CN110998314A - 测量目标气体的浓度 - Google Patents
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Abstract
电子设备(1)包括气体传感器(2)，气体传感器(2)对目标气体敏感，并布置在电子设备(1)的壳体内或附于其，以检测电子设备(1)的环境中的目标气体的浓度(camb)。提供了处理单元(4)，处理单元(4)配置为：根据气体传感器(2)响应于一个或更多个第一测量(PM)提供的一个或更多个第一测量结果(R1,2)，确定壳体(3)内的或壳体(3)的一个或更多个部件释放的目标气体的浓度(cB)；根据所确定的释放目标气体浓度(cB)并根据气体传感器(2)响应于第二测量(OM)提供的第二测量结果(ROM)，确定环境目标气体浓度(camb)。释放解释为从一个或更多个部件释放出化学物质。
Description
技术领域
本发明涉及一种电子设备以及用于确定电子设备的环境中的目标气体的浓度的方法。
背景技术
现今，气体传感器可以安装在电子设备中或安装到电子设备，后一种情况通常包括印刷电路板和/或壳体。
尽管气体传感器可以布置在电子设备中或布置在该电子设备处，用于测量气体传感器对其敏感的目标气体的环境浓度，但发现，电子设备本身(例如，其壳体、其电路板或壳体内的其他部件)也可以释放目标气体，设备释放的那一部分目标气体使周围环境中的目标气体的浓度的测量失真。
专利申请US2017/184558A1公开了一种用于操作便携式气体测量设备的测试站的方法。气体测量设备布置为通过至少一个接口与测试站流体连通。设置流动时间，在流动时间期间输送测试气体；并且设置等待时间，在等待时间期间不输送测试气体。在至少一种测试气体输送结束之后，分析测试的结果。测试站被配置为将至少一种测试气体输送到接口。便携式气体测量设备的测试站具有至少一个接口，用于气体测量设备的流体连通布置，其中测试站被配置为将至少一种测试气体输送到接口。
专利申请EP3203229A2示出了一种气体传感器，该气体传感器包括由包含金属氧化物的材料形成的感测元件，并且对目标气体以及与目标气体不同的再校准气体敏感。为了再校准气体传感器，测量感测元件的电阻，作为显示再校准气体基线(baseline)浓度的再校准环境中的更新的再校准气体基线电阻。
专利申请EP2765410A1提供了一种气体传感器组件，气体传感器组件包括气体传感器芯片，气体传感器芯片具有对气体敏感的层以及用于加热该敏感层的加热器。提供多个接触垫，以电接触气体传感器组件，并且提供芯片垫(die pad)，以将气体传感器芯片安装到其上。电连接件将气体传感器芯片和接触垫连接。模塑料至少部分地封装气体传感器芯片。模塑料中的开口可进入气体传感器芯片的敏感层。其中一个接触垫用作用于向气体传感器芯片的加热器供应电流的引脚。
专利申请EP2642289A1公开了一种用于操作便携式电子设备的方法，其中检测用于对便携式电子设备的可再充电储能器进行再充电的再充电过程。激活加热器，以加热经历检测再充电过程的便携式电子设备中包含的化学传感器的敏感层。
发明内容
因此，本发明要解决的问题是提供一种电子设备以及用于确定电子设备的环境中的目标气体的浓度的方法，其中降低了设备本身产生的那一部分目标气体所带来的影响。
根据权利要求1的特征的方法以及根据权利要求13的特征的电子设备解决了这个问题。
该电子设备包括气体传感器，气体传感器对目标气体敏感，并且布置在电子设备中或布置在电子设备处，以检测电子设备的环境中的目标气体的浓度。
电子设备可以是诸如移动电话(尤其是智能手机)、手提电脑、电子阅读器、平板电脑、游戏控制器、定点设备、照像机或摄像机或者计算机外围设备等便携式电子设备。在不同的实施例中，电子设备是诸如化学鼻等固定设备，固定设备安装到房间的墙壁上，这个房间的空气待进行研究。因此，电子设备的用户可以了解设备周围环境，即电子设备的环境的气体中存在的化学物质和化学成分。可以利用、传输或进一步分析这些测量的结果。
气体传感器可以包括对目标气体敏感的气体感测层。因此，气体(也称为目标气体)中存在的一种或更多种化合物或化学分析物可以由气体传感器检测。在一个实施例中，目标气体可以是或包含挥发性有机化合物(VOC)或者诸如一氧化碳、二氧化氮、甲烷、氨或硫化氢之类的各种化合物。具体地，气体传感器实施并布置为检测气体中的，特别是电子设备周围的空气中的一种或更多种化学物质。因此，在示例应用中，人们感兴趣的可能是确定该空气中是否包含有气体传感器易于受到影响的某些分析物。具体应用可以包括检测有毒气体。
在一个实施例中，感测层可以包含金属氧化物材料，尤其是半导体金属氧化物材料。这种金属氧化物材料可以包括氧化锡、氧化锌、氧化钛、氧化钨、氧化铟和氧化镓中的一种或更多种。这些金属氧化物可以用于检测诸如VOC等分析物，包括一氧化碳、二氧化氮、甲烷、氨或硫化氢中的一种或更多种。金属氧化物气体传感器基于这样一种概念：在100摄氏度以上，尤其是250至350摄氏度的范围内，在感测层温度升高时，目标气体与金属氧化物层相互作用。催化反应的结果是，感测层的导电率可能发生改变，而这种改变是可以测量出的。因此，因为分析物的化学性质在敏感层的高温下可以转换为电阻，所以这些化学传感器也称为高温化学电阻器。因此，优选的是，感测层在读数之前，优选在读数期间，由加热器进行加热，用于将感测层的温度升高至一温度，这一温度足以在目标气体的一个或更多个分析物与感测层之间以充足的速率发生催化反应，因而，例如，也足以改变感测层的导电率。假如气体传感器对多种不同的分析物敏感，那么可以将气体传感器实施为传感器阵列。在这种传感器阵列中，每个传感器单元可以提供不同的传感器材料和/或可以在不同的参数下操作。
然而，除了化学电阻器以外，可以使用诸如电化学气体传感器之类的气体传感器。
优选的是，将气体传感器实施为包括半导体衬底的气体传感器芯片，感测层布置在芯片上或芯片中。优选的是，在半导体衬底中制造一凹槽，产生薄膜，感测层以及用于加热感测层的加热器布置在薄膜上或布置在薄膜中。因为这种膜在很大程度上构成隔热结构，所以这种膜也称为微热板。因此，加热器产生的任何热量会根据需要影响感测层，但不会泄漏到主体(the bulk)中。
气体传感器布置在电子设备的壳体内或附于电子设备的客体。开口可以设置在壳体中，用于将气体传感器暴露于来自电子设备的环境中的目标气体。优选的是，在壳体中形成腔体，在腔体中布置气体传感器。腔体可以通过例如壳体中的这个开口连接到环境。这种布置机械地保护气体传感器。在一个实施例中，气体传感器可以布置在诸如印刷电路板(PCB)之类的载体上，并与之电连接，该载体也可以认为是用于形成壳体或腔体的部件。在另一个实施例中，电子设备可以包括多于一个的诸如PCB之类的载体，这些载体是壳体或腔体的部件或位于壳体或腔体内的部件。替代地，气体传感器可以布置在后者所述的这些载体之一上。
人们发现，例如由塑料、橡胶制成的或包含粘合剂的壳体的多个部件或壳体内的多个部件可能会释放气体，尤其是可能会释放气体传感器对其敏感的目标气体。在上下文中，应理解，释放是指从相关有形部件释放出化学物质。对于腔体而言，构成和/或形成腔体的多个部件可能会释放气体，尤其是在包含塑料、橡胶或粘合剂中的一种或更多种时。而且，腔体内的部件也可能释放气体，尤其是电池、其他电子部件、PCB或PCB的涂层(如果存在的话)。在释放气体的情况下，尤其是在释放气体传感器对其敏感的目标气体的情况下，假定释放的目标气体到达气体传感器，那么气体传感器的测量结果会受到影响，考虑到气体传感器本应仅提供电子设备的环境中的目标气体的浓度，而不包括任何源于设备的目标气体浓度，即释放的目标气体浓度。然而，气体传感器实际测量的是源于环境的目标气体浓度和来自于电子设备本身的释放气体过程的源于设备的目标气体浓度的累积。每当气体传感器测量目标气体的浓度时，测量结果通常由来自于两个不同的源(即环境和设备)的这两个不同的浓度部分组成。
因此，提供处理单元，处理单元配置为首先确定来自于电子设备的目标气体的浓度。可以根据气体传感器提供的一个或更多个第一测量的结果来进行这种确定，该一个或更多个第一测量的结果在下文中称为第一测量结果。考虑到第一测量的目的是确定由设备的释放气体活动产生的目标气体浓度，而不是确定环境的目标气体浓度，因此这些测量也称为预备测量。
一旦确定了来自于电子设备的目标气体的浓度——也称为源于设备的目标气体浓度，就可以开始操作测量，目的是确定电子设备的环境中的目标气体的浓度——也称为环境目标气体浓度。在这种第二测量中，气体传感器提供称为第二测量结果的测量结果。然而，如上所述，第二测量结果再次包括两个目标气体浓度，即环境目标气体浓度和源于设备的目标气体浓度。因此，根据第二测量结果并根据源于设备的目标气体浓度来确定环境目标气体浓度。
根据本发明的方法方面，借助于对目标气体敏感并布置在电子设备中或布置在电子设备处的气体传感器，通过执行以下步骤，来确定电子设备的环境中的目标气体的浓度：通过气体传感器进行一个或更多个第一测量，并提供一个或更多个第一测量结果；根据一个或更多个第一测量结果，确定源于电子设备的目标气体的浓度；通过气体传感器进行第二测量，并提供第二测量结果；根据确定的源于设备的目标气体浓度并根据第二测量结果，确定环境目标气体浓度。
根据本发明的另一个方面，提供了一种计算机程序元件，尤其是提供了一种计算机程序介质，包括：计算机程序代码装置，该计算机程序代码装置在处理单元上执行时实现根据该方法的前述实施例和后续实施例中的任何一个的方法。
结果是，仅确定了源自于环境的目标气体的浓度，即，没有源自于设备本身的释放气体过程的目标气体的浓度的影响。因此，最终输出值仅表示环境目标气体浓度，而不是源于环境的目标气体浓度和源于设备的目标气体浓度的累积。通过利用先前的一个或更多个第一测量的结果执行对源于设备的目标气体浓度的消除。
正如发明人所发现的那样，源于设备的目标气体浓度，一方面可以随着释放气体的部件的温度而变化，另一方面也可以随时间变化。关于温度依赖性，人们发现，相关部件的温度越高，源于设备的目标气体浓度越高。关于时间依赖性，人们发现，通常，从长远来看，部件越老旧，源于设备的目标气体浓度就越低。然而，也可以看到由于机械应力引起的暂时性增加。
为了解决温度依赖性问题，根据本发明的实施例，在不同温度进行多个第一测量，得到温度相关的第一测量结果。优选的是，相关温度是指向气体传感器进行测量所在的体积释放气体的多个部件的温度。在一种方法中，这一温度可以近似电子设备的温度，电子设备的温度例如通过布置在电子设备的壳体内或壳体处的温度传感器来测量。在不同的变型中，温度传感器设置在腔体中(如果有的话)，以便专门测量进行气体测量(因此，也就是气体传感器)的位置处的温度，该温度可以是释放气体的部件的温度的可行近似值。例如，温度传感器可以与气体传感器一起实施在同一芯片中，并且布置在腔体(如果有的话)中。
优选的是，通过利用多个第一测量结果，得出不同温度下的源于设备的目标气体浓度。如上所述，相关温度可以由温度传感器来测量，并且至少可以暂时存储在设备中。一旦源于设备的目标气体浓度由处理单元确定，则优选的是，这些值与进行多个第一测量时的对应温度结合起来存储。
在一实施例中，特别是通过内插法或外插法，根据温度相关的第一测量结果以及根据相关联的测量温度，得出源于设备的目标气体浓度相对于温度的特性。例如，可以针对两个不同温度通过气体传感器提供两个第一测量结果。这两个第一测量结果尽管可以包括环境目标气体浓度偏移量，假定该环境目标气体浓度偏移量在第一测量期间可以是恒定的，但是可以通过将两个第一测量结果之间的差值除以两个相关联的测量温度之间的差值来确定特性的斜率。确定了斜率后，根据斜率并根据两个第一测量结果中的至少一个和相关联的测量温度来确定环境目标气体浓度偏移量。从这个意义上来说，源于设备的目标气体浓度相对于温度的特性可以通过将温度作为输入的等式来确定并表示。优选的是，这一特性用来最终确定环境目标气体浓度。
当设备产生的目标气体浓度被确定并与相关联的温度结合起来存储、或作为查找表存储、或作为具有温度依赖性的式子存储时，优选的是，在进行后续操作测量以确定环境目标气体浓度时，也要结合该目标气体测量来测量温度。为此，优选的是，使用的温度传感器与确定相对于温度的源于设备的目标气体浓度时使用的温度传感器相同。本文中的“与目标气体测量结合”是指，可以与目标气体测量同时地、或在目标气体测量之前很快地、或在目标气体测量之后很快地测量温度，因此，可以预期的是，在进行气体测量时的温度以及在进行温度测量时的温度没有明显偏离(例如最多偏离10％)，这是由于目的在于获取在目标气体测量期间的主要温度。与第一测量结合的温度测量也是如此。
一旦测量了当前温度，就可以查询或可以计算出源于相应设备的目标气体浓度值，从而随后，可以根据第二测量结果并根据针对测量温度确定的源于设备的目标气体浓度来确定环境目标气体浓度。
关于何时开始进行多个第一测量以确定温度相关的源于设备的目标气体浓度的时间点，第一测量应该涵盖各种温度。人们尽管在用于产生各种温度的化学电阻式气体传感器的情况下，可以想到使用气体传感器的加热器，但是，优选的是使用其他热源，考虑到上述加热器可以在气体传感器的膜上热绝缘，如上所述。相关的热源可以以例如电子部件，特别是热耦合到释放气体部件的电子部件为代表。散发热量并可以设置在电子设备中的电子部件例如可以是处理单元、电池、显示器、GPS接收器或RF收发器。这些电子部件中的一个或任何组合可以在活跃/激活时散发热量，并且例如可以响应于激活而触发第一测量。可以有意地激活相关电子部件，以产生用于进行第一测量的升温。然而，在可选方案中，当检测到电子部件处于会发生温度变化的状态(例如，响应于被激活)时，可以触发第一测量。可以通过以下多种不同方式来依次检测电子部件的激活或性能升高。首先，布置在电子部件中或附近、或者布置在释放气体部件中或附近、或布置在气体传感器中或附近的温度传感器可以指示触发第一测量的这种温度升高。在可选方案中或另外，软件/标记可以指示这种电子部件的激活。和/或，可以利用诸如测量电流的传感器等电传感器的测量。和/或，可以使用诸如识别充电电缆的插入的插头检测器等机械传感器。
具体地，第一测量可以响应于用于对检测的设备的电池进行再充电的再充电过程而触发，或者可以响应于CPU负载超过给定水平或者响应于显示强度超过给定值而触发，等等。
激发气体释放的热量也可以是由诸如阳光或人体等外部热源产生的。
另一方面，可能优选的是，在预期环境目标气体浓度不发生变化或仅发生略微变化的时间段进行第一测量。这便于确定源于设备的目标气体浓度。因此，可能优选的是，例如在预定时间点进行第一测量，特别是，预定时间点定义为一天中的特定时间，例如，晚上的特定时间，例如，可以预期，鉴于在晚上这个房间的活动有所减少，例如，电子设备所在的房间没有发生变化(例如VOC浓度的变化)。
在一不同的实施例中，源于设备的目标气体浓度还可以通过使用统计数据来确定，例如通过生成浓度与温度值之间的曲线图，并从中估算源于设备的目标气体浓度。
为了解决例如由于释放气体的材料老化而引起的源于设备的目标气体浓度随时间变化，优选的是，重复一个或多个第一测量。可以按照恒定的时间间隔或动态的时间间隔(例如，每三个月、每三年等)触发进行这些第一测量，得到更新的第一测量结果。一旦重新进行这些第一测量，就可以根据一个或更多个更新的第一测量结果，确定更新的源于设备的目标气体浓度。优选的是，在确定了更新的源于设备的目标气体浓度之后，对环境目标气体浓度进行的任何确定是基于后者的，当然也就是，基于接下来由气体传感器提供的第二测量结果。
优选的是，环境目标气体浓度camb根据下式确定：
其中：
cB表示源于设备的目标气体浓度；
ROM表示第二测量结果；
RB表示与源于设备的目标气体浓度cB对应的第一测量结果；
n表示气体传感器对目标气体的灵敏度；该灵敏度可以是在生产气体传感器时获得的。
优选的是，执行确定和/或计算的处理单元可以与气体传感器一起布置在共用的载体上，或者布置在不同的载体上。在一个实施例中，处理单元可以与气体感测层集成在同一芯片中，因此与气体传感器单片集成。
在优选的实施例中，甚至在进行外部气体测量之外，也可时常加热感测层，这种加热也称为修复加热(reconditioning heating)。可以采取这些措施来重新调节在相当长的时间内在高温时不工作(这可能会导致失调漂移(offset drift))的感测层。通过激活加热器并通过将敏感层加热足够长的一段时间，可以抵消这种失调漂移。然而，当前的想法是关于以下问题：注意和消除测量结果中的不是源自于环境而是源自于设备本身的目标气体浓度。
在从属权利要求以及下面的描述中列出了其他有利的实施例。
同样地，所描述的实施例涉及装置、方法和计算机程序元件。不同组合的实施例可以产生协同效果，尽管可能没有详细描述这些效果。
附图说明
上面限定的实施例以及本发明的其他方面、特征和优点也可以从以下将要描述的实施例的示例中得出，并参考附图进行说明。在附图中：
图1示出根据本发明的实施例的示意性电子设备。
图2是示出了说明根据本发明的实施例的方法的各种图表的图。
图3是用于介绍根据本发明的实施例的方法的示例浓度特性。
图4是示出根据本发明的实施例的用于操作便携式电子设备的方法的流程图。
具体实施方式
在所有附图中，相同或相似的元件由相同的附图标记表示。
图1示出了根据本发明的实施例的电子设备1。电子设备1仅是示意性示出的，没有按比例绘制，并且可以通过许多不同的方式来具体实施。电子设备1包括壳体3和位于壳体3中的腔体31。气体传感器2布置在腔体31的内部，特别是考虑到机械保护。温度传感器5布置在腔体31中，例如，在气体传感器2旁边。
处理单元4包括在电子设备1中，并从气体传感器2和温度传感器5接收信号形式的测量结果。另一方面，处理单元4可以控制气体传感器2，并且有可能控制温度传感器5，例如，通过触发气体传感器2的测量，在一个实施例中，包括在进行测量之前激活气体传感器2的加热器，特别是气体传感器2是基于金属氧化物的化学电阻式气体传感器2的情况下。
电子设备1可以包括诸如可再充电电池等电池6，电池6用于为电子设备1的多个功能供电，具体用于为处理单元4和气体传感器2供电。如图1所示，电池6可以热耦接到壳体3，尤其是腔体31。特别地，在给电池6再充电时，可能产生使壳体3的多个部件(例如，构成腔体31的多个部件)加热的热量。
气体传感器2和温度传感器5(如果有的话)可以布置在诸如印刷电路板(PCB)之类的载体上并且与之电连接，该载体也可以有助于形成腔体31。另外，可以有诸如其它PCB之类的更多载体。处理单元4可以布置在相同的载体上，或者布置在不同的载体上。壳体3的有助于形成腔体31的其他部件可以包括以下一种或更多种：壳体的塑料件、例如用于密封的橡胶件、粘合剂。壳体3内部还可以具有其他电子部件，和/或可以对PCB进行涂覆。优选的是，例如，将气体传感器2实施为包含半导体衬底的集成气体传感器芯片。在一个实施例中，可将处理单元4集成到气体传感器芯片中。温度传感器5可以集成到同一芯片中。在不同的实施例中，气体传感器2、温度传感器5和处理单元4可以实施为组装在例如共用PCB上的分立元件。
在一个实施例中，气体传感器2布置成测量环境中的目标气体的浓度camb，该目标气体可以包括一种或更多种VOC。如图1所示，可以在电子设备1的环境中获得环境目标气体浓度camb。环境目标气体浓度camb扩散到腔体31中，最后可以在腔体31中利用气体传感器2检测。然而，电子设备1的诸如PCB、壳体的塑料件、橡胶和/或粘合材料之类的部件也可以释放VOC，即气体传感器2检测的目标气体。因此，腔体31内部的一部分目标气体可能不是来自于环境，而是来自于电子设备本身。
因此，气体传感器2实际测量的是源于环境的目标气体浓度camb和源于设备的目标气体浓度cB的累积。每当气体传感器进行测量时，所得到的测量结果通常由来自于两个不同的源(即环境和设备)的两个不同的浓度部分组成。
图2示出了随时间推移的示例目标气体浓度的图表，通过该图表，可以理解根据本发明的实施例的方法。
来自于电子设备本身的目标气体浓度——也称为释放的目标气体浓度——表示为cB。环境的目标气体浓度表示为camb。在图2中，假设，来自设备的目标气体浓度cB随着时间t迁移处在一常数cB0，除了两个峰值以外，其中一个峰值在0＜t＜t1的区间内，另一个峰值在t1＜t＜t2的区间内。常数cB0也称为基线(baseline)浓度cB0或背景浓度cB0。假定，源于设备的目标气体浓度cB从常数cB0上升是由电子设备的温度升高/电子设备内的温度升高所引起的。例如，可以假设，设备1的限定腔体的多个部件被加热，并使得从这些部件释放的目标气体增加。假设，如图2中的随时间t推移的温度T的图表所示，在时间t＝t01，例如向腔体31中释放气体的相关部件的温度T升高(例如，从室温T0开始)，并在时间t＝t04降至室温Tr。考虑到系统的惰性，这导致源于设备的目标气体浓度cB从常数cB0上升到t＝t04时的最大值，随后又下降到常数cB0。
假设环境的目标气体浓度camb在区间0<t<t1内随时间t保持恒定camb0，而在区间t1<t<t2内渐近上升。因此，示出了这样一种情况：在第一区间0＜t＜t1内，电子设备处于具有恒定的目标气体浓度camb0的环境中，而在第二区间t1＜t＜t2内，电子设备的位置保持不变，但是同一环境中的目标气体浓度上升，或者电子设备改变位置，被放入具有不同的目标气体浓度camb1的新环境中。图2所示的上部曲线图表示由气体传感器(例如，图1的气体传感器2)测量的累积目标气体浓度camb+cB。因此，考虑到气体传感器提供测量结果R，假定测量结果R与两个目标气体浓度之和成比例：
R～(camb+cB) (I)
在第一区间0＜t＜t1内，由气体传感器进行第一测量PM，尤其是，在虚线表示的时间t01...t04、t05进行五个第一测量PM。考虑到这些第一测量的目的是确定来自于设备的目标气体浓度cB，而不是在后续操作测量中确定的环境目标气体浓度camb，因此它们也称为预备测量。由于这个原因，优选的是，选择第一测量PM的时间区间，在该时间区间内，环境目标气体浓度camb保持不变，或者预期环境目标气体浓度camb差不多是恒定的，即，本例子中的camb0。在这种情况下，受热并释放气体到腔体中的设备部件导致源于设备的目标气体浓度cB上升，并在降温(即在停用热源)之后再次下降。
优选的是，第一测量PM是由指示器触发的，该指示器指示温度变化或预期温度变化，尤其是相关温度T的升高。由于这个原因，诸如图1的电子设备1的温度传感器5之类的温度传感器可以测量腔体31的温度T。在温度T升高的情况下，优选的是，如果这种温度升高超过阈值，那么进行多个第一测量PM中的第一个第一测量PM，并最终提供t＝t01时的第一测量结果R
R(t＝t01；T＝T0)～camb0+cB0.
以相同的方式，在随后的时间t02、t03、t04、t05进行其它第一测量PM，并记录相应的测量结果R(t，T)。
图3示出了例如在图2的区间0<t<t1的条件下确定和量化的目标气体浓度c相对于温度T的特性c(T)。尤其是，考虑到在第一测量期间，环境目标气体浓度是恒定的camb＝camb0，在两个不同的温度T1和T2进行两个第一测量，两个第一测量的结果是：在温度T1为R1，在温度T2为R2。另一个假设是，存在温度T0，在温度T0，源于设备的目标气体浓度cB为零或近似为零。为了便于说明，假设这一温度T0＝0℃。另外，更为现实的是，特性c(T)可能符合对数函数，而不符合线性关系，从而这些特性和对应的等式包括对数函数或指数函数。然而，为了说明，假设当前的c和T之间的线性函数。
基于两个测量结果R1和R2以及对应的温度T1和T2，可以根据以下等式确定特性c(T)的斜率ΔR：
ΔR＝(R2–R1)/(T2–T1) (II)
另一方面，可以通过以下等式描述假设的当前特性c(T)：
c(T)＝camb0+ΔR*T (III)
如此，在下一个步骤中，可以通过以下等式从等式(I)得出第一测量期间的环境目标气体浓度camb0：
camb0＝c(T)–ΔR*T (IV)
具体如下：
camb0＝c(T1)–ΔR*T1
其中，c(T1)＝R1
从而最终通过以下等式描述相对于温度T的特性c：
c(T)＝(R1–ΔR*T1)+ΔR*T (V)
利用等式(V)，可以通过以下等式计算源于设备的目标气体浓度cB：
cB(T)＝c(T)-camb0＝c(T)-(R1–ΔR*T1) (VI)
因此，对于在操作测量期间测量的任何浓度Rc，结合已知或测量的相应温度T，可以通过等式(VI)确定相应的源于设备的目标气体浓度cB。
由cini表示的图3中的下部曲线图示出了一种特性，该特性在第一次确定(上部曲线图)特性c(T)之前在电子设备中最初使用。这种初始特性可以被测量并记录在设备中，例如，在气体传感器或电子设备的制造商那里。在本示例中，相关一个或更多个气体传感器可以位于限定的环境(例如，测试/校准环境)中，其中环境目标气体浓度camb＝0，或者处于已知的限定水平。一个或更多个电子设备可以加热到不同的温度T，并且测量结果可以处理为特性cini(T)，并记录在气体传感器或设备中。从图3可以得出，特性的斜率可以随时间变化。目前，c(T)的上升比cini(T)的上升要陡。在另一个实施例中，在确定c(T)之后，按照固定的区间或响应于触发，可以通过应用与描述的第一测量PM期间相同的常规操作将特性c(T)更新为cupd(T)。
返回图2，一旦确定了源于设备的目标气体浓度cB(T)——例如，根据等式(VI)或与相关特性匹配的任何其他等式——可以进行操作测量OM。操作测量OM与预备测量PM的唯一区别在于，对于操作测量OM来说，先确定源于设备的目标气体浓度cB，当然，测量条件现在允许变化的环境目标气体浓度camb。
在图2中，在第二区间t1＜t＜t2内，在时间t11和t12进行两个操作测量OM，得到两个第二测量结果ROM。尽管对于相关温度T，在时间t11，设备没有被加热，因此cB没有增加而是恒定在恒定值cB0，但是，例如，因为相关目标气体浓度在电子设备的环境中实际上上升，所以环境目标气体浓度camb上升。相反，在时间t12，环境目标气体浓度camb的上升停止在camb1，但是，设备再次被加热，使得源于设备的目标气体浓度cB超过cB0。
因此，与任何具体实施例相分离，优选的是，环境目标气体浓度camb通过以下等式来计算：
其中：
cB表示对于相关温度T的源于设备的目标气体浓度，可以例如通过等式(VI)来确定，其中c(T)＝ROM；可以由温度传感器来测量T；
ROM表示第二测量结果，即，例如在t11或t12测量的气体传感器的原始数据；
RB也称为基线浓度，即与在相关温度T时源于设备的目标气体浓度cB对应的测量结果R；n是气体传感器的灵敏度。
图4示出了根据本发明的实施例的方法(例如，参考图2)的示例流程图：在步骤S20中，气体传感器进行测量，并返回ROM作为结果。在步骤S21中，测量当前温度T(t11)。在步骤S22中，查找在特定温度T(t11)下的源于设备的目标气体浓度cB。在步骤S23中，根据等式(VII)确定源于环境的目标气体浓度camb。
在步骤S24中，可以响应于环境目标气体浓度camb的确定采取适当的措施，例如，在环境目标气体浓度camb超过阈值的情况下发出警报，该阈值例如表示毒性浓度水平，或在电子设备的显示器上显示确定的环境目标气体浓度camb，或将环境目标气体浓度camb发送到服务器或不同的设备以进行进一步处理。
关于第二操作测量，气体传感器提供在t＝t12的测量值ROM，同时执行相同的步骤S20至S24。唯一的区别是，鉴于与在时间t＝t11时测量的温度不同的在时间t＝t12时测量的温度T，确定不同的源于设备的目标气体浓度值cB。
尽管示出并描述了本发明的当前优选实施例，但是应当清楚地理解，本发明不限于此，而是可以在以下权利要求的范围内以不同的方式具体实施和实践。
Claims (15)
1.一种借助于气体传感器(2)来确定电子设备(1)的环境中的目标气体的浓度(camb)的方法，气体传感器(2)对目标气体敏感，并且布置在电子设备(1)的壳体内或附于电子设备(1)的壳体，所述方法包括：
通过气体传感器(2)进行一个或更多个第一测量(PM)，得出一个或更多个第一测量结果(R1,2)；
根据所述一个或更多个第一测量结果(RPM)，确定从壳体(3)内的或壳体(3)的一个或更多个部件释放的目标气体的浓度(cB)，其中，释放解释为从所述一个或更多个部件释放出化学物质；
通过气体传感器(2)进行第二测量(OM)，得出第二测量结果(ROM)；以及
根据所确定的释放的目标气体的浓度(cB)并根据第二测量结果(ROM)，确定环境目标气体浓度(camb)。
2.根据权利要求1所述的方法，
其中，所述一个或更多个第一测量(PM)是为了确定所释放的目标气体的浓度(cB)进行的预备测量，
其中，第二测量是为了确定环境目标气体浓度(camb)进行的操作测量(OM)，以及
其中，第一测量结果和/或第二测量结果取决于环境目标气体浓度(camb)以及所释放的目标气体的浓度(cB)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，包括：
在不同的温度(T)进行更多个第一测量(PM)，得出温度相关的第一测量结果(R1,2(T))；
在电子设备(1)的不同温度进行所述更多个第一测量(PM)，尤其是，在电子设备(1)的释放目标气体并有贡献于第一测量结果(R1,2(T))的所述一个或更多个部件的不同温度进行所述更多个第一测量(PM)。
4.根据权利要求3所述的方法，包括：
根据温度相关的第一测量结果(R1,2(T))对于不同温度(T)确定释放的目标气体的浓度(cB(T))；
尤其是，结合每个第一测量(R1,2(T))来测量温度(T)，尤其是，在气体传感器(2)的位置处结合每个第一测量(R1,2(T))来测量温度(T)；
尤其是，存储与所测量的相应温度(T)结合确定的每个释放的目标气体的浓度(cB(T))。
5.根据权利要求3或4所述的方法，包括：
基于温度相关的第一测量结果(R1,2(T))和相关联的测量温度(T)，尤其是通过内插法或外插法，确定释放的目标气体的浓度(cB)相对于温度(T)的特性(cB(T))；
尤其是，根据加权的温度相关的第一测量结果(R1,2(T))确定所述特性(cB(T))；
尤其是，基于至少两个第一测量结果(R1,2)以及至少两个相关联的测量温度(T1，T2)确定所述特性(cB(T))；
尤其是，基于两个第一测量结果(R1,2)之间的差值除以两个相关联的测量温度(T1，T2)之间的差值确定所述特性(cB(T))的斜率(ΔR)；
尤其是，根据所确定的斜率(ΔR)并根据所述两个第一测量结果(R1,2)中的至少一个和相关联的测量温度(T1，T2)，确定所述特性(cB(T))的偏移量(camb0)；
尤其是，其中，所述特性(cB(T))根据所确定的斜率(ΔR)并根据所确定的偏移量(camb0)确定。
6.根据前述权利要求3至5中的任一项所述的方法，包括：
结合第二测量(OM)来测量温度(T)，尤其是，在气体传感器(2)的位置处结合第二测量(OM)来测量温度(T)；以及
根据针对测量温度(T1)确定的释放的目标气体的浓度(cB(T))并根据第二测量结果(ROM)，针对相关温度(T)确定环境目标气体浓度(camb(T))；
尤其是，其中，通过输入所测量的温度(T)并通过计算、查找或确定对于相关温度(T)的释放的目标气体的浓度(cB)，来根据所述特性(cB(T))确定对于该温度(T)的释放的目标气体的浓度(cB)。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，包括：
响应于触发开始第一测量(PM)，所述触发表示预期的变化温度；以及
尤其是，响应于测量温度(T)的变化，尤其是在气体传感器(2)的位置处测量的测量温度(T)的变化，开始第一测量(PM)；
尤其是，响应于检测到电子设备(1)的电池的再充电过程，开始第一测量(PM)。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，尤其是根据权利要求7所述的方法，包括：
在预期环境目标气体浓度(camb)是恒定的时间段期间，进行第一测量(PM)；
尤其是，在预定时间点，开始第一测量(PM)，尤其是，其中所述预定时间点定义为一天中的特定时间，尤其是在晚上、多天中的每一天、多天中的一些天、多周、多周中的一些周、多个月或多个月中的一些月中的特定时间点。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，包括：
重复以下步骤：通过气体传感器(2)进行所述一个或更多个第一测量(PM)，并得出一个或更多个更新的第一测量结果(R1,2upd)；
根据所述一个或更多个更新的第一测量结果(R1,2upd)，确定从壳体(3)内的或壳体(3)的所述一个或更多个部件释放的目标气体的更新浓度(cBupt)；以及
在确定更新的释放的目标气体的浓度(cBupt)之后，根据确定的更新的释放的目标气体的浓度(cBupt)并根据第二测量结果(ROM)，确定电子设备(1)的环境中的目标气体的浓度(camb)。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，包括：
根据下式确定环境目标气体浓度camb：
其中：
cB是释放的目标气体的浓度；
ROM是第二测量结果；
RB是与释放的目标气体的浓度cB对应的测量结果；
n是气体传感器的灵敏度。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，
其中，目标气体包括挥发性有机化合物(VOC)。
12.一种计算机程序元件，包括：计算机程序代码装置，用于在处理单元上执行时执行以下步骤：
接收气体传感器(2)获得的一个或更多个第一测量结果(R，2)，气体传感器(2)对目标气体敏感，并布置在电子设备(1)中或布置在电子设备(1)处；
根据所述一个或更多个第一测量结果(R1,2)，确定从壳体(3)内的或壳体(3)的一个或更多个部件释放的目标气体的浓度(cB)，其中，释放解释为从所述一个或更多个部件释放出化学物质；
接收气体传感器(2)获得的第二测量结果(ROM)；以及
根据所确定的释放的目标气体的浓度(cB)并根据第二测量结果(ROM)，确定电子设备(1)的环境中的目标气体的浓度(camb)。
13.一种电子设备(1)，包括：
气体传感器(2)，对目标气体敏感，并且布置在电子设备(1)的壳体(3)内或附于电子设备(1)的壳体(3)，以检测电子设备(1)的环境中的目标气体的浓度(camb)；
处理单元(71)，被配置为：
-根据气体传感器(2)响应于一个或更多个第一测量(PM)提供的一个或更多个第一测量结果(R1,2)，确定从壳体(3)内的或壳体(3)的一个或更多个部件释放的目标气体的浓度(cB)，其中，释放解释为从所述一个或更多个部件释放出化学物质；
-根据所确定的释放的目标气体的浓度(cB)以及根据气体传感器(2)响应于第二测量(OM)提供的第二测量结果(ROM)，确定环境目标气体浓度(camb)。
14.根据权利要求13所述的电子设备(1)，包括：
壳体(3)；
其中，气体传感器(2)布置在壳体(3)中或布置在壳体(3)处；并且
其中，处理单元(4)被配置为确定释放的目标气体的浓度(cB)。
15.根据权利要求13或14所述的电子设备(1)，包括：
温度传感器(5)，被配置为测量气体传感器(2)的位置处的温度(T),
尤其是，其中，壳体(3)包括腔体(31)，其中，气体传感器(2)布置在腔体(31)中或布置在腔体(31)处，并且其中，温度传感器(5)被配置为测量腔体(31)内的温度(T)。
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| PB01 | Publication | ||
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
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