CN113390562A - 气体泄漏监测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了用于监测和检测气体泄漏的各种方法和装置。提供了利用传感器组件确定气体泄漏的方法。传感器组件包括主感测设备和参考感测设备。该方法包括经由主感测设备接收给定区域的第一氧气浓度水平读数。该方法还包括经由参考感测设备接收给定区域的第二氧气浓度水平读数。该方法还包括比较第一氧气浓度水平读数和第二氧气浓度水平读数。基于该比较，该方法还包括在第一氧气浓度水平读数和第二氧气浓度水平读数具有大于阈值差值的差值的情况下引起发生气体泄漏的信号的传输。还提供了相应的气体检测装置。

Description

气体泄漏监测系统
技术领域
示例性实施方案整体涉及气体泄漏监测的方法和相关联的气体检测装置，并且更具体地，涉及用于监测和检测气体泄漏的方法和相关联的气体检测装置。
背景技术
制冷单元包括包含易燃制冷剂的制冷剂盘管。由于制冷剂的易燃性，泄漏可能是危险的，并且因此需要在足够量的泄漏导致爆炸的可能性之前检测到泄漏。通过所付努力、智慧和创新，包括在本公开的实施方案中的开发解决方案已经解决了许多这些识别的问题，本文详细描述了这些解决方案的许多示例。
发明内容
本公开的例示性实施方案涉及监测和检测气体泄漏。在示例性实施方案中，提供了一种利用传感器组件确定气体泄漏的方法。传感器组件包括主感测设备和参考感测设备。该方法包括经由主感测设备接收给定区域的第一氧气浓度水平读数。该方法还包括经由参考感测设备接收给定区域的第二氧气浓度水平读数。该方法还包括比较第一氧气浓度水平读数和第二氧气浓度水平读数。基于该比较，该方法还包括在第一氧气浓度水平读数和第二氧气浓度水平读数具有大于阈值差值的差值的情况下引起发生气体泄漏的信号的传输。
在一些实施方案中，参考感测设备包括气体过滤器，该气体过滤器被配置为筛阻一种或多种目标气体以免其到达参考感测设备。在一些实施方案中，主感测设备定位在第一位置处，并且参考感测设备定位在第二位置处。在此类实施方案中，第一位置靠近潜在泄漏源，并且第二位置远离潜在泄漏源。在一些实施方案中，主感测设备定位在第一位置处，并且参考感测设备定位在第二位置处。在此类实施方案中，第一位置和第二位置与潜在泄漏源等距。在一些实施方案中，传感器组件设置在制冷单元中。
在一些实施方案中，主感测设备和参考感测设备设置在传感器组件外壳内。在一些实施方案中，阈值差值基于氧气浓度水平的体积的5％和10％之间。在一些实施方案中，阈值差值基于气体的易燃性水平。在一些实施方案中，气体为制冷剂。在一些实施方案中，该方法还包括接收一个或多个环境变量，以及基于环境变量校正第一氧气浓度水平读数和第二氧气浓度水平读数。在一些实施方案中，该方法经由至少一个处理器来执行。在一些实施方案中，传感器组件是完全模拟系统。
在另一个示例性实施方案中，提供了用于确定一种或多种气体的组成的气体检测装置。气体检测装置包括传感器组件，该传感器组件包括第一气体传感器和第二气体传感器。气体检测装置被配置为经由主感测设备接收给定区域的第一氧气浓度水平读数。气体检测装置还被配置为经由参考感测设备接收给定区域的第二氧气浓度水平读数。气体检测装置还被配置为比较第一氧气浓度水平读数和第二氧气浓度水平读数。基于该比较，气体检测装置还被进一步配置为在第一氧气浓度水平读数和第二氧气浓度水平读数具有大于阈值差值的差值的情况下引起发生气体泄漏的传输。
在一些实施方案中，参考感测设备包括气体过滤器，该气体过滤器被配置为筛阻一种或多种气体以免其到达参考感测设备。在一些实施方案中，主感测设备定位在第一位置处，并且参考感测设备定位在第二位置处。在此类实施方案中，第一位置靠近潜在泄漏源，并且第二位置远离潜在泄漏源。在一些实施方案中，主感测设备定位在第一位置处，并且参考感测设备定位在第二位置处。在此类实施方案中，第一位置和第二位置与潜在泄漏源等距。
在一些实施方案中，传感器组件设置在制冷单元中。在一些实施方案中，主感测设备和参考感测设备设置在传感器组件外壳内。在一些实施方案中，阈值差值基于氧气浓度水平的体积的5％和10％之间。在一些实施方案中，阈值差值基于气体的易燃性水平。在一些实施方案中，气体为制冷剂。在一些实施方案中，气体装置还被配置为接收一个或多个环境变量，并且基于环境变量校正第一氧气浓度水平读数和第二氧气浓度水平读数。在一些实施方案中，气体检测装置还包括至少一个处理器，该至少一个处理器在其中具有计算机编码的指令，其中计算机指令被配置为在被执行时引起气体检测装置的操作。在一些实施方案中，气体检测装置是完全模拟系统。
提供上述发明内容仅是为了概述一些示例性实施方案的目的，以提供对本公开一些方面的基本了解。因此，应当理解，上述实施方案仅为示例并且不应理解为以任何方式缩小本公开的范围或实质。应当理解，除了这里总结的那些，本公开的范围还涵盖了很多可能的实施方案，这些实施方案中的一些实施方案将在下面进一步描述。
附图说明
因此，已经概括地描述了本公开的某些示例性实施方案，下文将参考附图，该附图未必按比例绘制，并且其中：
图1为根据本公开的示例性实施方案配置的气体检测装置的框图；
图2为根据本公开的示例性实施方案的制冷单元的框图，该制冷单元包括图1的气体检测装置；
图3为根据本公开的示例性实施方案使用的气体检测装置的示例性配置；
图4为根据本公开的示例性实施方案使用的气体检测装置的另一示例性配置；
图5为示出根据本公开的示例性实施方案，诸如由图1的气体检测装置执行的操作的流程图；
图6为示出两个氧气传感器在氧气浓度水平变化期间的电压输出的曲线图；并且
图7为示出使用本公开的示例性实施方案的测试结果的曲线图，其中丁烷为目标气体。
具体实施方式
现在将在下文中参考附图更全面地描述一些实施方案，附图中示出了一些实施方案，但未示出全部实施方案。实际上，各种实施方案可以以许多不同的形式体现，并且不应该被解释为限于本文所阐述的实施方案；相反，提供这些实施方案是为了使本公开满足适用的法律要求。在全篇内容中，类似的附图标号指代类似的元件。如本文所用，术语“数据”、“内容”、“信息”和类似术语可互换使用，以指能够根据本公开的实施方案产生、处理、传输、接收和/或存储的数据。因此，任何此类术语的使用不应被理解为限制本公开的实施方案的精神和范围。
本文所讨论的各种实施方案允许在操作期间监测和检测气体泄漏，诸如在制冷单元中。制冷单元包括包含易燃制冷剂的闭环制冷剂盘管。在一些示例中，此类制冷剂包括安全等级A2L制冷剂R-410A、R-1234yf、R-1234ze、R-32、R-454A、R-404A、R-454C、R-455A、R-447A、R-452B、R-454B等。A2L制冷剂由于全球变暖潜能值(GWP)较低而更常用于此类制冷单元中，并且因此在多个国家已制定法规来监测泄漏，从而避免使用期间的危险状况。虽然A2L制冷剂一般具有低毒性并且仅具有轻度易燃性，但是大量泄漏仍可造成危险情况。因此，在一些示例中，此类泄漏的监测和检测对于制冷剂单元是必要的。本公开的各种示例性实施方案允许简单而有效的泄漏监测系统。另外，由于监测系统可连续地接收来自所使用的传感器的输出，因此监测系统允许自检功能验证监测系统是可操作的。
虽然各种实施方案讨论了制冷单元，但本文所讨论的各种实施方案也可用于其他类型的气体泄漏，诸如使用闭环循环的暖通空调(HVAC)应用、抑燃系统等。例如，其他此类示例包括但不限于惰性气体泄漏、天然气泄漏、丙烷气体泄漏、丁烷气体泄漏、一氧化碳气体泄漏、烃气体泄漏等。本文所讨论的各种实施方案允许检测大规模泄漏。例如，气体以大约1％体积/体积或高于大约1％体积/体积泄漏。
示例性气体检测装置配置
图1是被配置用于执行如本文所述的操作的示例性气体检测装置的示意图。气体检测装置10为示例性实施方案，其可由多种计算设备中的任一个体现或与其相关联，该多种计算设备包括被配置用于提供高级传感特征的设备或以其他方式与之相关联，该设备可包括传感器组件24。例如，气体检测装置10可体现为被配置用于检测气态流体(例如，空气)内的氧气浓度的多个氧气浓度传感器。在各种实施方案中，如下所述，氧气浓度传感器可以是被配置为监测氧气浓度的电化学氧气泵。例如，一个或多个氧气浓度传感器可以是燃料电池液体电解质电化学传感器。在各种实施方案中，电化学氧气泵可采用酸电解质和气体扩散结构，用于连接到常规恒电位控制电路的感测电极、反电极和参考电极。在一些实施方案中，可采用气相扩散阻隔件。在本公开的实施方案中可使用各种氧气传感器，诸如液体电解质电化学(例如，可消耗的阳极(电池)或燃料电池泵)、高温固体电解质电化学(例如，氧化锆或其他氧离子导体)氧气传感器和/或荧光猝灭(例如，基于钌的染料)氧气传感器。虽然本文所讨论的传感器被称为氧气浓度传感器，但本文所讨论的感测设备可采取分压传感器的形式。
气体检测装置10可包括通信接口26、处理器14、存储器设备16和传感器组件24，与之相关联，或者可以其他方式与之通信。在一些实施方案中，处理器14(和/或协处理器或协助该处理器或以其他方式与该处理器相关联的任何其他处理电路)可与存储器设备16(例如包括一个或多个易失性和/或非易失性存储器的非暂态存储器)通信。存储器设备可被配置为存储用于使气体检测装置能够根据本公开的示例性实施方案执行各种功能的信息、数据、内容、应用、指令等。
处理器14可以多种不同的方式来体现。例如，处理器14可体现为各种硬件处理装置中的一种或多种，诸如协处理器、微处理器、控制器、数字信号处理器(DSP)、具有或不具有伴随的DSP的处理元件、或各种其他处理电路，包括集成电路，例如ASIC(专用集成电路)、FPGA(现场可编程门阵列)、微控制器单元(MCU)、硬件加速器、专用计算机芯片等。因此，在一些实施方案中，处理器可包括被配置为独立执行的一个或多个处理核。多核处理器可在单个物理封装件内实现多重处理。除此之外或另选地，处理器可包括经由总线串联配置的一个或多个处理器，以实现对指令、流水线和/或多线程的独立执行。
在示例性实施方案中，处理器14可被配置为执行存储在存储器设备16中或可以其他方式供处理器访问的指令。另选地或除此之外，处理器可被配置为执行硬编码功能。因此，无论通过硬件方法或软件方法配置，还是通过它们的组合配置，处理器均可表示能够根据本公开的实施方案执行操作同时进行相应配置的实体(例如，以电路形式物理地体现)。因此，例如，当处理器体现为ASIC、FPGA等时，该处理器可以为用于进行本文所述的操作的专门配置的硬件。另选地，又如，当处理器体现为软件指令的执行器时，指令可将处理器专门配置为在执行指令时执行本文所述的算法和/或操作。然而，在一些情况下，处理器可以为特定设备(例如，计算设备)的处理器，该特定设备被配置为通过由用于执行本文所述的算法和/或操作的指令进一步配置处理器来采用本公开的实施方案。除了别的以外，处理器还可包括被配置为支持处理器的操作的时钟、算术逻辑单元(ALU)和逻辑门。
示例性实施方案的气体检测装置10还可任选地包括通信接口26，该通信接口可以是被配置为从与气体检测装置通信(诸如通过近场通信(NFC)或其他基于距离的技术通信)的其他电子设备接收数据和/或将数据传输到这些其他电子设备的任何装置诸如以硬件或硬件和软件的组合体现的设备或电路。除此之外或另选地，通信接口可被配置为经由蜂窝协议或其他无线协议(包括全球移动通信系统(GSM)，诸如但不限于长期演进(LTE))进行通信。就这一点而言，通信接口可包括例如天线(或多个天线)并且支持用于实现与无线通信网络进行通信的硬件和/或软件。附加地或另选地，通信接口可包括用于与一个或多个天线交互的电路以使得信号经由一个或多个天线传输或处理经由一个或多个天线接收的信号接收。
气体检测装置10可包括传感器组件24，该传感器组件包括主感测设备20和参考感测设备22。在各种实施方案中，主感测设备20和参考感测设备22可各自为能够确定给定区域内一种或多种气体的浓度的传感器。在各种实施方案中，主感测设备20和参考感测设备22可各自为能够确定给定区域中的氧气浓度的传感器。在一些实施方案中，主感测设备20和参考感测设备22可为类似的传感器(例如，各自可为电化学氧气泵)。另选地或除此之外，主感测设备20和参考感测设备22可为不同类型的氧气传感器。在此类实施方案中，气体检测装置10可被配置为将每个感测设备的氧气水平读数归一化，以便适当地比较氧气水平。在各种实施方案中，感测设备的位置可基于泄漏的预期流动路径(例如，动态流体路径)。
在各种实施方案中，给定区域的氧气浓度水平可由于各种环境变化以及引入到该区域中的任何气体(诸如由于制冷剂泄漏引入的制冷剂)而改变。考虑到制冷剂气体(例如A2L制冷剂)比空气重得多并因此将趋于下沉的事实，主感测设备20可位于接近可能的泄漏源的区域中。例如，空气在20摄氏度下的密度可为大约1.2千克/立方米，而制冷剂的密度在相同温度下可显著更致密(例如，饱和R32蒸气可具有40.8千克/立方米的密度并且R410可具有57.6千克/立方米的密度)。参考感测设备22可安装在参考感测设备将经历较低浓度的任何泄漏制冷剂并因此氧气消耗(如果有的话)较小且较慢的位置。在这种布置下，较慢的长期背景变化仍应得到很好的补偿，但存在一些担心，如果目标区域接近其温度快速波动的部件，则补偿的效率可能受到损害。如下所述，主感测设备20和参考感测设备22可被配置为(例如，通过传感器放置和/或使用目标气体过滤)在存在气体泄漏(例如，制冷剂泄漏)的情况下具有不同的氧气浓度水平读数。另外，主感测设备20和参考感测设备22可被配置为在没有气体泄漏发生的情况下具有类似的氧气浓度水平读数(例如，感测设备可经受类似的环境条件，使得环境条件的任何变化可引起两个感测设备的对应变化)。
在各种实施方案中，参考感测设备22可用于补偿温度、压力、湿度等的变化。各种实施方案还可针对一个或多个环境条件使用附加的外部补偿设备。在各种实施方案中，可基于所观察到的环境条件来校正主感测设备20的输出。
图2示出了根据本公开的各种实施方案的示例性制冷单元100。如图所示，制冷单元100可包括一个或多个闭环气体(例如，制冷剂)盘管110和气体检测装置10(例如，传感器组件24和处理电路12)。在各种实施方案中，气体检测装置10的至少一部分可设置在制冷单元100内的给定闭环气体盘管110附近。例如，至少传感器组件24(图1所示)可以靠近闭环气体盘管110，并且处理电路12可以设置在其他地方。
在各种实施方案中，气体检测装置10可被放置成足够接近，使得气体(例如，制冷剂)的泄漏可导致氧气浓度的变化。在一些实施方案中，气体检测装置10可设置在靠近闭环气体盘管110的区域的位置处，其中泄漏发生比其他位置更多。例如，气体泄漏可能更经常发生在不同管材之间的连接处。在各种实施方案中，气体检测装置10可与制冷单元等一起设置，使得任何气体泄漏可到达气体检测装置10。
图3是根据一个示例性实施方案的气体检测装置10的示例性配置。如图所示，主感测设备20和参考感测设备22可设置在同一外壳30内。在各种实施方案中，气体检测装置10可被取向成使得盘管表面300靠近盘管110，并且在发生此类泄漏的情况下气体(例如，制冷剂)泄漏215。因此，主感测设备20可设置在第一位置处，并且参考感测设备22可设置在第二位置处。在各种实施方案中，第一位置(例如，主感测设备20的位置)可靠近潜在泄漏部位215，并且第二位置(例如，参考感测设备22的位置)可远离潜在泄漏部位。在一些实施方案中，在感测设备的泄漏位置、气体移动、传感器位置、灵敏度和响应时间之间可能存在性能上的权衡。在一些实施方案中，诸如制冷单元，第一位置距潜在泄漏部位215的距离可小于1米。在一些实施方案中，第一位置距潜在泄漏部位215的距离可小于0.75米。在一些实施方案中，第一位置距潜在泄漏部位215的距离可小于0.5米。在一些实施方案中，第一位置距潜在泄漏部位215的距离可小于0.25米。在一些实施方案中，第二位置距潜在泄漏部位215的距离可大于第一位置，但小于1米。在一些实施方案中，第二位置距潜在泄漏部位215的距离可大于第一位置，但小于0.75米。在一些实施方案中，第二位置距潜在泄漏部位215的距离可大于第一位置，但小于0.5米。在一些实施方案中，第二位置距潜在泄漏部位215的距离可大于第一位置，但小于0.25米。在各种实施方案中，在第一位置和/或第二位置仍然在泄漏气体的流动路径内的情况下，第一位置或第二位置中的至少一者距潜在泄漏部位215的距离可大于1米。
在各种实施方案中，第一位置可比第二位置更靠近盘管表面300，并且因此任何气体泄漏215可在参考感测设备22之前到达主感测设备20。因此，在由参考感测设备22捕获的第二氧气浓度水平读数改变之前，由主感测设备20捕获的第一氧气浓度水平读数可由于气体泄漏而改变(例如，氧气浓度可降低)。因此，在发生泄漏的情况下，第一氧气浓度水平读数可比第二氧气浓度水平读数更快地降低。
在一些实施方案中，如图所示，参考感测设备22也可与主感测设备20不同地取向，使得从潜在泄漏部位流出的气体不像主感测设备20那样容易地进入参考感测设备22(例如，如图3所示的箭头，目标气体可直接流入主感测设备20，但可能必须围绕处理电路12行进以进入参考感测设备22)。因此，气流的时间效应可由每个感测设备的输出更明确地示出。在各种实施方案中，第一位置和第二位置的位置可基于潜在泄漏部位的预期流动路径。在一些实施方案中，潜在泄漏部位可被定义为易受泄漏影响的区域。例如，在制冷单元中，潜在泄漏位置可包括凸起的接头、管材之间的连接、机械和/或热应力下的区域等。在各种实施方案中，潜在泄漏位置可通过特定应用的测试来确定。
在一些实施方案中，参考感测设备22可设置在外壳30的外部，使得参考感测设备22在泄漏情况期间可不接收任何目标气体。在这种情况下，参考感测设备22可位于具有与主感测设备20的位置类似的环境条件的区域中。虽然图3仅示出了单个主感测设备20和单个参考感测设备22，但各种实施方案可使用设置在不同位置处的两个以上的感测设备。例如，多个参考感测设备22可以定位在距离潜在泄漏部位的各种位置处，并且因此可以在泄漏情况期间的不同时间经历读数的改变。
在各种实施方案中，处理电路12的至少一部分可设置在气体检测装置10内(例如，在与主感测设备20和参考感测设备22相同的外壳30中)。如图所示，主感测设备20和/或参考感测设备22可经由被配置为与处理电路12上的插座接合的感测设备上的引脚连接到处理电路12。各种实施方案可采用不同的连接方法，诸如被配置在感测设备上的焊盘和处理电路12上的弹簧针。本文所讨论的各种实施方案可在感测设备和处理电路12之间具有任何数量的不同标准电互连件。在一些实施方案中，主感测设备20和/或参考感测设备22可配备有短程通信能力，以允许感测设备与处理电路12远程通信。在各种实施方案中，处理电路12可被配置为从主感测设备20和参考感测设备22接收氧气浓度水平读数。在一些实施方案中，处理电路12可存储一个或多个氧气浓度水平读数，使得可随时间推移监测氧气浓度水平读数(例如，第一氧气浓度水平读数和第二氧气浓度水平读数可由于泄漏而随时间推移相异)。在一些实施方案中，时间序列数据可以用于确定泄漏情况。在各种实施方案中，监测可为连续的。另选地，监测可以基于气体泄漏应用的间隔进行(例如，一些气体泄漏可能不那么危险，并且间歇监测可能节省成本)。
图4是根据一个示例性实施方案的气体检测装置10的另一个示例性配置。如图所示，主感测设备20和参考感测设备22可设置在同一外壳30内。如图所示，主感测设备20和参考感测设备22可设置在距盘管表面300大约相同距离的第一位置和第二位置处，并且因此，主感测设备20和参考感测设备22可大约同时接收来自泄漏部位的任何气体(例如，制冷剂)。
在一些实施方案中，参考感测设备22可配备有过滤器400，该过滤器被配置为从进入参考感测设备22的气体中去除一种或多种目标气体(例如，制冷剂)。在一些实施方案中，过滤器400可被配置为吸收通过其中的一种或多种目标气体(例如，制冷剂气体)。例如，过滤器400可以是吸收器。在一些实施方案中，过滤器400可定位在闭环气体盘管110与参考感测设备22之间，使得到达参考感测设备的任何气体组合已通过过滤器400(例如，移除制冷剂气体的一些或全部)。
在各种实施方案中，过滤器400可为各种类型的活性炭。在一些此类实施方案中，活性炭可用其他化学品浸渍，具体取决于待吸收的物质。在一些实施方案中，可使用分子筛、沸石和/或其他熟知的过滤器系列。在一些实施方案中，目标气体可决定过滤器400的设计(例如，Sofnocarb粉末可用于其中丁烷为目标气体的情况)。在一些实施方案中，过滤器400可被设计成永久性地吸收目标气体或简单地减慢其到参考感测设备的通过，使得与主感测设备相比在响应中出现时间差异。
在一些实施方案中，主感测设备20和参考感测设备22可以是具有多个气体进口的单个传感器。例如，单个传感器可具有没有过滤器400的主感测设备气体进口和可具有过滤器400的参考感测设备气体进口。在此类实施方案中，感测设备可具有机械开关，该机械开关被配置为在操作期间将对感测电极的进入从主感测设备气体进口切换到参考感测设备气体进口。在此类实施方案中，可使用各种泵送装置将气体从气体进口移动到感测电极。在操作期间，机械开关可在主感测设备气体进口和参考感测设备气体进口之间切换，并且可如本文所述用双感测设备系统比较来自主感测设备气体进口的第一氧气水平读数和第二氧气水平读数之间的差值。
在一些实施方案中，当气体(例如，制冷剂)泄漏时，主感测设备20的第一氧气浓度水平读数可开始降低，而参考感测设备22的第二氧气浓度水平读数保持大致恒定(或至少更缓慢地降低)。在气体泄漏足够大的一些情况下，过滤器400可在特定点处过载(例如，完全饱和)，使得参考感测设备22的第二氧气浓度水平读数可开始与没有过滤器的感测设备一致地降低。在此类实施方案中，第一氧气浓度水平的降低与第二氧气浓度水平的降低之间的时滞可指示发生气体泄漏。另外，可经由感测设备的各个输出来确定各种其他信息。
在各种实施方案中，处理电路12的至少一部分可设置在气体检测装置10内(例如，在与主感测设备20和参考感测设备22相同的外壳30中)。如图所示，主感测设备20和/或参考感测设备22可经由被配置为与处理电路12上的插座接合的感测设备上的引脚连接到处理电路12。各种实施方案可采用不同的连接方法，诸如被配置在感测设备上的焊盘和处理电路12上的弹簧针。本文所讨论的各种实施方案可在感测设备和处理电路12之间具有任何数量的不同标准电互连件。在一些实施方案中，主感测设备20和/或参考感测设备22可配备有短程通信能力，以允许感测设备与处理电路12远程通信。在各种实施方案中，处理电路12可被配置为从主感测设备20和参考感测设备22接收氧气浓度水平读数。在一些实施方案中，处理电路12可存储一个或多个氧气浓度水平读数，使得可随时间推移监测氧气浓度水平读数(例如，第一氧气浓度水平读数和第二氧气浓度水平读数可由于泄漏而随时间推移相异)。在各种实施方案中，监测可为连续的。另选地，监测可以基于气体泄漏应用的间隔进行(例如，一些气体泄漏可能不那么危险，并且间歇监测可能节省成本)。
现在参见图5，本公开的示例性实施方案包括处理电路12、处理器14、传感器组件24等监测和检测气体(例如制冷剂)泄漏的流程图。虽然气体检测装置的各种实施方案可包括至少一个处理器12，但气体检测装置的各种实施方案可以是模拟系统，使得主感测设备20和参考感测设备22可与差分放大器和/或比率放大器通信，并且使用比较器来确定发生泄漏的情况。因此，图5的操作可由模拟系统执行。
现在参见图5的框500，气体检测装置10诸如处理电路12、处理器14等可包括用于接收给定区域的第一氧气浓度水平读数的装置。在各种实施方案中，如上所述，第一氧气浓度水平读数可由主感测设备20捕获。在各种实施方案中，第一氧气浓度水平读数可受到环境条件诸如温度等的影响。另外，在一些实施方案中，第一氧气浓度水平读数可受到新气体引入的影响(例如，诸如导致氧气浓度降低的气体泄漏)。
现在参见图5的框510，气体检测装置10诸如处理电路12、处理器14等可包括用于接收给定区域的第二氧气浓度水平读数的装置。在各种实施方案中，如上所述，第一氧气浓度水平读数可由参考感测设备22捕获。在各种实施方案中，参考感测设备22可定位在类似的环境条件下，使得环境条件对第二氧气浓度水平读数的影响可与环境条件对第一氧气浓度水平读数的影响类似或相同。
然而，在各种实施方案中，参考感测设备22可被配置为使得气体泄漏部位215对来自参考感测设备22的第二氧气浓度水平读数的影响可不同于对来自主感测设备20的第一氧气浓度水平读数的影响。例如，在参考感测设备22定位在比主感测设备20更远离盘管表面300的第二位置处的情况下(例如，图3)，第二氧气浓度水平读数可在第一氧气浓度水平读数开始降低之后的时间开始降低，因为气体(例如，制冷剂)可能需要更长的时间才能到达参考感测设备22。另选地，在参考感测设备22配备有过滤器400的情况下(例如，图4)，至少在过滤器由于气体泄漏而饱和之前的一段时间内，第二氧气浓度水平可能不会降低，而第一氧气浓度水平可能由于所述气体泄漏而降低。
现在参见图5的框520，气体检测装置10诸如处理电路12、处理器14等可包括用于比较第一氧气浓度水平读数和第二氧气浓度水平读数的装置。在各种实施方案中，第一氧气浓度水平读数和第二氧气浓度水平读数的差值可与气体泄漏量相关。在一些实施方案中，比较可以在给定时间进行(例如，在主感测设备20具有比参考感测设备22更低的氧气浓度水平读数的情况下)。在一些实施方案中，可随时间推移监测第一氧气浓度水平读数和第二氧气浓度水平读数，使得第一氧气浓度水平读数和第二氧气浓度水平读数的变化可指示发生气体泄漏。
在示例性模拟实施方案中，主感测设备20和辅感测设备22可测量输出电流，该输出电流被转换为电压，单个输出电压可被放大以消除任何噪声。因此，可使用差分或比率来比较电压。在此类模拟实施方案中，比较器可用于确定已发生泄漏。
现在参见图5的框530，气体检测装置10(诸如处理电路12、处理器14等)可包括用于在第一氧气浓度水平读数和第二氧气浓度水平读数具有大于阈值差值的差值的情况下引起发生气体(例如，制冷剂)泄漏的信号的传输的装置。在各种实施方案中，可基于第一氧气浓度水平读数和第二氧气浓度水平读数的比较来确定可能发生气体泄漏。在一些实施方案中，允许泄漏的目标气体(例如，制冷剂)的量可基于所述气体的易燃性。因此，阈值差值可低于目标气体的易燃性水平。例如，在易燃性水平为10％的情况下，阈值差值可为1％。例如，氧气浓度的1％变化(例如，从20.9％氧气浓度到20.7％氧气浓度)可指示1％泄漏气体(例如，制冷剂)浓度。在各种实施方案中，第一氧气浓度水平读数和第二氧气浓度水平读数之间的差值可与氧气浓度的变化(例如，主感测设备20和参考感测设备22可被配置为使得仅引入目标气体(例如，气体泄漏)可导致第一氧气浓度水平读数和第二氧气浓度水平读数显著不同)相关。在各种实施方案中，阈值差值可介于氧气浓度水平的体积的大约5％和10％之间。
图6为示出在空气中的氧气水平变化期间两个传感器(诸如用于本文的各种实施方案中的氧气传感器)的类似氧气浓度读数的曲线图。如图所示，正暴露于相同空气的两个传感器显示几乎相同的读数，并且因此可被依赖以显示氧气水平的显著变化。所示的S2/S1线为传感器2读数与传感器1读数的比率。如图所示，比率为约1，并且因此传感器读数之一的任何变化(例如，在发生气体泄漏并且主感测设备20在参考感测设备22之前经历氧气减少的情况下)可由比率从约1的变化表示。
图7示出了类似于图4所示的气体检测装置的气体检测装置的输出，其中参考感测设备22配备有目标气体过滤器400。在图7所示的曲线图中，目标气体是丁烷。如图所示，目标气体被间歇地引入气体检测装置，并且每当引入目标气体时，主感测设备20经历高于标称电压的尖峰(例如，尖峰700A-700D)，而参考感测设备22的电压由于过滤器吸收丁烷而保持大致恒定。在所示的示例中，差分用于示出发生泄漏并且被示出为尖峰710A-710D的情况。
本文所讨论的各种实施方案允许在操作期间监测和检测气体泄漏，诸如在制冷单元中。虽然各种实施方案讨论了制冷单元，但本文所讨论的各种实施方案也可用于使用闭环循环的其他类型的气体泄漏，诸如在HVAC应用等中。制冷单元包括包含易燃制冷剂的闭环制冷剂盘管。A2L制冷剂由于全球变暖潜能值(GWP)较低而更常用于此类制冷单元中，并且因此在多个国家已制定法规来监测泄漏，从而避免使用期间的危险状况。虽然A2L制冷剂一般具有低毒性并且仅具有轻度易燃性，但是大量泄漏仍可造成危险情况。因此，此类泄漏的监测和检测对于制冷剂单元是必要的。本公开的各种实施方案允许简单而有效的泄漏监测系统。
如上所述，图5是根据示例性实施方案的气体检测装置10和方法的各个方面的流程图。应当理解，流程图中的每个框、以及流程图中的各框的组合可以通过各种装置(诸如硬件、固件、处理器、电路、和/或与包括一个或多个计算机程序指令的软件的执行相关联的其他设备)来实现。例如，上述过程中的一个或多个过程可由经由气体检测装置的存储器存储和执行的计算机程序指令来体现。
流程图中的框支持用于执行指定功能的装置的组合以及用于执行指定功能的操作的组合。还将理解，流程图中的一个或多个框以及流程图中的框的组合可以由执行指定功能的基于硬件的专用计算机系统或者专用硬件和计算机指令的组合来实现。
在一些实施方案中，可修改或进一步放大上述操作中的某些操作。此外，在一些实施方案中，还可包括附加的任选操作。对上述操作的修改、添加或放大可以任何顺序和任何组合执行。
本发明所属领域的技术人员在受益于前述描述和相关附图中呈现的教导之后，将想到本文所阐述的许多修改和其他实施方案。因此，应当理解，本公开不限于所公开的特定实施方案，并且修改和其他实施方案旨在包括在所附权利要求的范围内。此外，尽管上述描述和相关附图在元件和/或功能的某些示例性组合的语境中描述了示例性实施方案，但应当理解，在不脱离所附权利要求书的范围的情况下，可由另选的实施方案提供元件和/或功能的不同组合。就这一点而言，例如，还可设想与上文明确描述的那些不同的元件和/或功能组合，如可在所附权利要求中的一些中所示的那样。尽管本文采用了特定术语，但它们仅以一般性和描述性意义使用，而不是出于限制的目的。

Claims (10)

1.一种用传感器组件确定气体泄漏的方法，所述传感器组件包括主感测设备和参考感测设备，所述方法包括：
经由所述主感测设备接收给定区域的第一氧气浓度水平读数；
经由所述参考感测设备接收所述给定区域的第二氧气浓度水平读数；
比较所述第一氧气浓度水平读数和所述第二氧气浓度水平读数；以及
基于所述比较，在所述第一氧气浓度水平读数和所述第二氧气浓度水平读数具有大于阈值差值的差值的情况下，引起发生气体泄漏的信号的传输。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述参考感测设备包括气体过滤器，所述气体过滤器被配置为筛阻一种或多种目标气体以免其到达所述参考感测设备。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述主感测设备定位在第一位置处，并且所述参考感测设备定位在第二位置处，其中所述第一位置靠近潜在泄漏源，并且所述第二位置远离所述潜在泄漏源。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述主感测设备定位在第一位置处，并且所述参考感测设备定位在第二位置处，其中所述第一位置和所述第二位置与潜在泄漏源等距。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述传感器组件设置在制冷单元中。
6.一种用于确定一种或多种气体的组成的气体检测装置，所述气体检测装置包括具有第一气体传感器和第二气体传感器的传感器组件，所述气体检测装置被配置为：
经由所述主感测设备接收给定区域的第一氧气浓度水平读数；
经由所述参考感测设备接收所述给定区域的第二氧气浓度水平读数；
比较所述第一氧气浓度水平读数和所述第二氧气浓度水平读数；以及
基于所述比较，在所述第一氧气浓度水平读数和所述第二氧气浓度水平读数具有大于阈值差值的差值的情况下，引起发生气体泄漏的传输。
7.根据权利要求6所述的气体检测装置，其中所述参考感测设备包括气体过滤器，所述气体过滤器被配置为筛阻一种或多种气体以免其到达所述参考感测设备。
8.根据权利要求6所述的气体检测装置，其中所述主感测设备定位在第一位置处，并且所述参考感测设备定位在第二位置处，其中所述第一位置靠近潜在泄漏源，并且所述第二位置远离所述潜在泄漏源。
9.根据权利要求6所述的气体检测装置，其中所述主感测设备定位在第一位置处，并且所述参考感测设备定位在第二位置处，其中所述第一位置和所述第二位置与潜在泄漏源等距。
10.根据权利要求6所述的气体检测装置，其中所述传感器组件设置在制冷单元中。
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