CN110006957B - 气体检测系统 - Google Patents
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Abstract
一种气体检测系统，包括至少两台气体检测传感器装置和能够与气体检测传感器装置相互通信的计算机，该计算机以气体检测传感器装置中的任意一台作为基准装置，以其输出值为基准值，对其他气体检测传感器装置的输出值进行修正，同时在显示装置上显示以不同气体检测传感器装置的对应输出值。本发明能够修正气体检测传感器装置的灵敏度特性的机器差异，便于比较不同周围环境的气体浓度。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种环境监测领域的技术，具体是一种能够检测大气中气体浓度变化的气体检测传感器装置的气体检测系统。
背景技术
气体检测传感器装置广泛用于家用丙烷气体检测器和汽车等领域，能够检测大气中所含的特定气体(化学物质)。近年来，由于对大气污染和化学物质过敏症的担心，空气净化器和空调设备等也内置了相同的功能。
作为气体传感器的一种，半导体式气体传感器内置在气体检测传感器装置之中，能够通过改变半导体元件的内阻检测各种气体浓度，而且成本低，因此被广泛使用。
但内置半导体式气体传感器的气体检测传感器装置在部分使用环境下检测气体浓度时无法保持检测值的稳定，并有可能因为产品的不同而产生差异(机器差异)。半导体式气体传感器的灵敏度特性不仅取决于气体的浓度，周围环境的温度和湿度、大气的流动等因素也会使其产生变化。
另外半导体式气体传感器的半导体元件成分并非严格执行统一的制造标准，造成气体检测传感器装置的灵敏度特性产生机器差异。为此，即使使用多台气体检测传感器装置检测不同周围环境的气体浓度，但也会因为机器差异而无法准确进行比较。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种气体检测系统，能够修正气体检测传感器装置的灵敏度特性的机器差异，便于比较不同环境下的气体浓度。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明包括：至少两台气体检测传感器装置和与之通信的计算机，该计算机以气体检测传感器装置中的任意一台作为基准装置，即以其输出值为基准值，基于基准值对其他气体检测传感器装置的输出值进行修正，并在与计算机相连的显示装置上显示以装置分类的输出值。
所述的修正，可以补偿气体检测传感器装置之间的机器差异。另外使所述其他气体检测传感器装置与计算机进行通信，以测定不同物理环境、空间中的气体浓度，并在所述显示装置上显示各个气体检测传感器装置的输出值。
所述的修正，具体通过在同一空间(相同的周围环境)内安装多台气体检测传感器后测定输出值，并将测定数据保存于计算机中；然后将各个装置安装在所需的测定空间(不同的周围环境)内并测定输出值，同时基于已保存的相同周围环境下的测定数据，由计算机对其他气体检测传感器装置的输出值进行修正；由此即使安装了多台气体检测传感器装置，也可以补偿各个装置的灵敏度特性的机器差异，并能够正确比较不同周围环境下的气体浓度。
技术效果
与现有技术相比，本发明可以修正气体检测传感器装置的灵敏度特性的机器差异，便于比较不同周围环境下的气体浓度。
附图说明
图1为本发明整体配置示意图；
图2为图1所示气体检测传感器装置示意图；
图3为图1所示显示画面示意图；
图中：100气体检测传感器装置、100A基准装置、100B待修正装置、110气体传感器、120校准装置、130演算装置、140切换开关、150显示装置、160数据输入输出装置、170 温湿度传感器、180控制装置、190存储装置、200信号传输、300计算机、500气体检测系统。
具体实施方式
如图1所示，为本实施例涉及的气体检测系统500包括至少两台气体检测传感器装置 100和能够与气体检测传感器装置通信的计算机300。
如图1中的识别号码Unit No.1～Unit No.N所示，如果气体检测传感器装置100的数量超过两台，则不受数量的限制，可以随意配置若干台。
所述的气体检测传感器装置100和所述的计算机300通过信号传输200实现有线或无线连接，且不限其通信方式。
所述的信号传输200不限于串口(通信标准RS-422)等直接连接两者的方式，还可以通过互联网等通信网络进行连接。
所述的计算机300通过所述的信号传输200分别从各台气体检测传感器装置100接收输出值，其中：计算机300接收到的输出值以各个气体检测传感器装置100分类。例如在采用有线方式的信号传输200时，通过计算机300的端口号进行识别分类。当采用无线方式的信号传输时，则预先将识别号赋予各个气体检测传感器装置并由此进行识别分类。
本实施例涉及的气体检测系统500从所述的多台气体检测传感器装置100中任选一台作为基准装置。图1中的Unit No.1为基准装置100A，计算机300基于基准装置100A的输出值(基准值)对基准装置100A以外的气体检测传感器装置(以下称之为待修正装置100B)的输出值进行修正后再输出；通过该修正以补偿气体检测传感器装置100的机器差异。
具体来说，首先(测定开始时或开始前)在相同周围环境下安装基准装置100A及待修正装置100B后测定输出值，然后将基准装置100A的输出值作为基准值保存于计算机300中。另外针对待修正装置100B，也将各个输出值或各个输出值和基准值之间的差别以装置为类保存于计算机300中。
优选地，当各个气体检测传感器装置100中设有存储装置190时，则不必保存于计算机300中，也可以将这些数值保存于存储装置190中。
上述相同的周围环境是指温度和/或湿度、风向、气体浓度等引发气体检测传感器装置 100的输出值发生变化的因素，即环境条件相同或几近相同。其他情况则称之为不同的周围环境。
然后在所需的测定空间(不同的周围环境)内分别安装基准装置100A及待修正装置100B 并测定输出值。运用这些不同周围环境下的测定值、及所述的相同周围环境下的测定值，由计算机300对待修正装置100B的输出进行修正。
本实施例中，所述的修正具体为：以相同周围环境下的基准装置100A的输出值为OutA1，待修正装置100B的输出值为OutB1，并以不同周围环境下的基准装置100A的输出值为OutA2，待修正装置100B的输出值为OutB2时，运用下式计算修正后的待修正装置100B的输出值 OutB2_cor：
分别对Unit No.1的基准装置100A以外Unit No.2～Unit No.N的气体检测传感器装置 100B执行上述修正处理。由此，能够以基准装置100A为基准对各个待修正装置100B的输出值进行修正，为此可以补偿从识别号Unit No.1到Unit No.N的所有气体检测传感器装置100的灵敏度特性机器差异。
此外，气体检测传感器装置100的输出时间变化较大时，建议在规定时间内测定气体检测传感器装置100的输出值，并执行测定值的平均化、平滑化处理，由此算出上述基准装置100A 的输出值OutA1、OutA2、待修正装置100B的输出值OutB1、OutB2。
另外，气体检测传感器装置100的输出因为温度和湿度产生剧烈波动时，即使各个装置的安装场所周围的温度和湿度不同，气体检测传感器装置100也会产生灵敏度特性的机器差异。此时，建议对温度和/或湿度修正气体检测传感器装置100的输出值。
具体来说，就是将测定温度和/或湿度的温湿度传感器设置在各个气体传感器装置100 上或设置在其周围。根据测定的温度和/或湿度，并基于气体检测传感器装置100的温度特新、湿度特性，由计算机300修正气体检测传感器装置100的输出值。温度特性及湿度特性的数据预先保存于计算机300中，修正时如果参照这些数据表和伪近似公式，则可以对温度和/或湿度修正气体检测传感器装置100的输出值。
如图2所示，本实施例涉及的气体检测传感器装置100中包括：能够根据特定气体改变内阻的气体传感器110、用于修正气体传感器110输出值的校准装置120、用于测定温度和/ 或湿度的温湿度传感器170、用于向外部输出校准装置120的测定值、温湿度传感器170的测定值等的数据输入输出装置160及其控制装置180。
所述的气体检测传感器装置100中进一步设有用于进行数值计算的演算装置130、用于显示测定值等的显示装置150、用于存储测定值等的存储装置190。
所述的数据输入输出装置160也可以具备允许外部输入数据的功能。
气体传感器110配备一个以上即可，本实施例中优选配备了三个气体浓度灵敏性特性不同的气体传感器110(Sensor1～Sensor3)，各个气体传感器110还分别连接了校准装置120。
所述的气体传感器110采用但不限于能够根据大气中的气体浓度改变内阻的小型化、低成本的半导体式气体传感器，该半导体式气体传感器能够检测的气体种类取决于构成材料金属氧化物半导体的成分，因此配备多个种类的气体传感器即可检测更多种类的气体。
所述的校准装置120在气体传感器110的内阻上串联了负载电阻(图中未示出)，并将其负载电阻的电压作为对应气体传感器110输出的数据进行测定。但校准装置120的配置不仅限于此，还可以将气体传感器110的内阻电压和内阻通过的电流等作为对应气体传感器110输出的数据进行测定。
所述的气体检测传感器装置100中进一步设有切换开关140，能够在初始测定模式和通常测定模式之间自由切换。初始测定模式是在测定开始时或开始前，为了将各个气体检测传感器装置100安装在相同周围环境下后测定气体传感器110输出而采用的模式。通常测定模式是为了在当前时间将各个气体检测传感器装置100安装在不同周围环境后测定气体传感器110输出而采用的模式。
所述的切换开关140在设置后具有两种测定模式可供选择，根据测定模式，计算机300 可以更改测定频率、已测数据的平均化和平滑化处理、测定数据的记忆处理，非常便利。例如在本实施例中，初始测定模式的测定数据被保存于存储装置190内的非挥发性记录媒体(例如 E2ROM)中。由此，即使发生了停电，也可以读取存储装置190中保存的初始测定模式的测定数据。
所述的基准装置100A在初始测定模式的输出值为基准装置100A在上述相同周围环境下的输出值OutA1。待修正装置100B在初始测定模式下的输出值为待修正装置100B在相同周围环境下的输出值OutB1。同理，基准装置100A在所述的通常测定模式下的输出值为基准装置100A在上述不同周围环境的输出值OutA2。待修正装置100B在通常测定模式下的输出值为待修正装置100B在不同周围环境下的输出值OutB2。
所述的输出值値OutB2通过计算机300进行修正。修正后，待修正装置100B的输出值OutB2通过上述方法计算得到。而且在对温度和/或湿度修正气体检测传感器装置100的输出值时，将根据各个装置的温湿度传感器170的测定值，对所述的输出值OutA2及所述的修正后的输出值OutB2_cor进行修正。
对温度和/或湿度进行修正的方法并没有特别限制，可以采用参照诸如气体传感器110 温度特性、湿度特性数据表和伪近似公式的方法。
在本实施例中，所述的计算机300在根据输出值OutA1以及输出值OutA2计算经过温度和/或湿度修正后的输出值OutB2_cor时，需要算出以便于比较Unit No.1和Unit No.2的输出值，该计算可以由演算装置130。
如图3所示，为显示装置的一个显示画面，具体包括两台气体检测传感器装置100(Unit No.1和Unit No.2)在内的气体检测系统500中显示装置的显示画面：图中画面顶部的图表栏310 以折线图的方式显示了Unit No.1(基准装置100A)和Unit No.2(待修正装置100B)的数据。根据图表的线型(深浅)，可以识别具体是哪个装置的数据，但不仅限于以颜色分类的识别方法。
另外在图3中，画面底部的数值显示栏320显示了测定开始日期和时间、温度修正的有无、作为信号传输200的串口的端口号、各个气体检测传感器装置的温度和/或湿度等，能够具体掌握各种条件和测定数据。例如图3的显示内容，Unit No.1和Unit No.2的各个温度和/ 或湿度数据也被测定，并选择了有温度修正。
针对三个气体传感器110(Sensor1～Sensor3)，画面顶部的图表栏310分别显示了各个气体传感器感应的主要气体种类(醛类、TVOC、气味传感器)，对应各个气体传感器110输出的随时间发生的变化分别以折线图的方式显示图表。纵轴的计算数据显示对数，横轴的时间轴刻度在测定后自动更新，折线图分别自动滚动显示。
如上所述，Unit No.2的数据根据Unit No.1执行修正处理以便能够与Unit No.1的数据进行比较。另外由于选择了有温度修正，前述的比值是基于Unit No.1和Unit No.2 的各个测定温度得到的修正后的温度数据。而且、Unit No.1和Unit No.2的输出被同时测定，可以在画面上进行实时比较。
综上所述，当采用上述气体检测系统500，则以气体检测传感器装置100中的一台为基准装置100A，然后基于该基准装置的输出值，对基准装置以外的气体检测传感器装置，即待修正装置100B的输出值进行修正，由此补偿各个气体检测传感器装置100的机器差异。另外作为相对于基准值的比值则通过在显示装置以图表的方式作为含有机器差异补偿的输出值进行显示，便于比较不同周围环境下的气体浓度。
以上说明了本发明的实施例，但本发明并不仅限于上述实施例，可以在不脱离主旨的范围进行各种变形。例如在本实施例下，通过计算机300对待修正装置100B的输出值进行修正，但如果外部终端能够实现相同的功能，则可以智能手机等设备，或者采用分布式计算，在网络空间上构建虚拟机。
Claims (2)
1.一种针对不同气体浓度灵敏的气体检测系统，其特征在于，包括：至少两台气体检测传感器装置和与其相互通信的计算机，该计算机以任意一台气体检测传感器装置为基准装置，以其输出值为基准值；对其他气体检测传感器装置，即待修正装置的输出值进行修正，并在显示装置上显示各个气体检测传感器装置对应的输出值；
所述的修正，修正后的输出值其中：以相同周围环境下的所述的基准装置的输出值为OutA1，相同周围环境下的所述的待修正装置的输出值为OutB1，不同周围环境下的所述的基准装置输出值为OutA2，不同周围环境下的所述的待修正装置输出值为OutB2；
所述的气体检测传感器中设有温湿度传感器；所述的计算机基于该温湿度传感器的输出对气体检测传感器装置的输出值进行修正；
所述的气体检测传感器中设有多个针对不同气体浓度灵敏的气体传感器。
2.根据权利要求1所述的气体检测系统，其特征是，所述的显示装置在显示输出值的图表的同时滚动显示图表对应的时间轴。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| AD01 | Patent right deemed abandoned | ||
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Effective date of abandoning: 20220902 |
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| GR01 | Patent grant | ||
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