CN111157675A - 检测仪及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及检测技术领域，公开了一种检测仪，该检测仪包括：接口，用于接入一个或多个传感器，该传感器用于检测待检测物质，并生成与该待检测物质的属性相对应的信号；存储器，存储有与所述一个或多个传感器内的每一者的每个通道相对应的多条校准曲线；以及处理器，用于接收所述与所述待检测物质的属性相对应的信号及生成该信号的传感器内的某通道的唯一性标识，根据该唯一性标识确定与该通道相对应的校准曲线，并根据该校准曲线及所述与所述待检测物质的属性相对应的信号，生成检测结果，其中，所述唯一性标识与所述传感器及所述待检测物质有关。本发明可在检测现场根据待检测物质的种类实现传感器的即插即用，非常便于现场工作人员的携带。
Description
技术领域
本发明涉及检测技术领域，具体地涉及一种检测仪及检测方法。
背景技术
常规的基于电化学、催化燃烧、红外等气体检测传感器的便携式气体检测仪器已经有很多，但是此类仪器通常以单片机作为控制系统，功能单一，特别是校准参数的存储较少，仅能用单点或单条标准曲线进行校准。
现实工作中，经常需要用同一台基于催化燃烧原理的检测器检测不同可燃气体存在时的浓度。在这种情况下，再利用原有的以单种标准气体为标准物质进行校准的标准曲线的检测，其准确性存在很大的不确定性。
此外，普通气体检测器通常仅配备单个传感器，部分气体检测器配多个(通常为4个)传感器，个别气体检测器配备5到7个传感器。但上述检测器与传感器的关系均为一一对应，携带至现场时常常需要携带多台仪器，这样的配置会给现场工作人员带来很多不便。
发明内容
本发明的目的是提供一种检测仪及检测方法，该检测仪可在检测现场根据待检测物质的种类实现传感器的即插即用，非常便于现场工作人员的携带。
为了实现上述目的，本发明提供一种检测仪，该检测仪包括：接口，用于接入一个或多个传感器，该传感器用于检测待检测物质，并生成与该待检测物质的属性相对应的信号；存储器，存储有与所述一个或多个传感器内的每一者的每个通道相对应的多条校准曲线；以及处理器，用于接收所述与所述待检测物质的属性相对应的信号及生成该信号的传感器内的某通道的唯一性标识，根据该唯一性标识确定与该通道相对应的校准曲线，并根据该校准曲线及所述与所述待检测物质的属性相对应的信号，生成检测结果，其中，所述唯一性标识与所述传感器及所述待检测物质有关。
可选的，该检测仪还包括：调理电路及变送器，所述调理电路用于：将所述传感器所生成与所述待检测物质的属性相对应的信号转变成模拟信号，并将该模拟信号传送至所述变送器；所述变送器用于：将所述模拟信号转变为数字信号，并将该数字信号传送至所述处理器。
可选的，所述处理器还用于：向所述变送器发送关于所述一个或多个传感器的地址查询指令；所述变送器还用于：在接收到有关所述一个或多个传感器的地址查询指令的情况下，发送生成所述与所述待检测物质的属性相对应的信号的所述传感器内的所述通道的唯一性标识。
相应地，本发明还提供一种检测方法，该检测方法包括：接收通过一个或多个传感器所检测生成的待检测物质的属性相对应的信号及生成该信号的传感器的唯一性标识；根据所述唯一性标识确定与传感器相对应的校准曲线；以及根据所述校准曲线及所述与所述待检测物质的属性相对应的信号，生成检测结果，其中，所述唯一性标识与所述传感器及所述待检测物质有关。
可选的，该检测方法还包括：在所述接收通过一个或多个传感器所检测生成的待检测物质的属性相对应的信号及生成该信号的传感器的唯一性标识之前，执行以下操作：通过调理电路将所述传感器所生成与所述待检测物质的属性相对应的信号转变成模拟信号；以及通过变送器将所述模拟信号转变为数字信号，并发送该数字信号。
可选的，该检测方法还包括：在所述接收通过一个或多个传感器所检测生成的待检测物质的属性相对应的信号及生成该信号的传感器的唯一性标识之前，执行以下操作：向所述变送器发送关于所述一个或多个传感器的地址查询指令；以及在所述变送器接收到关于所述一个或多个传感器的地址查询指令的情况下，发送生成与所述待检测物质的属性相对应的信号的传感器的唯一性标识。
通过上述技术方案，本发明创造性地通过存储器提前存储与所述一个或多个传感器内的每一者的每个通道相对应的校准曲线，根据生成与待检测物质的属性相对应的信号的传感器内的通道的唯一性标识确定与该通道相对应的校准曲线，并根据该校准曲线及所述与所述待检测物质的属性相对应的信号，生成检测结果。该检测仪可在检测现场根据待检测物质的种类实现传感器的即插即用，非常便于现场工作人员的携带。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明一种实施方式提供的检测仪的结构图；
图2是本发明一种实施方式提供的检测仪的结构图；以及
图3是本发明一种实施方式提供的检测方法的流程图。
附图标记说明
1 接口 2 存储器
3 处理器 10 传感器
11 传感器 20 调理电路
21 调理电路 30 变送器
31 变送器
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
图1是本发明一实施例提供的检测仪的结构图。如图1所示，本发明提供一种检测仪，该检测仪可包括：接口1，用于接入一个或多个传感器，该传感器用于检测待检测物质，并生成与该待检测物质的属性相对应的信号；存储器2，存储有与所述一个或多个传感器内的每一者的每个通道相对应的多条校准曲线；以及处理器3，用于接收所述与所述待检测物质的属性相对应的信号及生成该信号的传感器内的某通道的唯一性标识，根据该唯一性标识确定与该通道相对应的校准曲线，并根据该校准曲线及所述与所述待检测物质的属性相对应的信号，生成检测结果，其中，所述唯一性标识与所述传感器及所述待检测物质有关。该检测仪通过存储器提前存储与所述一个或多个传感器内的每一者的每个通道相对应的多条校准曲线，根据生成与待检测物质的属性相对应的信号的传感器内的通道的唯一性标识确定与该通道相对应的校准曲线，并根据该校准曲线及所述与所述待检测物质的属性相对应的信号，生成检测结果，如所述待检测物质的组成成分及其各自的浓度。该检测仪可在检测现场根据待检测物质的种类实现传感器的即插即用，非常便于现场工作人员的携带。
所述接口1可包括I2C、SPI以及UART等接口。该接口1可用于接入一个或多个传感器，该传感器用于检测待检测物质，并生成与该待检测物质的属性相对应的信号。具体而言，通过传感器对待检测物质进行检测时，不同属性的待检测物质在传感器内的不同通道内与其内的特定物质发生相互作用(也就是说，每个传感器的各个通道与不同属性的待检测物质一一对应)，进而产生不同属性的待检测物相对应的信号。该信号可以电信号或者其他形式的信号进行输出，通常是以非标准的电流信号(如几十pA的电流值)进行输出。
所述存储器2可包括闪存(Flash)、随机存储器(RAM)、串行访问存储器(SAS)、双倍速率同步动态随机存储器(DDR)、半导体存储器、磁表面存储器以及高速缓冲存储器等，由于Flash在没有电流供应的条件下也能够长久地保持数据，其存储特性相当于硬盘，此外还有高速、轻便以及大存储量等优点，故本发明采用Flash。而Flash又可包括NandFlash和NorFlash，由于NorFlash具有体积小、读的速度快以及运行不需要任何软件支持等优点，故本发明采用NorFlash中最常见的一种串行外围设备接口(SPI)型闪存(Flash)。该SPI型Flash使得所述检测仪具有结构简单、轻便小巧、可拆卸可携带以及功耗低等优点。所述存储器3用于存储有与所述一个或多个传感器内的每一者的每个通道相对应的多条校准曲线。理论上同一个传感器可检测多种待检测物质，但实际上同一传感器对每种待检测物质的响应曲线不一样，因此，需要在对待检测物质检测之前，通过向传感器内通入不同种类的标准物质进行测量的方式，预先做好多条与多种标准物质相应的标准曲线并将其编号存储与所述存储器3内。
所述处理器3可以是通用处理器、专用处理器、常规处理器、数字信号处理器(DSP)、多个微处理器、与DSP核心关联的一个或多个微处理器、控制器、微控制器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)电路、其他任何类型的集成电路(IC)、状态机等等。
本发明提供的所述检测仪还可包括：调理电路及变送器，所述调理电路可与所述变送器一一对应相连，然后所述变送器再与所述传感器一一对应相连。以图2所示的利用两个传感器10、11检测待检测物质为例，每个传感器(如传感器10或11)都有与其一一对应相连的调理电路(调理电路20或21)及变送器(如变送器30或31)。其中，所述调理电路可用于：将所述传感器所生成与所述待检测物质的属性相对应的信号转变成模拟信号，并将该模拟信号传送至所述变送器；所述变送器用于将所述模拟信号转变为数字信号，并将该数字信号传送至所述处理器3。对于通常的传感器而言，通过所述调理电路及所述变送器可将传感器输出的非标准的电流信号转变为符合某种规范(如RS485规范)的数字信号，以便于所述处理器对该信号进行处理。
因为同一传感器的不同通道对每种待检测物质的响应曲线不一样，由此在对某待检测物质检测时，需要利用所述存储器3内提前存储与该待检测物质相应的标准曲线对检测信号进行校准。在这种情况下，需要确认传感器所输出的检测信号对应于哪种物质，此时，可以在对所述待检测物质进行检测之前，通过所述变送器对所述一个或多个传感器中的每一者的每个通道(即所述一个或多个传感器中的每一者及其可能采集的各个物质)进行唯一性标识与编码，以产生与每一个传感器的各个通道一一对应的唯一性标识。具体而言，对于Pt—SnO2传感器及挥发性有机物(VOC)传感器而言，Pt—SnO2传感器可检测CO、H2、CH4等可燃性气体，但对这些气体的响应曲线均不相同，由此可用八位顺序号对传感器及其要检测的气体(或要检测该气体的传感器内的相应通道)进行编码，其中前四位表示传感器的种类，后四位表示要检测的气体，例如，Pt—SnO2传感器且检测气体为CO用00010001表示，Pt—SnO2传感器且检测气体为H2用00010002表示，Pt—SnO2传感器且检测气体为CH4用00010003表示；而VOC传感器且检测气体为甲醛用00020001表示，VOC传感器且检测气体为氨用00020002表示，VOC传感器且检测气体为乙二醇用00020003表示，这样八位顺序号与传感器及要检测的气体之间都是一一对应的，是传感器及要检测的气体的唯一性标识。对于当启动检测仪并开始检测时，所述处理器3还用于向所述变送器发送关于所述一个或多个传感器的地址查询指令，在所述变送器接收到关于所述一个或多个传感器的所述地址查询指令的情况下，所述变送器发送生成与所述待检测物质的属性相对应的信号的传感器及所述待检测物质相对应的唯一性标识至所述处理器3。
假设在存储器内提前存储的唯一性标识与各种物质间的对应关系为：C(I)＝k*f(I)，其中I为由传感器输生成并经调理电路及变送器处理的与待检测物质(如CO、H2或CH4)的浓度相对应的电信号，f(I)为不考虑同一传感器的不同通道对每种待检测物质的响应曲线不同的影响，将所述与待检测物质的浓度相对应的电信号转换为待检测物质的浓度的函数，k为校准系数或校准函数。具体而言，0001001(表示Pt—SnO2传感器检测的物质CO)相应的校准曲线为C11(I)＝0.95*f1(I)；0001002(表示Pt—SnO2传感器检测的物质H2)相应的校准曲线为C12(I)＝0.90*f1(I)；以及0001003(表示Pt—SnO2传感器检测的物质CH4)相应的校准曲线为C13(I)＝0.85*f1(I)。然后，所述处理器3可根据该唯一性标识确定与传感器所采集的检测物质相对应的校准曲线，并根据该校准曲线及所述与该检测物质的属性相对应的信号，生成检测结果。例如，若所述处理器3接收到的唯一性标识为00010001，则确定其相应的校准曲线为C11(I)＝k11*f1(I)；根据该校准曲线再结合接收到的与CO浓度相应的电信号ICO即可确定CO气体的浓度为C11(ICO)＝k11*f1(ICO)。通过调理电路及变送器可对多个传感器内各个通道的输出信号进行统一处理，即将通常的传感器转换为同一规格化的传感器单元模块，从而实现多个传感器的即插即用功能，便于现场检测人员的携带与应急检测。
具体而言，现以图2所示的两个传感器10、11均为气体传感器(如传感器10为Pt—SnO2传感器，11为VOC传感器)为例，对其所采集的CO及甲醛两种气体的电信号的检测过程进行解释说明。
首先，启动检测仪，所述处理器3分别向变送器30、31发送关于传感器10、11的地址查询指令。在所述变送器30接收到关于所述传感器10的地址查询指令的情况下，发送生成与CO气体的属性相对应的信号的传感器10及CO气体(或生成与CO气体的属性相对应的信号的传感器10内的通道)相对应的唯一性标识00010001至所述处理器3；同时，所述变送器31在接收到关于所述传感器11的地址查询指令的情况下，发送生成与甲醛气体的属性相对应的信号的传感器11及甲醛气体(或生成与甲醛气体的属性相对应的信号的传感器11内的通道)相对应的唯一性标识00020001至所述处理器3。
接着，所述传感器10、11将其所采集的CO及甲醛两种气体的电信号分别传送至所述调理电路20、21，所述调理电路20、21分别将CO及甲醛两种气体的电信号转换为相应的模拟信号，并将其传送至所述变送器30、31，所述变送器30、31分别将来自所述调理电路20、21的模拟信号转换为数字信号，并其传送至所述处理器3。
最后，所述处理器3在接收到来自所述变送器30、31的数字信号的情况下，根据所接收到的唯一性标识00010001(或00020001)确定所述存储器2内与传感器10及CO气体(或传感器11及甲醛气体)相对应的校准曲线。再根据所述与CO气体(或甲醛气体)的属性相对应的信号及相应的校准曲线生成最终的检测结果。
综上所述，本发明创造性地通过提前存储与所述一个或多个传感器内的每一者的每个通道相对应的校准曲线，根据与生成与待检测物质的属性相对应的信号的传感器内的通道的唯一性标识确定与该通道相对应的校准曲线，并根据该校准曲线及所述与所述待检测物质的属性相对应的信号，生成检测结果。该检测仪可在检测现场根据待检测物质的种类实现传感器的即插即用，非常便于现场工作人员的携带。
当然，本发明并不限于上述单独传感器的情况，其他传感器阵列的情况也是适用的，只不过需要对传感器阵列内的各个通道(或传感器阵列及其要检测的物质)进行编码获得相应的唯一性标识。
相应地，本发明一实施例还提供一种检测方法，该方法可包括：步骤S301，接收通过一个或多个传感器所检测生成的待检测物质的属性相对应的信号及生成该信号的传感器内的某通道的唯一性标识；步骤S302，根据所述唯一性标识确定与所述通道相对应的校准曲线；以及步骤S303，根据所述校准曲线及所述与所述待检测物质的属性相对应的信号，生成检测结果，其中，所述唯一性标识与所述传感器及所述待检测物质有关。
有关本发明提供的检测方法的具体细节及益处可参阅上述针对检测仪的描述，于此不再赘述。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (6)
1.一种检测仪，其特征在于，该检测仪包括：
接口，用于接入一个或多个传感器，该传感器用于检测待检测物质，并生成与该待检测物质的属性相对应的信号；
存储器，存储有与所述一个或多个传感器内的每一者的每个通道相对应的多条校准曲线；以及
处理器，用于接收所述与所述待检测物质的属性相对应的信号及生成该信号的传感器内的某通道的唯一性标识，根据该唯一性标识确定与该通道相对应的校准曲线，并根据该校准曲线及所述与所述待检测物质的属性相对应的信号，生成检测结果，
其中，所述唯一性标识与所述传感器及所述待检测物质有关。
2.根据权利要求1所述的检测仪，其特征在于，该检测仪还包括：调理电路及变送器，
所述调理电路用于：将所述传感器所生成与所述待检测物质的属性相对应的信号转变成模拟信号，并将该模拟信号传送至所述变送器；
所述变送器用于：将所述模拟信号转变为数字信号，并将该数字信号传送至所述处理器。
3.根据权利要求2所述的检测仪，其特征在于，所述处理器还用于：向所述变送器发送关于所述一个或多个传感器的地址查询指令；
所述变送器还用于：在接收到关于所述一个或多个传感器的地址查询指令的情况下，发送生成所述与所述待检测物质的属性相对应的信号的所述传感器内的所述通道的唯一性标识。
4.一种检测方法，其特征在于，该检测方法包括：
接收通过一个或多个传感器所检测生成的待检测物质的属性相对应的信号及生成该信号的传感器内的某通道的唯一性标识；
根据所述唯一性标识确定与所述通道相对应的校准曲线；以及
根据所述校准曲线及所述与所述待检测物质的属性相对应的信号，生成检测结果，
其中，所述唯一性标识与所述传感器及所述待检测物质有关。
5.根据权利要求4所述的检测方法，其特征在于，该检测方法还包括：
在所述接收通过一个或多个传感器所检测生成的待检测物质的属性相对应的信号及生成该信号的传感器的唯一性标识之前，执行以下操作：
通过调理电路将所述传感器所生成与所述待检测物质的属性相对应的信号转变成模拟信号；以及
通过变送器执将所述模拟信号转变为数字信号，并发送该数字信号。
6.根据权利要求5所述的检测方法，其特征在于，该检测方法还包括：
在所述接收通过一个或多个传感器所检测生成的待检测物质的属性相对应的信号及生成该信号的传感器的唯一性标识之前，执行以下操作：
向所述变送器发送关于所述一个或多个传感器的地址查询指令；以及
在所述变送器接收到关于所述一个或多个传感器的地址查询指令的情况下，发送生成所述与所述待检测物质的属性相对应的信号的所述传感器内的所述通道的唯一性标识。
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