CN112255422A

CN112255422A - 具有多个感测模式的实时空气监测

Info

Publication number: CN112255422A
Application number: CN202010885198.1A
Authority: CN
Inventors: 宗冠·A·周; 王礼鹏
Original assignee: Tricorntech Corp Taiwan
Current assignee: Tricorntech Corp Taiwan
Priority date: 2013-12-02
Filing date: 2014-12-02
Publication date: 2021-01-22
Also published as: EP3077828A4; US10139383B2; CN105874336A; TW202212821A; US20150153299A1; US20190137467A1; US10605796B2; EP3077828B1; TWI803104B; US20200225203A1; EP3077828A1; TWI670493B; US11067558B2; TW201527755A; TWI750490B; WO2015084815A1; TW201939034A

Abstract

本申请涉及具有多个感测模式的实时空气监测。本发明提供一种气体检测器的实施例，所述气体检测器具有：第一气体传感器，其具有第一气体特异性和第一响应时间；和第二气体传感器，其具有第二气体特异性和第二响应时间。所述第一气体特异性不同于所述第二气体特异性，所述第一响应时间不同于所述第二响应时间，或所述第一气体特异性和所述第一响应时间皆不同于所述第二气体特异性和所述第二响应时间。

Description

具有多个感测模式的实时空气监测

本申请为申请日2014年12月2日，申请号201480071789.8，名称为“具有多个感测模式的实时空气监测”的发明专利申请的分案申请。

优先权申明

本申请依据专利合作条约(PCT)的第8条要求2014年11月28日提交的美国申请第14/555,942号和2013年12月2日提交的美国临时申请第61/910,910号的优先权。

技术领域

所公开实施例大体上涉及气体感测，且确切地说(但非排它地)涉及具有多感测模式的实时空气监测。

背景技术

气体检测和分析可为用于检测某些化学品于环境中的存在和浓度以及判定存在的化学品的特定组合的意义的重要手段。举例来说，气体分析可用以判定与人存在不兼容的危险物质(如，矿井中的甲烷、一氧化碳或二氧化碳)的存在。但现有气体检测和分析系统通常涉及速度与气体特异性之间的折衷，气体特异性为识别样本中的特定气体的能力。快速检测器不够有具体针对性，而高特异性检测器不够快。

发明内容

本发明涉及一种气体检测器，其包含：

第一气体传感器，其具有用于接收气体样本的流体入口和用于排出所述气体样本的流体出口，所述第一传感器具有第一气体特异性和第一响应时间；

第二气体传感器，其具有用于接收所述气体样本的流体入口和用于排出所述气体样本的流体出口，所述第二传感器具有第二气体特异性和第二响应时间，其中所述第一气体特异性不同于所述第二气体特异性，所述第一响应时间不同于所述第二响应时间，或所述第一气体特异性和所述第一响应时间皆不同于所述第二气体特异性和所述第二响应时间；

读出和分析电路，其耦接到所述第一和所述第二气体传感器以读取并分析来自所述第一和所述第二气体传感器的数据；和

控制电路，其耦接到所述读出和分析电路且耦接到所述第一和所述第二气体传感器，其中所述控制电路可执行操作所述第一气体传感器、所述第二气体传感器或所述第一和所述第二气体传感器两者的逻辑。本发明还涉及一种气体分析方法，其包含：

在气体检测器处接收气体样本，所述气体检测器包括：

第一气体传感器，其具有用于接收气体样本的流体入口和用于排出所述气体样本的流体出口，所述第一传感器具有第一气体特异性和第一响应时间，

第二气体传感器，其具有用于接收所述气体样本的流体入口和用于排出所述气体样本的流体出口，所述第二传感器具有第二气体特异性和第二响应时间，其中所述第一气体特异性不同于所述第二气体特异性，所述第一响应时间不同于所述第二响应时间，或所述第一气体特异性和所述第一响应时间皆不同于所述第二气体特异性和所述第二响应时间，

读出和分析电路，其耦接到所述第一和所述第二气体传感器以读取并分析来自所述第一和所述第二气体传感器的数据，和

控制电路，其耦接到所述读出和分析电路且耦接到所述第一和所述第二气体传感器，其中所述控制电路可执行操作所述第一气体传感器、所述第二气体传感器或所述第一和所述第二气体传感器两者的逻辑；和

使用所述第一气体传感器、所述第二气体传感器或所述第一和所述第二气体传感器两者来分析所述气体样本。

附图说明

参看以下图式来描述本发明的非限制性且非详尽的实施例，其中除非另有指定，否则各图中相同参考数字指代相同零件。

图1A到1D为使用多个气体检测系统的气体检测器的实施例的方块图。

图2为气体检测器的另一实施例的方块图。

图3为气体检测器的另一实施例的方块图。

图4为气体检测器的另一实施例的方块图。

图5为气体检测器的另一实施例的方块图。

图6A到6D为用于气体检测器的双模式操作的过程的实施例的流程图。

图7A到7D为用于气体检测器的三模式操作的过程的实施例的流程图。

具体实施方式

描述了用于具有多个感测模式的实时空气监测的设备、系统和方法的实施例。描述具体细节以提供对所述实施例的透彻理解，但所属领域的技术人员将认识到，所描述实施例可在不具有所描述细节中的一或多者的情况下或通过其它方法、组件、材料等来实践。在一些情况下，熟知结构、材料或操作未加以详细展示或描述，但仍然涵盖于本发明的范围内。

遍及本说明书对“一个实施例”或“一实施例”的引用意味着所描述特征、结构或特性可包括于至少一个所描述实施例中，使得“在一个实施例中”或“在一实施例中”的出现未必全部指同一实施例。此外，在一或多个实施例中，特定特征、结构或特性可以任何合适方式组合。

公开了通过多个气体分析感测模式的一组合来监测实时环境空气质量的方法/设备的实施例，所述多个气体分析感测模式包括具有对单一化合物的低特异性的快速响应气体传感器(例如，光游离检测器(PID)、导热性检测器(TCD)、火焰游离检测器(FID)、飞行时间质谱仪(TOFMS))和具有对每一感兴趣化合物的高特异性的慢响应气体检测器(例如，气体色谱(GC)+PID、GC+TCD、GC+FID、GC+质谱仪(MS))。所述气体检测模式可基于感测标准而独立地(一次一个或同时平行地)或以某些序列来操作。

所公开实施例可用于各种室内或室外环境设置中的气体感测。在半导体设施中，所公开实施例可用以确保无尘室空气质量，从而确保空气不含污染物且改进工艺良率。在钢制造设施中，所公开实施例可用以监测炼焦炉气体副产物泄漏和工艺优化。在石化设施中，所公开实施例可用以识别漏泄气体和定位泄漏源，此可提供立即警告和紧急响应动作。

图1说明气体检测检测器100的一实施例。气体检测检测器100包括上面安装有若干组件的衬底102。气体传感器A安装于衬底102上，其中其入口由流体连接101A耦接到可选样本调节单元104且其出口耦接到泵112。检测器100包括类似于气体传感器A配置的气体传感器B，和类似于气体传感器A和B配置的气体传感器C，唯气相色谱仪(GC)C在流体连接101C中耦合于可选样本调节器104与气体传感器C之间。控制器或控制电路120耦接到所有样本调节器104、耦接到传感器A到C、耦接到泵112且耦接到气相色谱仪C。读出和分析电路118耦接到传感器A到C且也耦接到控制电路120。

衬底102可为针对气体检测器100的组件提供所需实体支撑的任何种类的衬底。在一个实施例中，衬底102可为其表面上具有导电迹线的单层印刷电路板(PCB)，而在其它实施例中，其可为在电路板的内部中具有导电迹线的多层PCB。在其它实施例(例如，装置100作为单片系统而建置于单一晶粒上的一实施例)中，衬底102可为由硅或某一其它半导体制成的芯片或晶片。在其它实施例中，衬底102也可为光学波导可经形成以支持装置100的组件之间的光学通信的芯片或晶片。且在其它实施例中，所述组件根本不需要形成于普通衬底上。

气体检测器100包括第一、第二和第三气体传感器：第一气体传感器A为模式A气体传感器，第二气体传感器B为模式B气体传感器，且第三气体传感器C为模式C气体传感器。如本文中所用，术语“气体传感器”、“气体检测器”或“气体检测系统”可用以单独地指气体传感器，或指与其它组件(如，气相色谱仪)组合的气体传感器或单独气体检测系统(如，图1A到1D中所示的气体检测系统A到C)。在图1B中，举例来说，传感器C耦接到气相色谱仪C，但分开来标明；然而，传感器C与气相色谱仪C的组合以及存在的其它组件可一起被称作气体检测系统C。

模式A传感器为对单一化合物或对具有相同或类似化学性质的化合物具有极小特异性或不具特异性的实时通用气体传感器。可能的模式A传感器包括(例如)光游离检测器(PID)传感器、导热性检测器(TCD)传感器和火焰游离检测器(FID)传感器，但不限于这些传感器。模式A气体传感器的实施例可以实时响应(在一个实施例中小于1分钟，但不限于此时间段)来检测环境(有机的或无机的)中的气体的总浓度，但模式A检测器缺乏检测某一群组的化合物或分开来检测个别化合物的特异性。

模式B传感器为对单一化合物具有极小特异性或不具有特异性(但具有部分特异性)的快速响应气体传感器，使得所述传感器可区分具有相同或类似化学性质的化合物与具有不同化学性质的其它化合物。在不同实施例中，模式B传感器可为(例如)电化学传感器、金属氧化物传感器、IR传感器和电子鼻传感器，但实施例不限于这些传感器。模式B传感器可以快速响应时间(在一个实施例中，自1分钟到10分钟，但不限于此时间段)来检测环境(有机的或无机的)中的某一群组的气体的总浓度，但模式B检测器缺乏分开来检测个别化合物的特异性。

模式C传感器为对单一化合物具有高特异性的慢响应气体传感器，所述传感器需要较长分析时间。在不同实施例中，模式C传感器可为(例如)气相色谱仪加火焰游离(GC+FID)、气相色谱仪加质谱仪(GC+MS)、气相色谱仪加导热性检测器(GC+TCD)和离子分离加MS，但不限于这些传感器。模式C检测器的实施例可检测并分析每一个别感兴趣的化合物，但需要相对较长检测时间(在一个实施例中，自10分钟到120分钟，但不限于此时间段)。

泵112耦接到检测器A、B和C的流体出口，使得所述泵将气体样本抽汲到检测器A、B和C中并通过所述检测器，且使样本返回到大气。泵112可为满足检测器100的大小和外观尺寸要求、提供所要流动速率和流动速率控制且具有足够可靠性(也即，足够的平均故障间隔时间(MTBF))的任何种类的泵。在一个实施例中，泵112可为MEMS或基于MEMS的泵，但在其它实施例中，其不需要为MEMS或基于MEMS。可使用的泵的实例包括小型轴流泵(例如，风扇)、活塞泵和电渗透泵。

气相色谱仪C以及本文中所描述的其它色谱仪(色谱仪A、B和A/B)包括自色谱仪的入口到出口的流体路径的分离塔，且所述塔的壁所有一些或全部经涂布可与正通过色谱仪分开的化学品相互作用的固定相涂层。化学品与气体样本分隔开的彻底程度和快速程度取决于固定相涂层、分离塔的总路径长度和温度。对于给定固定相涂层，分离塔越长，化学谱分离越好，但长的塔也使分离时间延长。对于给定应用，所需路径长度通常通过涂层、塔长度和温度之间的折衷来判定。

在一个实施例中，检测器100中所使用的气相色谱仪可为MEMS或微尺度色谱仪，但在其它实施例中，其不需要为微尺度。在其它实施例中，检测器100中所使用的任何气相色谱仪不需要具有仅一个分离塔，而可为具有以串联、并联或串联与并联的组合配置的多个分离塔的级联色谱仪。此外，气相色谱仪C可包括额外组件，如，加热和/或冷却分离塔的加热器和冷却器(例如，热电冷却器，如，帕尔贴(Peltier)装置)、温度传感器等。

控制器120以通信方式耦接到检测器100内的个别组件，以使得其可发送控制信号和/或自个别组件接收回馈信号。在一个实施例中，控制器120可为针对任务专门设计的专用集成电路(ASIC)，例如，包括以下各者的CMOS控制器：处理、易失性和/或非易失性存储、存储器和通信电路，以及控制各种电路并外部通信到检测器100的组件的相关联逻辑。在其它实施例中，控制器120可替代地为通用微处理器，其中控制功能是以软件实施。在所说明的实施例中，控制器120通过衬底102的表面上或衬底内部中的导电迹线而电耦接到检测器100内的个别组件，但在其它实施例中，控制器120可通过其它构件(如，光学装置)耦接到所述组件。

读出和分析电路118耦接到气体传感器A到C的输出端，使得所述电路可接收来自气体传感器A到C的数据信号且处理并分析这些数据信号。在所说明实施例中，读出和分析电路118是通过定位于衬底102的表面上或衬底内部中的导电迹线而电耦接到气体传感器A到C，但在其它实施例中，其可通过其它构件(如，光学构件)耦接到传感器A到C。读出和分析电路118也耦接到控制器120且可将信号发送到控制器120和自所述控制器接收信号，使得所述两个组件可协调并优化检测器100的操作。虽然所说明实施例将控制器120和读出和分析电路118展示为实体上分开的单元，但在其它实施例中，所述控制器与所述读出和分析电路可组合于单一单元中。

在一个实施例中，读出和分析电路118可为针对任务专门设计的专用集成电路(ASIC)，如，包括以下各者的CMOS控制器：处理、易失性和/或非易失性存储、存储器和通信电路，以及控制各种电路并进行外部通信的相关联逻辑。在其它实施例中，读出和分析电路118可替代地为通用微处理器，其中控制功能以软件来实施。在一些实施例中，读出和分析电路118也可包括信号调节和处理组件(如，放大器、滤波器、模/数转换器等)以用于预处理自气体传感器A到C接收的数据信号和后处理由读出和分析电路118产生或自接收数据提取的数据。

在检测器100的操作中，当传感器A到C中的任一者将被使用时，耦接到其出口的对应泵112经启动。运作中的泵将气体样本抽汲到样本调节器104中并通过所述样本调节器，接着经由流体连接101抽汲到传感器A并通过所述传感器。在抽汲通过相关传感器后，气体样本接着由泵112排出到大气中。相关传感器分析气体样本并将结果输出到读出和分析电路118。读出和分析电路118可将气体分析的结果传达到用户，且也可与控制器120通信，使得视结果而定，其它传感器中的一或多者可由控制器视通过较早启动的传感器获得的结果而启动。在其它实施例中，传感器A到C可独立地、一次一个或同时并行地使用。

图1B说明气体检测器125的另一实施例。气体检测器125类似于气体检测器100，但以下除外：在气体检测器125中，组件不需要形成于衬底上，而经分群成单独的气体检测系统A、B和C：气体检测系统A为包括模式A感测的模式A检测系统；气体检测系统B为包括模式B感测的模式B检测系统；且气体检测系统C为包括模式C感测的模式C检测系统(具有耦接到传感器C的气相色谱仪C)。气体检测系统A、B或C的其它实施例可包括额外组件，如，样本调节器104、额外色谱仪、阀等(参见图3到5)等。因为所述系统为单独系统，所以气体检测系统A、B和C可安装于机架中且耦接到外部控制器120和/或读出和分析电路118，所述两者在一起可接着控制所述三个气体检测系统，如在以下图6A等中所示。

图1C说明气体检测器150的另一实施例。气体检测器150类似于气体检测器125，但在气体检测器150中，单独气体检测系统A、B和C为独立系统，每一者具有其自身的可控制、读出并分析由所述系统中的每一者获得的结果的控制器和读出和分析系统。气体检测系统A、B或C的其它实施例可包括额外组件，如，样本调节器104、额外色谱仪、阀等(参见图3到5)等。因为其为独立系统，所以在气体检测器150中，气体检测系统A、B和C可安装于机架中。在所说明实施例中，气体分析系统A、B和C中的每一者的控制器和读出和分析电路耦接到外部控制器152，所述外部控制器可接着监测由气体分析系统A、B和C中的每一者输出的结果并协调所述系统的操作，例如，如在以下图6A等中所示。

图1D说明气体检测器175的另一实施例。气体检测器175类似于气体检测器150，但在气体检测器175中，单独气体检测系统A、B和C的入口由具有用于单一或多个位置中的检测的单一或多个样本入口的可选气体取样歧管系统185耦接到单一样本入口。且，为了减少泵的数目，单独气体检测系统A、B和C的出口由出口歧管耦接到单一泵112。泵112耦接到外部控制器152以控制其操作。如在气体检测器150中，气体检测系统A、B或C的其它实施例可包括额外组件，如，样本调节器104、额外色谱仪、阀等(参见图3到5)等。且，如在气体检测器150中，因为其为独立系统，所以气体检测系统A、B和C可安装于机架中或另外分开定位。在所说明实施例中，气体分析系统A、B和C中的每一者的控制器和读出和分析电路耦接到外部控制器152，所述外部控制器可接着监测由气体分析系统A、B和C中的每一者输出的结果并协调其操作，例如，如在以下图6A等中所示。

图2说明气体检测器200的一实施例。在一些实施例中，通过使用共同样本入口而非三个单独样本入口(如在气体检测器100中)来减少组件的数目(例如，样本调节器104的数目)可为有用的。气体检测器200包括耦接到样本调节器104的单一样本入口，所述样本调节器为可选的且在其它实施例中可完全省略。样本调节器104包括耦接到样本入口的过滤器/阀单元106、耦接到过滤器/阀单元的预浓缩器108和由阀111耦接到离开预浓缩器108的流体管线中的可选额外预浓缩器110。所有三个组件(过滤器/阀单元106、预浓缩器108和外部预浓缩器110)可耦接到控制电路120。且，如先前所指示，样本调节器104为可选的且在其它实施例中可省略。

除过滤器外，过滤器和阀单元106也包括一个阀，使得一旦足够流体已通过装置，即可阻止流到样本调节总成104中的另外流。阻止另外流通过样本调节总成104防止在稍后操作期间将流出预浓缩器108的气体的稀释。在其它实施例中，过滤器和阀单元106也可包括去湿器以自气体样本移除水蒸气并改进下游检测器的准确度和灵敏度。在气体样本不含粒子的实施例中，例如，因为气体样本已经预过滤，所以过滤器和阀单元106的过滤器部分可省略。

预浓缩器108自过滤器和阀单元106接收流体且经由三通阀111将流体输出到多路阀114。当流体流经预浓缩器108时，所述预浓缩器自穿过流体吸收某些化学品，从而聚集那些化学品以供稍后分离和/或检测的用。在装置200的一个实施例中，预浓缩器108可为MEMS预浓缩器，但在其它实施例中，预浓缩器106可为非MEMS芯片尺度装置。

样本调节器104包括用于外部预浓缩器110(也即，未安装于衬底102上的预浓缩器)的供应品。在所展示的实施例中，三通阀111置放于流体连接预浓缩器106与阀114中。阀111允许使用外部预浓缩器110以替代预浓缩器108，或除预浓缩器108的外也使用外部预浓缩器110。在一个实施例中，外部预浓缩器110可为呼气收集袋，但在其它实施例中，所述外部预浓缩器可为不同事物。在一替代实施例中，预浓缩器108可经永久地移除且由外部预浓缩器110替换；在外部预浓缩器110替换预浓缩器108的一实施例中，外部预浓缩器110可在过滤器和阀单元106的上游耦接。

样本调节器104耦接到阀114。阀114耦接到控制电路120的多路阀，使得其可由所述控制电路选择性地启动以将气体样本引导到传感器A、B或C。虽然说明为单一阀，但在不同实施例中，阀114以及本文中所描述的其它阀可为单一阀，或可将气体样本个别地引导到传感器A到C中的每一者、同时引导到所有传感器A到C或引导到包括少于全部传感器的子集的阀的组合。如果阀114经调整以将样本气体引导到传感器C，那么样本气体行进穿过气相色谱仪(GC)C、穿过传感器C、穿过泵112，并输出到大气。如果阀114经启动以将样本气体引导到传感器A和B，那么样本气体遇到另一多路阀114，所述多路阀也耦接到控制电路120使得其可经选择性地启动以将样本气体引导到传感器A或传感器B。

图3说明气体检测器300的一实施例。检测器300在多数方面类似于气体检测器200。检测器200与检测器300之间的主要差异在于，在检测器300中，多路阀114耦接到控制电路120以将气体样本引导到传感器A到C中的任一者，而非使用两个多路阀(如在检测器200中)。虽然说明为单一阀，但在不同实施例中，阀114以及本文中所描述的其它阀可为单一阀，或可将气体样本个别地引导到传感器A到C中的每一者、同时引导到所有传感器A到C或引导到包括少于全部传感器的子集的阀的组合。另外，在气体检测器300中，气相色谱仪112以流体连接方式耦接于阀114的上游，使得所有传感器A到C共享气相色谱仪，换句话说，气相色谱仪与传感器之间存在一对多对应性。由于此配置，由阀114选择的任一传感器接收具有某一先前化学物质分离的气体样本。在检测器300的另一实施例中，色谱仪112可省略，此可使气体检测器300类似于气体检测器200，但具有用于将气体样本引导到不同传感器的不同阀配置。

图4说明气体检测器400的一实施例。检测器400在多数方面类似于气体检测器300，唯以下除外：气相色谱仪112经自阀114的上游移除，且替代地，气相色谱仪经置于阀114的每一管线下游、在所述阀与个别气体传感器之间，使得色谱仪与传感器之间存在一对一对应性。因此，气相色谱仪A与传感器A成对，气相色谱仪B与传感器B成对，且气相色谱仪C与传感器C成对。通过此配置，在感测之前存在某一化学物质的分离，但经分离物质或分离的程度可针对每一传感器而不同。

图5说明气体检测器500的一实施例。气体检测器500类似于气体检测器200。主要差异在于，检测器500包括定位于阀114与阀202之间的额外气相色谱仪(GC A/B)，使得传感器A与B共享一个色谱仪。因此，气体检测器500具有传感器与气相色谱仪之间的一对一对应性和一对多对应性两者。

图6A到6D说明气体检测器的先前所描述实施例中的任一者的双传感器操作的实施例。上文所描述的所有气体检测器实施例包括三个传感器，但在所述所描述实施例中的任一者中，所述传感器中的一者可省略。替代地，在包括三个气体传感器的一实施例中，仅需要使用两个气体传感器。模式A结果可产生关于总气体浓度的快得多的实时检测结果以用于对气体偏移的早期警告。模式B结果(具有比模式A稍微更长的分析时间)(如果获得)可提供关于有助于气体浓度偏移的气体的某一群组的额外信息。且模式C结果(其需要比模式A或B长的分析时间)(如果获得)可产生可能导致通过模式A或模式B检测到的偏移的具体气体的更详细个别浓度。

图6A说明模式A传感器和模式C传感器独立地操作(不论一次一个地或同时并行地)的一实施例。模式A传感器为不具有对感兴趣的气体的特异性的快速实时通用气体检测器，其输出实时总气体浓度结果。模式C传感器为具有对每一检测到的感兴趣气体的分析的较慢高特异性气体检测器，且输出具体气体的浓度结果。虽然模式A传感器和模式C传感器可分别以其自身循环频率来操作，但一个传感器的测试结果可用以触发并开始另一传感器的操作，但快速模式传感器可保持循环而无需等待来自慢模式传感器的结果。举例来说，模式A传感器可首先在重复气体感测循环中起始，而模式C传感器未启动。当模式A结果满足某些标准时，控制电子装置可启动模式C传感器以开始其检测循环。两个传感器可平行地或依序操作，直到任一传感器的重复感测循环由控制电子装置基于某些标准而撤销启动。

图6B说明模式B传感器和模式C传感器独立地操作(不论一次一个地或同时并行地)的一实施例。模式B传感器为快速气体检测器，其具有针对某些群组的气体的特异性，而不具有对个别气体的特异性。模式B传感器输出某些群组的气体的实时总气体浓度结果。如前所述，模式C传感器为具有对每一检测到的感兴趣气体的分析的较慢高特异性气体检测器，其输出具体气体的浓度结果。类似于图6A，虽然模式B传感器和模式C传感器可分别以其自身循环频率来操作，但一个传感器的测试结果可用以触发并开始另一传感器的操作，但快速模式传感器可保持循环，而不等待来自慢模式传感器的结果。举例来说，模式B传感器可首先在重复气体感测循环中开始，而模式C传感器未启动。当模式B结果满足某些标准时，控制电子装置可启用模式C传感器以开始其检测循环。两个传感器可平行地或依序操作，直到任一传感器的重复感测循环由控制电子装置基于某些标准而撤销启动。

图6C到6D说明用于气体检测器的先前所描述实施例中的任一者的双传感器操作的过程的实施例。在所说明实施例中，一个传感器的启动或参与视自另一传感器获得的结果而定，但如上所述，快速模式传感器可保持循环，而不等待来自慢模式传感器的结果。图6C说明具有模式A传感器和模式C传感器的一实施例。如先前，模式A传感器为不具有对感兴趣气体的特异性的快速实时通用气体检测器，其输出实时总气体浓度结果。在操作模式A传感器之后，所述过程检查模式A结果是否满足用于启动或参与模式C传感器的标准：如果模式A结果不满足用于启动模式C传感器的标准，那么所述过程回到模式A传感器的操作，但如果模式A结果确实满足用于参与模式C传感器的标准，那么所述过程参与或启动模式C传感器。如先前，模式C传感器为较慢高特异性气体检测器，其分析每一检测到的感兴趣气体，且在经参与的情况下输出具体气体的浓度结果。在模式C传感器完成其分析之后，所述过程回到操作模式A传感器。

图6D说明具有模式B传感器和模式C传感器的一实施例。如先前，模式B传感器为快速气体检测器，其具有针对某些群组的气体的特异性，但不具有对个别气体的特异性；其输出某些群组的气体的实时总气体浓度结果。在操作模式B传感器之后，所述过程检查模式B结果是否满足用于启动或参与模式C传感器的标准：如果模式B结果不满足用于启动模式C传感器的标准，那么所述过程回到模式B传感器的操作，但如果模式B结果确实满足用于参与模式C传感器的标准，那么所述过程参与或启动模式C传感器。如先前，模式C传感器为较慢高特异性气体检测器，其分析每一检测到的感兴趣气体，且在经参与的情况下输出具体气体的浓度结果。在模式C传感器完成其分析之后，所述过程回到操作模式B传感器。

图7A到7D说明气体检测器的先前所描述实施例中的任一者的三传感器操作的实施例。模式A结果可产生关于总气体浓度的快得多的实时检测结果以用于关于气体偏移的早期警告。模式B结果(具有比模式A稍微长的分析时间)(如果获得)可提供关于对气体浓度偏移有影响的气体的某一群组的额外信息。且模式C结果(其需要比模式A或B长的分析时间)(如果获得)可产生可引起由模式A或模式B检测到的偏移的具体气体的更详细个别浓度。

图7A说明气体检测器的先前所描述实施例中的任一者的三传感器操作的实施例。在所说明实施例中，模式A传感器、模式B传感器和模式C传感器独立地(一次一个或同时并行地)操作。模式A传感器为不具有对感兴趣气体的特异性的快速实时通用气体检测器，其输出实时总气体浓度结果。模式B传感器为快速气体检测器，其具有针对某些群组的气体的特异性，但不具有对个别气体的特异性；其输出某些群组的气体的实时总气体浓度结果。模式C传感器为具有对每一检测到的感兴趣气体的分析的较慢高特异性气体检测器，且输出具体气体的浓度结果。类似于图6A和图6B，虽然模式A、模式B传感器和模式C传感器可分别以其自身循环频率来操作，但一个传感器的测试结果可用以触发并开始另一传感器的操作，但快速模式传感器可保持重复其感测循环，而不等待来自慢模式传感器的结果。三个传感器可平行地或依序操作，直到任一传感器的重复感测循环由控制电子装置基于某些标准而撤销启动。

图7B到7D说明气体检测器的先前所描述实施例中的任一者的三传感器操作的实施例。在所说明实施例中，一个气体传感器的启动或参与视自另一气体传感器获得的结果而定，但如上所指出，快速模式传感器可保持重复其感测循环，而不等待来自慢模式传感器的结果。图7B说明具有如在图7A中的模式A、模式B和模式C传感器的一实施例。但在此实施例中，在模式A传感器的操作之后，过程检查模式A结果是否符合用于启动或参与模式B传感器的标准：如果其不符合标准，那么过程回到操作模式A传感器，但如果其符合标准，那么过程启动或参与模式B传感器。如果模式B传感器经启动，那么在模式B传感器的操作之后，过程检查模式B结果是否符合用于启动或参与模式C传感器的标准：如果其不符合标准，那么过程回到操作模式B传感器，但如果其符合标准，那么过程启动或参与模式C传感器，输出模式C结果且回到操作模式B传感器。

图7C说明具有如在图7A中的模式A、模式B和模式C传感器的一实施例。在此实施例中，在模式A传感器的操作之后，过程检查模式A结果是否符合用于启动或参与模式B传感器的标准：如果其不符合标准，那么过程回到操作模式A传感器，但如果其符合标准，那么过程启动或参与模式B传感器。如果模式B传感器经启动，那么在模式B传感器的操作之后，过程检查模式B结果是否符合用于启动或参与模式C传感器的标准：如果其不符合标准，那么过程回到操作模式A传感器，但如果其符合标准，那么过程启动或参与模式C传感器，输出模式C结果且回到操作模式A传感器。

图7D说明具有如在图7A中的模式A、模式B和模式C传感器的一实施例。在此实施例中，在模式A传感器的操作之后，过程检查模式A结果是否符合用于启动或参与模式B传感器和模式C传感器中的一或两者的标准。如果符合用于启动模式B传感器的标准，那么过程启动模式B传感器且输出模式B结果。且如果符合用于启动模式C传感器的标准，那么过程启动模式C传感器，输出模式C结果且回到操作模式A传感器。

本发明的所说明实施例的以上描述(包括摘要中所描述的内容)并不意欲为详尽的或将本发明限于所公开的精确形式。虽然本文中出于说明性目的描述了本发明的具体实施例和实例，但如所属领域的技术人员将认识到，在本发明的范围内，各种等效修改为可能的。依据以上详细描述，可对本发明作出这些修改。

以下权利要求书中所用的术语不应理解为将本发明限于说明书和权利要求书中所公开的具体实施例。相反地，本发明的范围应完全由以下权利要求书来判定，应根据权利要求解释的已确立原则来解释权利要求书。

Claims

1.一种气体检测器，其包含：

第一气体传感器，其具有用于接收气体样本的流体入口和用于排出所述气体样本的流体出口，所述第一气体传感器具有第一气体特异性和第一响应时间；

第二气体传感器，其具有用于接收所述气体样本的流体入口和用于排出所述气体样本的流体出口，所述第二气体传感器具有第二气体特异性和第二响应时间，其中所述第一气体特异性不同于所述第二气体特异性，所述第一响应时间不同于所述第二响应时间，或所述第一气体特异性和所述第一响应时间皆不同于所述第二气体特异性和所述第二响应时间；

控制电路，其耦接到所述读出和分析电路且耦接到所述第一和所述第二气体传感器，其中所述控制电路可执行操作所述第一气体传感器、所述第二气体传感器或所述第一和所述第二气体传感器两者的逻辑；

其中所述检测器进一步包含第三气体传感器，所述第三气体传感器具有用于接收所述气体样本的流体入口和用于排出所述气体样本的流体出口，所述第三气体传感器具有第三气体特异性和第三响应时间且耦接到所述控制电路；

其中所述检测器耦接到具有用于自多个位置取样的多个入口的气体取样歧管；

其中所述第一气体传感器为快速响应低特异性传感器，所述第二气体传感器为快速响应部分特异性传感器，且所述第三气体传感器为慢响应高特异性传感器；

其中所述第一气体传感器、所述第二气体传感器和所述第三气体传感器中的每一者都流体耦接至样本调节器，所述样本调节器包括过滤器和阀单元、预浓缩器或外部预浓缩器中的至少一个。

2.根据权利要求1所述的气体检测器，其中所述控制电路独立于所述第二气体传感器而操作所述第一气体传感器。

3.根据权利要求1所述的气体检测器，其中所述控制电路在自所述第一气体传感器获得的结果符合用于启动所述第二气体传感器的指定标准的情况下操作所述第二气体传感器。

4.根据权利要求1所述的气体检测器，其中所述控制电路独立地操作所述第一、所述第二和所述第三气体传感器。

5.根据权利要求1所述的气体检测器，其中所述控制电路在自所述第一气体传感器获得的结果符合用于启动所述第二气体传感器的指定标准的情况下操作所述第二气体传感器。

6.根据权利要求5所述的气体检测器，其中所述控制电路在所述第二气体传感器已完成其感测时返回到所述第一气体传感器的操作。

7.根据权利要求5所述的气体检测器，其中所述控制电路在所述第二气体传感器经操作的情况下且在自所述第二气体传感器获得的所述结果符合用于启动所述第三气体传感器的指定标准的情况下操作所述第三气体传感器。

8.根据权利要求7所述的气体检测器，其中所述控制电路在所述第三气体传感器已完成其感测时返回到所述第一气体传感器或所述第二气体传感器的操作。

9.根据权利要求1所述的气体检测器，其中视自所述第一气体传感器获得的结果符合用于操作所述第二气体传感器的指定标准或符合用于启动所述第三气体传感器的指定标准而定，所述控制电路可选择所述第二气体传感器或所述第三气体传感器。

10.根据权利要求9所述的气体检测器，其中所述控制电路在所述第二气体传感器已完成其感测时返回到所述第一气体传感器的操作，或在所述第三气体传感器已完成其感测时返回到所述第二气体传感器的操作。

11.一种气体分析方法，其包含：

在气体检测器处接收气体样本，所述气体检测器包括：

第一气体传感器，其具有用于接收气体样本的流体入口和用于排出所述气体样本的流体出口，所述第一气体传感器具有第一气体特异性和第一响应时间，

第二气体传感器，其具有用于接收所述气体样本的流体入口和用于排出所述气体样本的流体出口，所述第二气体传感器具有第二气体特异性和第二响应时间，其中所述第一气体特异性不同于所述第二气体特异性，所述第一响应时间不同于所述第二响应时间，或所述第一气体特异性和所述第一响应时间皆不同于所述第二气体特异性和所述第二响应时间，

使用所述第一气体传感器、所述第二气体传感器或所述第一和所述第二气体传感器两者来分析所述气体样本；

其中所述气体检测器进一步包含第三气体传感器，所述第三气体传感器具有用于接收所述气体样本的流体入口和用于排出所述气体样本的流体出口，所述第三气体传感器具有第三气体特异性和第三响应时间且耦接到所述控制电路；

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述控制电路独立于所述第二气体传感器而操作所述第一气体传感器。

13.根据权利要求11所述的方法，其中所述控制电路在自所述第一气体传感器获得的结果符合用于启动所述第二气体传感器的指定标准的情况下操作所述第二气体传感器。

14.根据权利要求11所述的方法，其中所述控制电路独立地操作所述第一、所述第二和所述第三气体传感器。

15.根据权利要求11所述的方法，其中所述控制电路在自所述第一气体传感器获得的结果符合用于启动所述第二气体传感器的指定标准的情况下操作所述第二气体传感器。

16.根据权利要求15所述的方法，其中所述控制电路在所述第二气体传感器已完成其感测时返回到所述第一气体传感器的操作。

17.根据权利要求11所述的方法，其中所述控制电路在所述第二气体传感器经操作的情况下且在自所述第二气体传感器获得的结果符合用于启动所述第三气体传感器的指定标准的情况下操作所述第三气体传感器。

18.根据权利要求17所述的方法，其中所述控制电路在所述第三气体传感器已完成其感测时返回到所述第一气体传感器或所述第二气体传感器的操作。

19.根据权利要求11所述的方法，其中视自所述第一气体传感器获得的结果符合用于操作所述第二气体传感器的指定标准或符合用于启动所述第三气体传感器的指定标准而定，所述控制电路可选择所述第二气体传感器或所述第三气体传感器。

20.根据权利要求19所述的方法，其中所述控制电路在所述第二气体传感器已完成其感测时返回到所述第一气体传感器的操作，或在所述第三气体传感器已完成其感测时返回到所述第二气体传感器的操作。