与至少一个参考电压进行比较。
25.一种个人气体监测器，包括：
外壳，所述外壳被构造成由个体佩戴或持有；
气体传感器，所述气体传感器固定在所述外壳上或所述外壳中；
音频单元，所述音频单元固定在所述外壳上或所述外壳中；
一个或多个发光构件，所述一个或多个发光构件固定在所述外壳上或所述外壳中；
振动器，所述振动器固定在所述外壳上或所述外壳中；以及
诊断系统，所述诊断系统在所述外壳内，并且联接到每个所述气体传感器、所述音频单元、所述一个或多个发光构件和所述振动器，其中所述诊断系统定期地对所述音频单元、所述一个或多个发光构件以及所述振动器进行测试，以确定所述音频单元、所述一个或多个发光构件和所述振动器是否正确运行，其中所述诊断系统在诊断状态与正常操作状态之间切换，在诊断状态中所述诊断系统测试所述音频单元、所述一个或多个发光构件、和所述振动器，在正常操作状态中所述个人气体监测器感测至少一种气体的存在和水平。
26.根据权利要求25所述的个人气体监测器，其中所述诊断系统包括：
至少一个控制单元，所述至少一个控制单元与所述音频单元、所述一个或多个发光构件以及所述振动器连通；以及
至少一个存储器，所述至少一个存储器联接到所述至少一个控制单元。
27.根据权利要求26所述的个人气体监测器，其中所述至少一个控制单元对来自所述气体传感器的模拟输出信号进行采样，并将所述模拟输出信号与存储在所述至少一个存储器中的传感器参考值进行比较，以确定所述气体传感器是否正确运行。
28.根据权利要求26所述的个人气体监测器，其中至少一个控制单元对来自所述音频单元的音频输出信号进行采样，并将所述音频输出信号与存储在所述至少一个存储器中的音频参考值进行比较，以确定所述音频单元是否正确运行。
29.根据权利要求26所述的个人气体监测器，其中至少一个控制单元对来自所述振动器的运动信号进行采样，并将所述运动信号与存储在所述至少一个存储器中的运动参考值进行比较，以确定所述振动器是否正确运行。
30.根据权利要求26所述的个人气体监测器，其中所述至少一个控制单元对来自所述至少一个发光构件的光信号进行采样，并将所述光信号与存储在所述至少一个存储器中的光参考值进行比较，以确定所述至少一个发光构件是否正确运行。
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