CN110234936A - 用于测量气体中污染物的浓度的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种空气净化系统，其包括对空气中目标污染物的浓度的测量。气体传感器用于感测污染物的浓度(不过由于交叉灵敏度，其也会检测其它污染物)。提供了一种选择性地去除目标污染物，同时在减少传感器交叉敏感的其它污染物方面具有显著更小效果的过滤器。对过滤之前获得的气体传感器响应、过滤之后的气体传感器响应、以及气体传感器对污染物的灵敏度特性进行处理，由此确定过滤前空气中污染物的气体浓度。以这种方式，由于气体传感器的低选择性，因此浓度测量优于使用气体传感器的直接测量。

Description

用于测量气体中污染物的浓度的系统和方法
技术领域
本发明涉及感测诸如空气等气体中的污染物水平。
背景技术
室内空气污染对全世界许多城市地区构成严重的健康危害。在室外(例如来自机动车辆和工业)和室内(来自烹饪、吸烟、蜡烛燃烧、焚香、除气建筑物/装饰材料，使用除气蜡、油漆、抛光剂等)都会遭遇空气污染源。室内污染水平通常高于室外，尤其是挥发性有机化合物。与此同时，许多人大部分时间都停留在室内，因而可能几乎持续暴露于不健康的空气污染水平。
改善室内空气清洁度的一种方法是在室内安装空气净化器，空气净化器能够通过清洁单元使室内空气连续再循环，清洁单元包括一个或多个空气过滤器，或利用吸附、化学吸附、转化或分解。实例是活性炭过滤器、化学品浸渍多孔介质、光催化单元、等离子体基组分或生物基的净化组分。
改善室内空气清洁度的另一种方法是使用过滤的室外空气进行连续通风。在后一种情况下，空气过滤器通常包含在加热、通风设备和空调(HVAC)系统中，该系统能够进行温度调节、通风，以及通过在室内释放空气之前使其先通过一个或多个空气过滤器来清洁从室外吸入的通风空气。用清洁的室外空气进行通风可以置换污染的室内空气并稀释其污染水平。
为了从空气中去除污染气体，通常使用活性炭过滤器，活性炭过滤器能够吸附/去除/分解空气中的许多挥发性有机烃气体(VOC)和若干无机气体(NO2、O3、SO2)。活性炭材料通常以包含在透气性过滤器框架结构中的粉末\微粒或球粒的形式存在。甲醛气体的室内空气污染问题尤其影响许多人的健康和福祉。甲醛从室内来源(如建筑材料、装饰材料和家具)持续排放。其室内浓度可以增加至远高于甲醛的清洁空气标准浓度(例如，当室内通风较差时，中国限定标准最大可接受甲醛暴露为0.10mg/m3——其它国家具有其它标准)。由于室外天气条件差、室外温度不适和/或出于安全考虑，通过打开门窗实现高通风条件并不总是可行的。
人们越来越希望能够测量家中的污染物浓度。确定家中的污染物浓度是困难的。例如，可以使用通过真空泵从气体吸收管抽取空气，然后对管进行气相色谱分析以测量不同浓度。这种分析通常需要约4小时进行萃取，并且气相色谱分析要在实验室进行并且需要大约一天。这显然是一个昂贵且耗时的过程。但这也只给出一次测量结果，不会指示气体浓度随时间的变化。测量只能由专家用昂贵的设备进行。
由于交叉灵敏度和低反应速度，当前气体传感器的精度受到限制。交叉灵敏度常见于电化学传感器。
例如，下表示出Membrapor AG(商标)公司已知的电化学甲醛传感器的灵敏度(在各种气体的输出电压V变化至1ppm)。
上表表明该特定传感器响应醇和高级醛。这种交叉灵敏度可以对整个传感器信号产生强有力的贡献，因为醇可以通过清洁剂和空气清新剂、个人卫生产品(例如剃须液或除臭剂)以及酒精饮料在家中排出。
对加拿大50个家庭进行的一项广泛研究测量了正常家庭活动中的VOC水平。平均测量乙醇水平超过甲醛浓度10倍或更多。表1显示在这样的环境中，交叉灵敏度响应超过了由甲醛气体引起的信号。
因此，由于传感器能够响应各种气体，因而其具有受限的选择性。
还有其他气体引起交叉灵敏度问题，例如氢气使得交叉灵敏度上升1-3％，CO使得交叉灵敏度上升10-18％。
WO2013/008170公开了一种气体感测装置，其中存在过滤气体通道和未过滤气体通道，用气体传感器顺序地测量每个通道。将测量值进行组合以提供浓度读数。由于差分气体水平测量期间的人类活动，该解决方案可能受到VOC水平快速变化的影响。此外，部件更少、更简单的解决方案将是优选的，以改善可制造性并降低成本。
因此，需要一种低成本且时间有效的方式来提供污染物气体浓度的准确读数，尤其是对于安装为用于去除目标VOC污染物的空气净化器。
发明内容
本发明由权利要求限定。
根据本发明一个方面的实施例，提供一种空气净化系统，包括：
-过滤器，用于选择性地过滤空气中的污染物；
-气体传感器，用于感测空气中污染物的浓度；
-控制器，适用于处理第一未过滤气体传感器响应、通过过滤使空气中污染物的浓度稳定后的第二气体传感器响应，以及气体传感器对污染物的灵敏度特性，以确定过滤前空气中污染物的气体浓度。
当污染物被选择性过滤器过滤掉时，系统通过处理由对污染物具有已知剂量响应曲线的气体传感器所测量的气体传感器响应的下降来获得浓度测量。在存在污染物的情况下(例如在过滤之前)以及过滤后一旦污染物水平稳定在低水平，测量气体传感器响应。这可以是在设备最初打开后几分钟或几小时。
空气净化系统可以自动打开，例如在没有用户的情况下。因此，系统可以向用户报告设备已经自动打开，并且在过滤过程前后报告污染物水平。这可以确保空气中目标污染物的浓度。装饰所释放的可能会造成健康风险的组分(例如甲醛)的浓度随时间而降低，但也取决于温度和湿度。对构成健康风险的组分进行定期检测，以向住户展示此类组分的背景浓度是否降低并且甚至可能达到可接受的值。
由于污染物被去除，环境空气中的浓度在感测操作期间改变。可以使用简单的单个传感器在污染过滤前后执行相同的感测操作。感测也可以利用正常对流执行。
过滤器优选具有比气体传感器更高的污染物选择性。以这种方式，可以容忍气体传感器的交叉灵敏度，因为更具选择性的过滤器确保了污染物浓度的变化是引起气体传感器读数变化的唯一原因。
例如，污染物是甲醛。高选择性甲醛过滤器以及甲醛传感器是已知的，不过传感器也会响应其它气体。
控制器可以适用于在获得气体传感器读数的稳定响应后获得第一未过滤气体传感器响应。因此，在监测到稳定传感器输出后，获得两个传感器读数，稳定传感器输出指示环境是稳定的，在过滤之前没有人类影响，并且过滤已经达到稳定状态。
控制器可以适用于在获得气体传感器的稳定响应之后操作设备。这在检测到稳定的高污染物水平时提供自动过滤器操作，即不受用户影响。这可能是在密闭空间内没有用户的情况下，因而提供了对设备的自动控制。
控制器可以适用于在过滤之前获得第一未过滤气体传感器响应，并且在过滤之后获得第二气体传感器响应。这样，一旦过滤完成，就可以得到浓度测量。
根据本发明另一方面的实例提供了一种空气净化方法，包括：
-选择性地过滤目标污染物；
-用气体传感器监测气体传感器响应，直到气体传感器响应稳定；
-在过滤之后获得第二气体传感器响应；
-处理与未过滤污染物浓度相关的第一未过滤气体传感器响应、第二气体传感器响应，以及气体传感器对目标污染物的灵敏度特性，以确定过滤前空气中目标污染物的浓度。
该方法提供了空气净化以及过滤操作之前被过滤污染物浓度水平的准确报告。这可以通知用户目标污染物是否仍然可以在密闭空间内造成健康风险。该方法可以使用单个传感器。
在选择性过滤之前，可以多次感测气体传感器响应，然后，在获得气体传感器的稳定响应后，可以获得第一未过滤气体传感器响应。这确保了未过滤气体传感器读数不受诸如人类活动等动态因素的影响，而是代表整体环境污染水平，这是用户最关心的。
可以在获得气体传感器的稳定响应之后操作过滤器。这样可以根据需要提供过滤器自动操作。
第一未过滤气体传感器响应可以在过滤之前获得，并且第二气体传感器响应可以在过滤之后获得。
附图说明
下面将结合附图详细描述本发明的实施例。在附图中：
图1A和图1B示出空气净化器的两个实例，其包括用于确定目标污染物浓度的传感器系统；
图2示出气体传感器对甲醛浓度的响应；
图3示出第一次测试过程中的传感器信号读数和参考仪器读数，用于解释如何进行污染感测；
图4示出第二次测试过程中的参考仪器读数；
图5示出第二次测试过程中的传感器信号读数；以及
图6示出气体中污染物浓度的测量方法。
具体实施方式
本发明提供一种空气净化系统，其包括对空气中目标污染物的浓度的测量。气体传感器用于确定目标污染物的浓度(然而由于交叉灵敏度，其也会响应其它污染物)。提供一种选择性地过滤目标污染物的过滤器，其同时具有减少传感器交叉敏感的其它污染物的显著较小的效果。因此，过滤器对减少其它污染物没有效果或没有显著效果。对过滤之前获得的气体传感器响应、过滤之后的气体传感器响应、以及气体传感器对污染物的灵敏度特性进行处理，以确定过滤前空气中污染物的气体浓度。以这种方式，由于气体传感器的低选择性，浓度测量优于使用气体传感器的直接测量。
图1A示出空气净化器的实例，该空气净化器包括用于测量气体中污染物浓度的系统。
空气净化器1设置在密闭空间2内。
通过风扇10驱动气流通过感测过滤区，但也可以使用其它气体传播手段，例如离子风或热风。过滤器12提供对待测量浓度的目标污染物的选择性过滤。过滤器和风扇共同形成净化器1的主要部件。目标污染物本身可以是气体，或者可以是微粒，或者可以是生物物种。
气体传感器14用于感测污染物的浓度，尤其是在过滤之前，不过在实践中，气体传感器14将响应其它污染物以及因交叉灵敏度而生成信号。因此，其生成气体传感器响应，该响应至少部分地取决于待感测目标污染物的浓度。
在图1A中，气体传感器14集成在空气净化器1中。在图1B中，气体传感器14集成在空气质量传感器盒中，该空气质量传感器盒位于空气净化器1的外部但位于密闭空间2内。
气体传感器对目标污染物具有选择性，但其选择性可能相对较低。例如，传感器可能暴露于气体污染物的复杂混合物，例如由室内装饰或人类发射或在人类活动期间产生的气体污染物，其中，由于交叉灵敏度，许多不同污染物可能对传感器信号有贡献。
通常，传感器根据目标污染物进行校准，以将传感器响应与目标污染物浓度相关联。然而，当被设置在此类复杂气体污染物混合物中时，由于来自其它物种的信号贡献，可能会计算出过高的目标污染物浓度。
为了克服这一问题，设备包括过滤器12，过滤器12以满足下述要求的选择性去除目标污染物：
-过滤步骤之前的传感器信号对应于I初始
-过滤步骤之后的传感器信号对应于I最终
-传感器信号与目标污染物浓度之间的关系为f(I)。
过滤器应当具有下述特异性：f(I初始-I最终)与用专业基准传感器系统测量的信号相差不到50％，专业基准传感器系统的响应不受其它气体污染物浓度的影响，或者影响可以忽略不计。
更优选地，f(I初始-I最终)与用专业基准传感器系统测量的信号相差不到25％。
最优选地，f(I初始-I最终)与用专业基准传感器系统测量的信号相差不到10％。
这应该适用于一般过滤情况，例如低至非常低的最终目标水平。
控制器16对过滤之前的气体传感器响应、通过过滤已经使空气中污染物浓度降低时的第二气体传感器响应、以及气体传感器对污染物的灵敏度特性进行处理，借此确定过滤前气体中污染物的气体浓度。
可以使用单个气体传感器。该单个气体传感器可以在风扇打开或关闭的情况下使用，并提供气体传感器读数，该读数代表感测时的环境空气。存在从不同时间得到的两个传感器读数，尤其是在环境空气通过空气净化器的过滤处理之前和之后。也可以存在多个传感器。
对于甲醛测量的实例，Membrapor(商标)提供具有已知灵敏度特性(即剂量响应曲线)的甲醛传感器。具有适当选择性的甲醛过滤器的实例是具有TRIS(三羟甲基氨基甲烷)的波纹过滤器，如WO97/045189A1中所描述的，其仅过滤掉甲醛并且具有高清洁效率和容量。
下表示出该过滤器的选择性过滤吸收特性。
在只有目标气体既被过滤器吸收又被传感器检测的意义上，过滤器和传感器的响应优选是正交的(除目标外)。上述实例中对乙醛和乙酸的吸收不会引入不准确性，因为气体传感器对其不敏感或几乎不敏感。
过滤器对目标气体(甲醛)具有更高的选择性，并且不会去除传感器对其显示出显著交叉灵敏度的污染物。
在可以使用系统之前，确定传感器对特定气体(在这种情况下为甲醛)的剂量响应曲线。
图2示出使用Aero-Laser(商标)甲醛分析仪设备读取的沿X轴的专业甲醛测量结果，该设备是基于甲醛与乙酰丙酮的液相反应(2,4-戊二酮基)和氨，以及对所得反应混合物的荧光检测。
图2示出在因多聚甲醛蒸发及随后的去除产生甲醛浓度的相同可控增加期间(参见图3)，沿Y轴的Membrapor传感器的读数(作为模数转换器输出值)。该图表明Membrapor传感器信号与实际甲醛浓度之间的关系几乎是线性的。为了准确地确定目标污染物水平，在两个不同的时间点测量环境空气的气体传感器响应。一个测量是测量污染空间，另一测量是空气净化后测量。如上所述，使用过滤器进行空气净化，过滤器去除目标污染物，同时不去除传感器交叉敏感的物质。
两次测量可以以任何顺序进行(即在过滤之前和之后，或在过滤之后和随后一旦污染物水平恢复至其初始值时)。
在优选布置中，在空气净化之前获得第一传感器响应。仅在被处理空间(例如房间)内的总空气体积被净化之后才获得第二传感器响应。
优选在污染水平稳定后采集第一气体传感器响应。这样可以防止人类活动对污染物水平(例如烹饪)的快速变化的影响影响测量以及后续代表总体环境条件的传感器读数。当房间中没有人时，例如在夜间，可以采集第一气体传感器响应。在记录了稳定传感器读数后，可以触发空气净化器过滤。应尽可能地避免测量过程中的干扰。
例如，目标污染物通过装饰除气而不是由人类活动产生的短期峰值产生，并且传感器是交叉敏感的。例如，通过在夜间进行测量，由人类活动产生的气体缓慢地被来自通风设备的新鲜空气所替代。
在空气净化期间进行监测以确定何时可以获得气体传感器响应。例如，监测涉及记录第一气体传感器响应，然后进行多次连续测量以观察传感器衰减。只有当衰减稳定时才处理最终第二气体传感器响应，以实现差值计算。对于Membrapor传感器，衰减的传感器信号指示空气质量提高。对于其它传感器类型，基于其它测量原理，如基于金属氧化物的传感器，由于传感器电阻增加，传感器响应反而可以在更纯净的空气中达到更高值。
在某些时间不会观察到传感器衰减，例如，如果窗户是打开的或某些人类活动正在进行。在大多数情况下，人类活动将产生显示传感器信号突然变化的信号。这将导致不可靠测量，因此可以丢弃。然后不计算差值。
本发明的系统不提供即时测量，而是使用后处理来向用户指示空气净化器已打开(例如，通过自动例程在没有人在场的情况下打开设备)，空气净化器已经去除目标污染物，从而去除了所讨论房间内相应的暴露风险。
通过在采集污染物水平计算的最终读数之前确保平滑的传感器衰减，避免了不准确读数，并且仅在环境空气达到稳定且空气质量可接受时才给出读数。
本发明提供了一种低成本解决方案，其中，单个基本传感器设计可以用于连续测量。过滤器已经是空气净化器的既有部分。
传感器可以是如图1A所示的空气净化器的一体部件，或者可以在其外部，例如，是如图1B所示的单独空气质量传感器模块的一部分。传感器提供与传感器位置处的目标气体相关的响应。这意味着空气净化器的运行不是由空气净化器位置处的空气质量决定的，而是由传感器位置处的质量决定。因此，传感器可以放置在不允许放置空气净化器的更消费者相关的位置，例如床旁边或办公桌旁。显然，空气净化器和传感器应位于同一密闭空间内。
在大房间(或办公空间)中，可能存在多个空气净化器和一个感测元件。这样给出一个中央空气质量读数，降低了成本。
浓度测量是使用单个气体传感器测量整个空间内的总体气体浓度(一次在空气净化之前，一次在空气净化之后)，而不是测量小气体处理通道中的气体浓度。这样的一个优势在于，仅需要一个无源气体传感器。
如上所述，当在第一次测量(净化之前)期间和第二次测量(除去目标污染物后)期间室内空气组分保持恒定时，使用测量系统。室内气体组分在家中有人类活动的情况下变化非常快。然而，当人们离开房间或者没有进行活动时(例如在睡觉时)，气体组分稳定，允许进行测量。测量可以在夜间进行，大多数情况下，此时人们都在睡觉。替代地，通过分析气体传感器响应，预期在净化步骤期间出现平滑的传感器衰减。如果观察到传感器信号中的突然峰值，则测量可能需要进一步处理或被丢弃。
也可以使用用于同一空间内的传感器的其它传感器信号。如果使用颗粒水平和/或CO2水平和/或TVOC传感器，并且这些传感器在测量期间显示人类活动的指示，则可以再次进一步处理或丢弃测量结果。
本发明可以使用低成本MOx(金属氧化物)传感器实现。由于使用贵金属电极，并且由于生产水平较低而导致开销较高，电化学甲醛传感器非常昂贵。然而，MOx传感器通常对许多其它VOC显示出极高的交叉灵敏度，因而甲醛测定非常不准确。
为了确保气体传感器响应是适当的并且不受外部因素的影响，随着时间的推移监测气体传感器信号的衰减或生长行为，平滑衰减变化和稳定的前后气体传感器读数指示可以采集适当气体传感器信号的时间段。
传感器不需要产生气流，并且可以利用自然对流。用于驱动气流过空气净化器过滤器的气流不需要朝向传感器。
测量室内空气、操作空气净化器然后再次测量选择性地去除了目标污染物的室内空气的总循环时间通常可以为15分钟到几个小时，这取决于空气净化器的去除效果、运行模式和有效房间容积。如果门打开，有效房间容积会增加。
在一个优选实施方式中，如上所述，第一未过滤气体传感器响应在过滤之前获得，并且第二气体传感器响应在过滤之后获得。然而，可以以相反顺序获得两个气体传感器响应。在这种情况下，打开空气净化器以开始净化空气。使用气体传感器测量选择性去除目标污染物的室内空气。在气体传感器响应稳定时获得测量。
然后关闭空气净化器。当气体传感器再次到达稳定信号(例如，由于装饰中缓慢释放被去除的污染物，信号增加)时，传感器可再次用于测量与原始污染物浓度相关的气体传感器响应。根据两个气体传感器响应之差再次计算去除污染物的原始浓度。
该过程不太优选，因为需要花费更多时间，而且发生干扰测量的事件的可能性更大(例如，住户可能会醒来并执行同样会发出传感器响应气体的日常例程)。
系统的操作已通过实验验证。
测试的第一部分是确定用于已知空气质量传感器站的五个单独Membrapor甲醛传感器(作为校准步骤)的传递函数。
将五个传感器放入封闭的30m3气体测试室中。
然后使用参考仪器精确测量甲醛浓度(如上所述的Aero-Laser AL4021设备)。
在时间t＝0时开始测试，此时由背景浓度和噪音引起的甲醛浓度低于10ppb(十亿分之)。
在t＝3分钟时，气体测试室内蒸发的多聚甲醛约为5mg。然后，测试室内的甲醛浓度迅速增加至约150ppb。然后，该浓度随时间缓慢降低至t＝79分钟时的约140ppb。
在t＝79分钟时，打开具有选择性甲醛过滤器的空气净化器，甲醛水平在约30分钟内降低至低于30ppb的水平。
图3示出五个气体传感器读数(实线)以及精确读数(虚线，曲线30)。气体传感器读数在右侧y轴刻度上作为模数转换器值测量，精确读数在左侧y轴刻度上作为ppb值测量。
然后，使用五个单独传感器测量的ADC值来获得由参考仪器测量的精确甲醛浓度(ppb)的最佳拟合函数。
图2是一个此类传感器的图。其它四个传感器的图也是类似的。对于每个传感器，获得最佳拟合线，该最佳拟合线随后表示每个单独传感器的传递函数。已经发现每个此类线性传递函数具有大于0.99的R2回归值。
然后进行第二次测试。在该测试中，将发射新家具材料的VOC放置在具有五个传感器、精确参考仪器和空气净化器的30m3测试室中。材料包括橡胶垫、层压地板部件、刨花板和天花板。这些材料不仅会释放甲醛，还会释放甲醛传感器(由于交叉灵敏度)也可能做出反应的其它VOC。
一旦房间被密封，VOC水平缓慢增加，直到达到平衡稳定水平。这可能需要几个小时。
当VOC水平稳定至少2小时后，打开空气净化器。然后，测试室内的几乎所有甲醛都将被空气净化器除去，允许空气净化器运行，直至达到稳定的低VOC水平。
图4示出参考仪器随时间测量的甲醛浓度(ppb)。高水平对应于所达到的稳定水平。
从高甲醛浓度到低甲醛浓度的转变是由于空气净化器通过其专用甲醛过滤器去除甲醛。需要注意的是，甲醛含量不会达到0ppb，因为总会有一个剩余平衡水平。
图5示出由五个传感器测量的VOC水平。y轴上的值是ADC点，x轴上的值是时间(以秒为单位)。
图5示出五条曲线的形状与图4所示的参考仪器的曲线形状相匹配。但是，ADC值的降低没有参考仪器那么多。在0ppb甲醛浓度下，甲醛传感器的输出量已达到约120-130个ADC点。这是由模拟互阻抗放大器(TIA)电路中的硬件偏移引起的。该TIA电路将甲醛传感器输出电流转换为可由微控制器的模数转换器(ADC)连接的电压。
下表示出测量的最终结果。
每个传感器S1-S5和参考仪器RI各一列。
示出每个传感器S1-S5和参考仪器Rl两个时间帧的平均(AVG)ADC值。第一个30分钟的时间帧(测试开始后4000到5600秒之间)是在去除甲醛之前，但VOC水平稳定。
第二个20分钟的时间帧(测试开始后9000到10000秒之间)是在去除甲醛之后，同样是在VOC水平稳定时确定的。
然后获得差值以给出第三行。
然后使用每个单独甲醛传感器的回归函数将减法结果(第3行)转换为第四行中的甲醛差异浓度值(“具有回归函数的ppb”)。
根据参考仪器的差分测量的相对误差在最后一行中以％表示。
虽然测试中存在其它VOC，但使用五个传感器测量的(差异)甲醛浓度与参考仪器的差异结果很好地对应。
图6示出气体中污染物浓度的测量方法。
在步骤40中，获得针对包括污染物的气体而言的气体传感器响应。在气体传感器读数稳定时进行测量，从而指示没有短时污染事件，而是代表总体环境污染物水平。这提供了第一气体传感器响应。
在步骤42中，选择性地过滤污染物。该过滤自动开始，例如，响应于超过阈值的第一污染物浓度。在该过滤期间，监测浓度以确定过滤何时完成。也就是当气体传感器响应稳定在新的较低水平时。
在步骤44中，再次使用气体传感器获得针对包括过滤后的污染物的气体而言的气体传感器响应。随后可以停止过滤，因为已经去除了污染物。继续监测浓度以检测是否以及何时需要进一步过滤操作。
在步骤46中，处理过滤之前的气体传感器响应、过滤之后的气体传感器响应，以及气体传感器对污染物的灵敏度特性，以确定过滤前气体中污染物的气体浓度。这是基于结合传感器的已知灵敏度功能，处理气体传感器读数之间的差异。该已知功能可以由制造商提供，或者作为该类型传感器的一般信息，或者作为校准过程中获得的特定传感器的实际信息。
如上所述，传感器可以集成在空气净化器中或作为外部部件提供。
本发明不限于甲醛感测。当然，本发明也可以用于目标污染物、传感器和选择性过滤器的其它组合。
传感器对特定污染物的响应越准确，给出的污染物浓度就越准确。只要传感器不饱和，背景浓度水平并不重要。系统可以微型化。
本发明主要应用于家庭和办公室中，但也可以普遍用于希望知道对人类不安全的特定目标气体(或颗粒物)的浓度的任何空间。
本发明尤其适用于室内空气净化器、通风设备或HVAC(加热、通风和空调系统)及其它空气处理单元。
如上所述，控制器用于处理传感器测量值以及用于控制风扇。控制器可以用软件和/或硬件以多种方式实现，以执行各种所需功能。处理器是采用一个或多个微处理器的控制器的一个实例，该微处理器可以用软件(例如，微代码)编程以执行所需功能。然而，控制器可以在使用或不使用处理器的情况下实现，并且还可以实现为执行某些功能的专用硬件和处理器(例如，一个或多个编程微处理器及相关电路)的组合以执行其它功能。
可以在本发明各实施例中采用的控制器构件实例包括但不限于，常规微处理器、专用集成电路(ASICs)及现场可编程门阵列(FPGAs)。
在各种实施方式中，处理器或控制器可以与一个或多个存储介质相关联，如易失性和非易失性计算机存储器，诸如RAM、PROM、EPROM和EEPROM。存储介质可以用一个或多个程序编码，当在一个或多个处理器和/或控制器上执行时，该程序执行所需功能。各种存储介质可以固定在处理器或控制器中，或者可以是可运输的，从而使存储在其中的一个或多个程序可以加载至处理器或控制器中。在一些实施例中，计算机可以是诸如智能电话等外部设备。在这种情况下，需要将所有数据从传感器/空气净化器发送至此类外部设备。一旦在购买空气净化器之后购买服务(例如以App的形式)，这可以允许激活所公开的功能。
在实践所要求保护的发明的过程中，通过学习附图、公开内容及所附权利要求，本领域技术人员对于所公开实施例的其它变型是可以理解并实现的。在权利要求中，“包括”一词不排除其它元件或步骤，不定冠词“一”或“一个”不排除多个。过滤不仅指从气流中去除污染物，还可以指通过反应过程降低目标污染物浓度的过程，例如光催化氧化和等离子体诱导过程，或者可以指脱活化生物物种的过程，例如UV-C辐射。某些措施被记载在相互不同的从属权利要求中的事实不指示这些措施的组合不能被用于获得优势。权利要求中的任意附图标记不应理解为限制其范围。

Claims (14)

1.一种空气净化系统，包括：
-过滤器(12)，用于选择性地过滤空气中的污染物；
-气体传感器(14)，用于感测空气中所述污染物的浓度；
-控制器(16)，适于对第一未过滤气体传感器响应、对在空气中所述污染物的浓度已经通过过滤被降低时的第二气体传感器响应、以及对所述气体传感器(14)对所述污染物的灵敏度特性进行处理，由此确定过滤前空气中所述污染物的气体浓度。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述过滤器(12)具有比所述气体传感器更高的对所述污染物的选择性。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述污染物是甲醛。
4.根据前述任意一项权利要求所述的系统，其中，所述控制器(16)适于在获得稳定的气体传感器响应后获得所述第一未过滤污染物浓度。
5.根据前述任意一项权利要求所述的系统，其中，所述控制器(16)适于在获得稳定的气体传感器响应后操作所述过滤器(12)。
6.根据前述任意一项权利要求所述的系统，其中，所述控制器(16)适于在过滤之前获得所述第一未过滤气体传感器响应，并且在过滤之后获得所述第二气体传感器响应。
7.一种空气净化方法，包括：
-选择性地过滤(42)目标污染物；
-用气体传感器监测(40)气体传感器响应，直到所述气体传感器响应稳定；
-在过滤之后获得(44)第二气体传感器响应；
-对与未过滤污染物浓度相关的第一未过滤气体传感器响应、对所述第二气体传感器响应、以及对所述气体传感器对所述目标污染物的灵敏度特性进行处理(46)，由此确定过滤前空气中所述目标污染物的浓度。
8.根据权利要求7所述的方法，包括：在选择性过滤之前多次获得(40)气体传感器响应，并且在获得所述气体传感器的稳定响应时获得所述第一未过滤气体传感器响应。
9.根据权利要求7或8所述的方法，包括：在获得所述气体传感器的稳定响应之后操作(42)所述过滤器。
10.根据权利要求7-9中任意一项所述的方法，包括：在过滤之前获得(40)所述第一未过滤气体传感器响应，以及在过滤之后获得(44)所述第二气体传感器响应。
11.根据权利要求7-10中任意一项所述的方法，其中，与所述气体传感器相比，所述过滤器具有对所述污染物的更高的选择性。
12.根据权利要求7-11中任意一项所述的方法，其中，所述污染物是甲醛。
13.根据权利要求7-12中任意一项所述的方法，包括：当空间内没有人时在所述空间中获得(40)所述第一未过滤气体传感器响应。
14.一种包括计算机代码部件的计算机程序，当所述计算机代码部件在计算机上运行时其适于执行根据权利要求7-13中任意一项所述的方法。
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