CN115728370A - 提供具有过滤元件的气体检测装置以及传感部件的方法、装置和系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及提供具有过滤元件的气体检测装置以及传感部件的方法、装置和系统。本文中公开了用于提供气体检测装置(例如电化学检测器)的方法、装置和系统。一种示例气体检测装置可以包括传感部件，所述传感部件包括：第一传感电极，其被配置成生成与设置在所述传感部件内的样品气态物质的第一部分相关联的第一浓度水平指示；和第二传感电极，其操作性地耦合到过滤元件，所述过滤元件被配置成从所述样品气态物质吸收至少一种物质，其中所述第二传感电极被配置成生成与所述样品气态物质的第二部分相关联的第二浓度水平指示。

Description

提供具有过滤元件的气体检测装置以及传感部件的方法、装 置和系统

技术领域

本申请涉及用于提供气体检测装置的方法、装置和系统。

背景技术

气体检测装置(例如电化学检测器)可以包括传感部件，所述传感部件可以用于检测和/或测量气态物质和/或气态物质中的化合物(包括例如有机化合物和无机化合物)的浓度水平。许多气体检测装置受到技术挑战和限制的困扰。

发明内容

本文中描述的各种实施方案涉及用于提供气体检测装置的方法、装置和系统。

根据本公开的各种示例，提供了一种气体检测装置。在一些示例中，所述气体检测装置包括传感部件，所述传感部件包括：第一传感电极，其被配置成生成与设置在所述传感部件内的样品气态物质的第一部分相关联的第一浓度水平指示；和第二传感电极，其操作性地耦合到过滤元件，所述过滤元件被配置成从所述样品气态物质吸收至少一种物质，其中所述第二传感电极被配置成生成与所述样品气态物质的第二部分相关联的第二浓度水平指示。

根据本公开的各种示例，提供了一种方法。在一些示例中，所述方法包括：由控制器部件接收来自第一传感电极的与样品气态物质的第一部分相关联的第一浓度水平指示；由所述控制器部件接收来自第二传感电极的与所述样品气态物质的第二部分相关联的第二浓度水平指示，所述第二传感电极操作性地耦合到过滤元件；和由所述控制器部件至少部分基于所述第一浓度水平指示和所述第二浓度水平指示确定目标物质浓度水平指示。

在以下详细描述及其附图中进一步解释前述说明性概述和本公开的其它示例性目的和/或优点，以及实现它们的方式。

附图说明

可以结合附图阅读说明性实施方案的描述。将会理解，为了图解的简洁和清楚起见，图中示出的元件不一定按比例绘制，除非另有说明。例如，一些元件的尺寸可能相对于其它元件被放大，除非另有说明。关于本文中呈现的附图示出并描述了加入本公开的教导的实施方案，其中：

图1示出了描绘根据本公开的各种实施方案的一种示例装置的一部分的示例示意图；

图2A-图2B示出了描绘根据本公开的各种实施方案的示例测量的曲线图；

图3A-图3B示出了描绘根据本公开的各种实施方案的示例测量的曲线图；

图4示出了根据本公开的各种实施方案的一种示例气体检测装置的、与其它一个或多个元件/一个或多个部件电子通信的一种示例控制器部件；和

图5是示出根据本公开的各种实施方案的示例操作的流程图。

具体实施方式

现在将在下文中参考附图更全面地描述本公开的一些实施方案，在附图中示出了本公开的一些而非全部实施方案。实际上，这些公开可以以许多不同的形式来体现，并且不应被解释为限于本文中阐述的实施方案；相反，提供这些实施方案是为了使本公开将满足适用的法律要求。相同的数字始终表示相同的元件。

图中示出的部件表示可以存在于或可以不存在于本文中描述的本公开的各种实施方案中的部件，使得实施方案可以包括比图中所示的那些更少或更多的部件而不脱离本公开的范围。为了下面的部件的可见性，一些部件可以从一个或多个图中省略或以虚线示出。

短语"在一个示例实施方案中"、"一些实施方案"、"各种实施方案"等通常是指该短语之后的特定特征、结构或特性可以被包括在本公开的至少一个实施方案中，并且可以被包括在多于一个本公开的实施方案中(重要的是，这样的短语不一定是指相同的实施方案)。

词语"示例"或"示例性"在本文中用于表示"用作示例、实例或说明"。在本文中描述为"示例性"的任何实施方式不必被解释为比其它实施方式优选或有利。

如果说明书陈述一个部件或特征"可以"、"能够"、"能"、"应该"、"会"、"优选地"、"可能地"、"典型地"、"可选地"、"例如"、"通常"或"可能"(或其它这样的语言)被包括或具有特性，则该特定的部件或特征不必须被包括或具有该特性。这些部件或特征可以可选地包括在一些实施方案中，或者可以被排除。

在本公开中，术语"电子耦合"或"与……电子通信"是指两个或更多个电气元件(例如但不限于示例处理电路、通信模块、输入/输出模块存储器、湿度传感部件、冷却元件、气体检测部件)和/或一个或多个电路通过有线方式(例如但不限于导线或迹线)和/或无线方式(例如但不限于无线网络、电磁场)连接，使得数据和/或信息(例如电子指示、信号)可以发送到电子耦合的电气元件和/或一个或多个电路和/或从电子耦合的电气元件和/或一个或多个电路接收。

各种装置(例如但不限于气体检测装置(例如电化学检测器))可以检测和/或测量气态物质中的一种或多种目标气态物质和/或目标化合物的浓度水平(在一些示例中，在指定位置或区域内)，以便满足规定和/或达到空气质量标准。目标气态物质/化合物可以包括挥发性有机化合物(VOC)、有毒气体等。举例而言，除了其它污染物例如一氧化碳(CO)、二氧化硫(SO₂)、二氧化氮(NO₂)和/或硝酸盐(Nitrate)(NO₃)之外，可以在特定位置(例如工厂)内监测难闻气态物质(例如含硫气体例如硫化氢(H₂S)和甲硫醇(CH₃SH))的存在。

在各种示例中，气体检测装置可以包括传感部件，所述传感部件包括被配置成检测/测量目标气态物质的浓度的传感电极。例如，可以引导样品气态物质流入气体检测装置的传感部件中，使得其与传感电极接触(例如通过传感电极)。如上所述，用于检测一种或多种目标气态物质和/或化合物的存在的许多此类气体检测装置(例如电化学检测器)可能存在许多技术挑战和限制。

在一些实施方案中，在监测目标气态物质的存在时，可能存在可与相同传感电极反应的其它气态物质。因此，在一些示例中，具有包括被配置成检测/测量目标气态物质的存在的传感电极的传感部件的气体检测装置(例如电化学检测器)也可以对另一气态物质的存在做出反应。举例而言，H₂S可以响应与传感电极的接触而经历氧化反应，并由此生成指示H₂S的存在和/或浓度的信号。下式描述了H₂S的氧化反应的一个示例：

。

类似地，CH₃SH也可以响应与所述传感电极的接触而经历氧化反应，并且也生成指示 CH₃SH的存在和/或浓度的信号。下式描述了CH₃SH的氧化反应的一个示例：

。

在上述示例中，作为由于H₂S和CH₃SH两者的存在而发生的氧化反应的结果，当存在CH₃SH时，仅用于检测H₂S的传感电极可能产生假警报。因此，当CH₃SH存在于样品气态物质中时，气体检测装置可能不能准确地确定H₂S的浓度水平。这可能导致在一些应用中由所述示例气体检测装置产生假阳性警报。在一些示例中，这也可能导致示例气体检测装置对一种或多种目标气态物质的浓度的不准确测量。

根据本公开的各种实施方案，提供了示例方法、装置和系统。

在一些示例中，提供了一种气体检测装置。所述气体检测装置可以包括传感部件。在一些示例中，所述传感部件可以包括：第一传感电极，其被配置成生成与设置在所述传感部件内的样品气态物质的第一部分相关联的第一浓度水平指示；和第二传感电极，其操作性地耦合到过滤元件，所述过滤元件被配置成从所述样品气态物质吸收至少一种物质，其中所述第二传感电极被配置成生成与所述样品气态物质的第二部分相关联的第二浓度水平指示。在一些示例中，所述气体检测装置还包括与所述传感部件电子通信的控制器部件。在一些示例中，所述控制器部件被配置成：接收所述第一浓度水平指示和所述第二浓度水平指示；和至少部分基于第一浓度水平指示和第二浓度水平指示确定目标物质浓度水平。在一些示例中，所述第一传感电极和第二传感电极相对于彼此呈共面布置。在一些示例中，所述过滤元件设置在第一传感电极上方。在一些示例中，所述样品气态物质包含H₂S和CH₃SH，并且所述至少一种物质包含H₂S。在一些示例中，所述第一浓度水平指示与H₂S和CH₃SH的浓度相关联，并且所述第二浓度水平指示与CH₃SH的浓度相关联。在一些示例中，所述样品气态物质包含H₂S和氨(NH₃)，并且所述至少一种物质包含H₂S。在一些示例中，所述过滤元件包含Pb(CH₃COO)₂、Zn(NO₃)₂、Ni(NO₃)₂、Co(NO₃)₂、Fe(NO₃)₂或Mn(NO₃)₂。在一些示例中，所述过滤元件和所述目标物质与满足一个或多个目标参数的溶度积常数(solubilityproduct constant)相关联。

在一些示例中，提供了一种方法。所述方法可以包括：由控制器部件接收来自第一传感电极的与样品气态物质的第一部分相关联的第一浓度水平指示；由所述控制器部件接收来自第二传感电极的与所述样品气态物质的第二部分相关联的第二浓度水平指示，所述第二传感电极操作性地耦合到过滤元件；和由所述控制器部件至少部分基于第一浓度水平指示和第二浓度水平指示确定目标物质浓度水平指示。在一些示例中，所述过滤元件被配置成从所述样品气态物质吸收至少一种物质。在一些示例中，所述控制器部件还被配置成提供所述目标物质浓度水平指示以用于显示。在一些示例中，所述第一传感电极和所述第二传感电极相对于彼此呈共面布置。在一些示例中，所述过滤元件设置在第一传感电极上方。在一些示例中，所述样品气态物质包含H₂S和甲硫醇CH₃SH，所述至少一种物质包含H₂S。在一些示例中，所述第一浓度水平指示与H₂S和CH₃SH的浓度相关联，并且其中所述第二浓度水平指示与CH₃SH的浓度相关联。在一些示例中，所述样品气态物质包含H₂S和NH₃，并且所述至少一种物质包含H₂S。在一些示例中，所述过滤元件包含Pb(CH₃COO)₂、Zn(NO₃)₂、Ni(NO₃)₂、Co(NO₃)₂、Fe(NO₃)₂或Mn(NO₃)₂。在一些示例中，所述过滤元件和所述目标物质与满足一个或多个目标参数的溶度积常数相关联。

现在参考图1，提供了描绘根据本公开的一些实施方案的传感部件100的至少一部分的侧面截面图的示例示意图。在各种实施方案中，传感部件100可以是气体检测装置例如电化学传感器的一部分。在各种示例中，传感部件100可以至少部分地设置在限定被配置成容纳电解质溶液的腔或贮器的壳体中。示例电解质可包括含水酸性电解质，例如硫酸、磷酸，或中性离子溶液，例如盐溶液(例如锂盐，例如氯化锂)，其组合，和/或类似物。在一些实施方案中，所述电解质可以是包含离子交换膜的固体聚合物电解质的形式。在一些实施方案中，所述电解质可以是游离液体的形式，其设置在基质或浆料例如玻璃纤维中，或设置为半固体或固体凝胶的形式。

如图1中所示，传感部件100包括多个元件。具体地，如图所示，传感部件100包括设置在由传感部件100的壳体限定的腔内的过滤元件103、第一传感电极105、第二传感电极107、参比电极109和对电极111。在各种示例中，壳体可以包含聚合物材料、金属或陶瓷。在一些示例中，壳体可以包含丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚苯醚(PPO)、聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)(例如高密度聚乙烯(HDPE))、聚苯醚(PPE)、它们的组合、和/或类似物。

具体地，示例传感部件100可以被配置成检测和/或测量样品气态物质(例如空气样品)中的目标气态物质的浓度。在各种示例中，示例传感部件100可以被配置成检测和/或测量特定气态物质的浓度。举例而言，示例传感部件100可以被配置成检测H₂S或CH₃SH。当样品气态物质102进入传感部件100从而入射于第一传感电极105和第二传感电极107上时，发生电化学反应。在各种示例中，取决于样品气态物质102的类型，所述电化学反应可以是氧化或还原。例如，一氧化碳可以被氧化成二氧化碳，或者氧气可以被还原成水。氧化反应导致电子从第一传感电极105和第二传感电极107流向对电极111。相反地，还原反应导致电子从对电极111流向第一传感电极105和第二传感电极107。电子的流动产生与样品气态物质102中的目标物质的浓度成比例的电流。如上所述，传感部件100可以是气体检测装置(例如电化学传感器)的一部分。所述气体检测装置可以被配置成进一步检测和放大由传感部件100生成的电流。另外，所述气体检测装置的控制器部件可以被配置成解释由传感部件生成的电流的特性，使得可以提供目标物质的浓度(例如以体积百分比、每百万份的份数(PPM)、每十亿份的份数(PPB)等提供)。另外，所述控制器部件可计算并在存储器中存储检测到的浓度水平。

如图1中所示，传感部件100包括第一传感电极105(例如辅助电极)和第二传感电极107。如图所示，第一传感电极105和第二传感电极107设置在传感部件100的示例部分的顶表面下方。如图1中所示，样品气态物质102(例如空气样品)可通过示例传感部件100的至少一部分流入孔104中，使得样品气态物质(例如空气样品)流动通过传感部件100并与第一传感电极105和第二传感电极107接触。如图所示，孔104限定在传感部件100的顶表面上的开口。然而，孔104可以在传感部件100的任何其它表面上限定开口。举例而言，孔104可以具有150μm至5mm的直径。在一些实施方案中，传感部件100可以包括多个孔，样品气态物质102可以通过所述孔进入和离开传感部件100(例如气体入口和气体出口)。在一些实施方案中，样品气态物质102可以通过孔104离开传感部件100。在一些实施方案中，孔104可以包括扩散屏障以限制和/或引导气态物质的流动(例如流动到第一传感电极105和第二传感电极107)。示例扩散屏障可通过将孔104形成为毛细管来产生和/或薄膜或膜可用于控制通过孔104的质量流量。

在各种实施方案中，由传感部件100限定的容纳上述元件(即过滤元件103、第一传感电极105、第二传感电极107、参比电极109和对电极111)的腔可以包含电解质(例如液体电解质)。第一传感电极105、第二传感电极107、参比电极109和对电极111可以通过所述电解质彼此电接触。在一些实施方案中，传感部件100的腔包含一个或多个多孔隔离件和/或多孔结构，其操作以保持电解质与第一传感电极105、第二传感电极107、参比电极109和对电极111接触。在一些实施方案中，所述一个或多个多孔隔离件和/或多孔结构可以包含非织造多孔材料(例如多孔毡构件)、织造多孔材料、多孔聚合物(例如开孔泡沫、固体多孔塑料)等。通常，所述一个或多个多孔隔离件和/或多孔结构可以是相对于电解质和第一传感电极105、第二传感电极107、参比电极109和对电极111呈化学惰性的。在一些实施方案中，所述一个或多个多孔隔离件和/或多孔结构可以包含各种材料，包括但不限于玻璃(例如玻璃垫)、聚合物(塑料盘)、陶瓷等。所述多孔隔离件和/或多孔结构可以作为芯(wicks)操作，用于在传感部件100的腔内保持和传输电解质，同时提供电绝缘以防止由于任何两个电极之间的直接接触而引起的短路。在一些实施方案中，所述多孔隔离件和/或多孔结构可以延伸到设置在第一传感电极105、第二传感电极107、参比电极109和对电极111的布置下方的贮器中，并且可以为电解质提供到第一传感电极105、第二传感电极107、参比电极109和对电极111的路径。举例而言，第一多孔隔离件/结构可以设置在参比电极109与对电极111之间，并且第二多孔隔离件/结构可以设置在参比电极109与第一传感电极105和第二传感电极107之间。

如图1中所示，第一传感电极105和第二传感电极107相对于彼此共面设置。如进一步所示，参比电极109设置在第一传感电极105和第二传感电极107的下方，并且对电极设置在参比电极109的下方。如图1中所示，第一传感电极105、第二传感电极107、参比电极109和对电极111中的每一个都包括气体可透过基材或膜。当样品气态物质102(例如空气样品)通过壳体上表面上的孔104进入传感部件100的腔中时，样品气态物质102可以在第一传感电极105/第二传感电极107与电解质之间的界面处引起反应。可以在电极之间生成电流和/或电势，以提供目标物质浓度的指示。参比电极109可以为第一传感电极105/第二传感电极107与对电极111之间的检测电流和电势提供参比。参比电极109也可以被配置成为第一传感电极105/第二传感电极107相对于标准参比电极例如可逆氢电极的电势提供参比。

如图1中所示，传感部件100包括操作性地耦合到第一传感电极105的过滤元件103。如图所示，过滤元件103至少部分地设置在第一传感电极105上方。在一些示例中，过滤元件103的至少一部分可以与第一传感电极105直接接触。在各种实施方案中，过滤元件103操作性地耦合到第一传感电极105，从而过滤掉(例如吸收、与其反应等)目标物质。在一些实施方案中，第一传感电极105和第二传感电极107可以彼此相似或相同。虽然图1提供了操作性地耦合到第一传感电极105的过滤元件103的示例，但在一些实施方案中，过滤元件103可以耦合到第二传感电极107。应当理解，在各种示例中，过滤元件103可以耦合到多个传感电极（例如，三个传感电极、四个传感电极等）中的任意一个。

在一些示例中，所述样品气态物质可包含多种物质，例如在一些示例中H₂S和CH₃SH的混合物。在一些示例中，所述多种气体可以包含H₂S和NH₃的混合物，其中H₂S是目标物质。在H₂S和CH₃SH的混合物存在于样品气态物质中的示例中，过滤元件103可被配置成选择性地和完全地吸收H₂S，仅留下CH₃SH穿透过滤元件103并与设置在其下方的第一传感电极105反应。在上述示例中，过滤元件103可以是或包括化学过滤器，所述化学过滤器被配置成吸收目标气态物质(例如乙酸铅过滤器，即Pb(CH₃COO)₂，可用于吸收H₂S)。下式描述了H₂S和Pb(CH₃COO)₂之间的氧化反应的示例。

。

在一些示例中，过滤元件103和目标物质(例如H₂S)与满足一个或多个目标参数的溶度积常数(Ksp)相关联。术语Ksp可以是指第一物质与另一物质反应的平衡常数并且可用于评价两种反应物之间的结合亲和力。两种反应物之间的反应可与特定的Ksp相关联，其中小Ksp指示两种反应物之间更强的结合亲和力。在上述示例中，当Pb(CH₃COO)₂与H₂S反应时，关键反应是

。因此，Pb²⁺与S^2-之间的反应相对于其它候选过滤元件将非常快速地达到平衡，如小Ksp所证明的那样。相比之下，根据下式CH₃SH将不会被过滤元件103吸收：

无反应。

因此，在一些实施方案中，Pb(CH₃COO)₂可有效地结合H₂S分子中的无机硫，但对于与CH₃SH中的有机硫结合则是可忽略地弱。

在一些示例中，过滤元件103可以是或包含Ag₂SO₄，其也可以用于Ag₂SO₄吸收含硫气体(例如H₂S)。举例而言，与PbS相关联的Ksp相对于与Ag₂S相关联的Ksp更大。因此，在一些示例中，相对于某些其它候选过滤元件Ag⁺也可以容易地吸收含硫气体。然而，对于用于检测H₂S和CH₃SH的候选过滤元件，Ag⁺可以吸收H₂S和CH₃SH两者，并且因此不会在传感电极上生成任何信号。因此，Ag₂S过滤器对于H₂S和CH₃SH的准确检测是不可行的。

因此，用于特定目标气态物质的合适过滤元件可以至少部分基于满足某些参数(例如与目标气态物质相关联的沉淀自由能(precipitation free energy)范围)的Ksp。下表1至少部分基于满足和/或低于特定阈值的Ksp提供了用于吸收H₂S和CH₃SH的多个候选过滤元件。

可行的过滤元件候选	Ksp
		Pb(CH<sub>3</sub>COO)<sub>2</sub>	Ksp (PbS) = 8.0 * 10<sup>-28</sup>
Zn(NO<sub>3</sub>)<sub>2</sub>	Ksp (ZnS) = 2.9 * 10<sup>-25</sup>
		Ni(NO<sub>3</sub>)<sub>2</sub>	Ksp (NiS) = 1.1 * 10<sup>-21</sup>
Co(NO<sub>3</sub>)<sub>2</sub>	Ksp (CoS) = 4.0 * 10<sup>-21</sup>
		Fe(NO<sub>3</sub>)<sub>2</sub>	Ksp (FeS) = 6.3 * 10<sup>-18</sup>
Mn(NO<sub>3</sub>)<sub>2</sub>	Ksp (MnS) = 2.5 * 10<sup>-13</sup>

表1. 用于从H₂S和CH₃SH的混合物吸收H₂S的候选过滤元件。

回到图1，如图所示，与第一传感电极105相反，第二传感电极107不包括过滤元件，因此样品气态物质中的H₂S和CH₃SH两者都将通过第二传感电极107，从而提供对应于H₂S和CH₃SH两者的存在和/或浓度的组合信号。因此，在上述示例中，H₂S浓度的准确测量可根据下式通过从第二传感电极107的输出(例如对应于H₂S和CH₃SH信号)中减去第一传感电极105的输出(例如对应于CH₃SH信号)来确定：

第二传感电极信号 — 第一传感电极信号 = 目标物质信号。

举例而言，使用上式，第二传感电极的输出包括CH₃SH信号和H₂S信号，第一传感电极105的输出包括CH₃SH信号，并且目标物质信号是纯H₂S信号。利用上述技术，显著降低了气体检测装置为了准确地检测和/或测量样品气态物质中的一种或多种目标物质而利用的算法的复杂性。

虽然图1提供了传感部件100的一个示例，但是应注意，本公开的范围不限于图1中所示的示例。在一些示例中，示例传感部件100可以包括一个或多个附加和/或替代元件，和/或可以与图1中所示的那些不同地构造/定位。例如，根据本公开的传感部件100可以包括多于两个传感电极。

现在参考图2A和图2B，提供了描绘通过常规传感电极的示例测量的示例曲线图200A和200B。

如图2A中所示，x轴表示时间上的多种情况。如图所示，y轴表示由常规传感电极以毫微安(nA)测量的、对应于气态物质的浓度(5ppm的H₂S)的检测电流信号。如图2A中所示，响应于包含H₂S的样品气态物质，常规传感电极检测到了电流信号(如图所示，沿x轴大约在400至800之间)。

如图2B中所示，x轴表示时间上的多种情况。如图所示，y轴表示由常规传感电极以nA测量的、对应于气态物质的浓度(5ppm的CH₃SH)的检测电流信号。如图2B中所示，响应于包含CH₃SH的样品气态物质，常规传感电极检测到了电流信号(如图所示，沿x轴大约在400至1000之间)。

因此，图2A和图2B证明了常规传感电极将分别检测H₂S和CH₃SH两者。因此，应当理解，当示例气态物质包含H₂S和CH₃SH两者时，常规传感电极对于H₂S和CH₃SH可能产生不准确的测量，这继而影响由与其相关联的示例气体检测装置(例如电化学检测器)输出的测量的准确性。

现在参考图3A和图3B，提供了描绘根据本公开的各种实施方案通过操作性地耦合到被配置成吸收目标气态物质(即H₂S)的过滤元件的传感电极的示例测量的示例曲线图300A和300B。所述传感电极可以与上文关于图1讨论的操作性地耦合到过滤元件103的第一传感电极105相似或相同。所述传感电极可以是传感部件和/或气体检测装置(例如电化学检测器)的一部分。

如图3A中所示，x轴表示时间上的多种情况。如图所示，y轴表示由传感电极以nA测量的、对应于气态物质的浓度(5ppm的H₂S)的检测电流信号。如图3A中所示，响应于包含H₂S的样品气态物质，传感电极(例如过滤元件)能够完全吸收H₂S，使得没有检测到对应于/可归因于H₂S的存在的电流信号。

如图3B中所示，x轴表示时间上的多种情况。如图所示，y轴表示由传感电极以nA测量的、对应于气态物质的浓度(5ppm的CH₃SH)的检测电流信号。如图3B中所示，响应于包含CH₃SH的样品气态物质，传感电极检测到了电流信号(如图所示，沿x轴大约在400至1000之间)。

因此，图3A和图3B证明了操作性地耦合到过滤元件的传感电极将检测CH₃SH，但不检测将被过滤元件吸收的H₂S。因此，应当理解，当示例气态物质包含H₂S和CH₃SH两者时，并入根据本公开的传感电极的传感部件对于H₂S和/或CH₃SH将产生准确的测量，这继而改善了由与其相关联的示例气体检测装置(例如电化学检测器)输出的测量的准确性。

现在参考图4，描绘根据本公开的各种实施方案与各种其它部件电子通信的示例气体检测装置的示例控制器部件400的示意图。如图所示，控制器部件400包括处理电路401、通信模块403、输入/输出模块405、存储器407和/或被配置成实施本文中描述的各种操作、过程、功能等的其它部件。

如图所示，控制器部件400(例如处理电路401、通信模块403、输入/输出模块405和存储器407)电耦合到传感部件409(例如包括气体检测元件)和/或与其电子通信。传感部件409可以类似于上文结合图1描述的传感部件100。如图所示，传感部件409可以与控制器部件400的处理电路401交换(例如发送和接收)数据。

处理电路401可以被实现为例如包括具有伴随数字信号处理器的一个或多个微处理器；无伴随数字信号处理器的一个或多个处理器；一个或多个协处理器；一个或多个多核处理器；一个或多个控制器；处理电路；一个或多个计算机；和各种其它处理元件(包括集成电路，例如ASIC或FPGA，或其特定组合)的各种设备。在一些实施方案中，处理电路401可以包括一个或多个处理器。在一个示例性实施方案中，处理电路401被配置成执行存储在存储器407中的指令或者以其它方式可由处理电路401访问的指令。当由处理电路401执行时，这些指令可以使控制器部件400能够执行本文中描述的一个或多个功能。无论是否其是由硬件、固件/软件方法或其组合来配置，处理电路401当被相应地配置时可以包括能够执行根据本发明的实施方案的操作的实体。因此，例如，当处理电路401被实现为ASIC、FPGA等时，处理电路401可以包括用于实施本文中描述的一个或多个操作的特别配置的硬件。替代性地，作为另一示例，当处理电路401被实现为指令(例如可以存储在存储器407中的那些)的执行器(actuator)时，所述指令可以特别配置处理电路401以执行本文中描述的一个或多个算法和操作，例如参考图5讨论的那些。

存储器407可以包括例如易失性存储器、非易失性存储器或其特定组合。虽然在图4中被示为单个存储器，但是存储器407可以包括多个存储器部件。在各种实施方案中，存储器407可以包括例如硬盘驱动器、随机存取存储器、高速缓冲存储器、闪存、光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘只读存储器(DVD-ROM)、光盘、配置成存储信息的电路、或其特定组合。存储器407可以被配置成存储信息、数据、应用程序、指令等，使得控制器部件400可以执行根据本公开的实施方案的各种功能。例如，在至少一些实施方案中，存储器407被配置成缓存由处理电路401处理的输入数据。附加地或替换性地，在至少一些实施方案中，存储器407被配置成存储由处理电路401执行的程序指令。存储器407可以以静态和/或动态信息的形式存储信息。当执行功能时，所存储的信息可以由控制器部件400存储和/或使用。

通信模块403可以被实现为包括在电路、硬件、计算机程序产品或其组合中的任何装置，其被配置成从另一部件或装置接收数据和/或向另一部件或装置发送数据。计算机程序产品包括存储在计算机可读介质(例如存储器407)上并且由控制器部件400(例如处理电路401)执行的计算机可读程序指令。在一些实施方案中，通信模块403(如同本文中讨论的其它部件)可以至少部分地被实现为处理电路401或以其它方式由处理电路401控制。在这方面，通信模块403可以例如通过总线与处理电路401通信。通信模块403可以包括例如天线、发送器、接收器、收发器、网络接口卡和/或支持硬件和/或固件/软件，并且用于建立与另一装置的通信。通信模块403可以被配置成通过使用可以用于装置之间通信的任何协议来接收和/或发送可以由存储器407存储的任何数据。附加地或替代性地，通信模块403可以例如通过总线与存储器407、输入/输出模块405和/或控制器部件400的任何其它部件通信。

在一些实施方案中，控制器部件400可以包括输入/输出模块405。输入/输出模块405可以与处理电路401通信以接收由用户输入的指令和/或向用户提供听觉、视觉、机械或其它输出。因此，输入/输出模块405可以包括支持设备，例如键盘、鼠标、显示器、触摸屏显示器和/或其它输入/输出机构。替代性地，输入/输出模块405的至少一些方面可以在用户用于与控制器部件400通信的设备上实现。输入/输出模块405可以例如通过总线与存储器407、通信模块403和/或任何其它部件通信。控制器部件400中可以包括一个或多个输入/输出模块和/或其它部件。

例如，传感部件409可以类似于上文结合图1描述的传感部件100。例如，传感部件409可以生成指示样品气态物质中的一种或多种目标气态物质的浓度水平的测量结果并且将浓度水平指示发送至处理电路401。

现在参考图5，提供了示出根据本公开的各种实施方案的示例方法500的流程图。

在一些示例中，方法500可以由处理电路(例如但不限于专用集成电路(ASIC)、中央处理器(CPU))实施。在一些示例中，所述处理电路可以电耦合到示例装置的其它电路和/或与示例装置的其它电路电子通信，所述其它电路例如但不限于传感部件、存储器(诸如例如用于存储计算机程序指令的随机存取存储器(RAM))和/或显示电路(用于在显示器上呈现读数)。

在一些示例中，图5中描述的一个或多个过程可以由计算机程序指令来实现，所述计算机程序指令可以由采用本公开的实施方案的系统的存储器(例如非瞬时性存储器)存储并且由该系统的处理电路(例如处理器)执行。这些计算机程序指令可以指导系统以特定方式运行，使得存储在存储器电路中的指令生产制品，其执行实现一个或多个流程图步骤/操作中指定的功能。此外，所述系统可以包括一个或多个其它电路。所述系统的各种电路可以在彼此之间和/或之中电子耦合以发送和/或接收能量、数据和/或信息。

在一些示例中，实施方案可以采取存储计算机可读程序指令(例如计算机软件)的非瞬时性计算机可读存储介质上的计算机程序产品的形式。可以利用任何合适的计算机可读存储介质，包括非瞬时性硬盘、CD-ROM、闪存、光学存储设备或磁存储设备。

示例方法500以步骤/操作501开始。在步骤/操作501，处理电路(例如但不限于上文讨论的结合图4说明的控制器部件400的处理电路401)接收与样品气态物质(例如样品气态物质的第一部分)相关联的第一浓度水平指示。在一些实施方案中，传感部件(例如但不限于结合图1说明的传感部件100)可以将与样品气态物质的第一部分相关联的第一浓度水平指示发送到处理电路。第一浓度水平指示可以与被配置成检测多种物质(例如H₂S和CH₃SH)的第一传感电极相关联，其响应于当样品气态物质分散在传感部件内/流入并通过传感部件时样品气态物质与第一传感电极接触而产生。在各种示例中，一种或多种目标气态物质的浓度可以以每百万份的份数(ppm)、每十亿份的份数(ppb)、每立方米毫克数(mg/m³)等测量。在一些示例中，示例传感部件可以周期性地提供浓度水平指示。在一些示例中，光学部件可以响应于请求(例如响应于从处理电路接收控制信号或指示)提供浓度水平指示。

在步骤/操作501之后，示例方法500进行到步骤/操作503。在步骤/操作503，处理电路接收与样品气态物质(例如样品气态物质的第二部分)相关联的第二浓度水平指示。所述传感部件可将与所述样品气态物质的第二部分相关联的第二浓度水平指示发送到所述处理电路。第二浓度水平指示可与操作性地耦合到过滤元件的第二电极相关联，该过滤元件被配置成从样品气态物质吸收/过滤目标物质(例如H₂S)。例如，如果过滤元件被配置成从包含H₂S和CH₃SH的样品气态物质吸收H₂S，则第二浓度水平指示可以仅与CH₃SH相关联，这是因为，由于在到达第二传感电极之前样品气态物质分散在过滤元件内/流入并通过过滤元件，而导致不含H₂S的一部分样品气态物质与第二传感电极接触。

在步骤/操作503之后，方法500进行到步骤/操作505。在步骤/操作505，处理电路至少部分基于第一浓度水平指示和第二浓度水平指示确定目标物质的浓度水平。例如，处理电路可以通过从第一浓度水平指示减去第二浓度水平指示来确定目标物质的浓度水平。例如，如果样品气态物质包含H₂S和CH₃SH，第一浓度水平指示与H₂S和CH₃SH相关联并且第二浓度水平指示仅与CH₃SH相关联，则处理电路可通过从第二浓度水平指示减去第一浓度水平指示来确定H₂S(即目标物质)的浓度水平。然后处理电路可以提供目标物质浓度水平指示和/或警告指示以用于显示。例如，处理电路可以提供或生成目标物质浓度水平指示、警告指示、警报和/或类似结果以用于呈现。在一些示例中，可以提供目标物质浓度水平指示和/或警告指示以用于通过示例气体检测装置(例如电化学检测器)的显示器或用户界面进行显示。附加地和/或替代性地，可以提供目标物质浓度水平指示和/或警告指示以用于通过与所述示例气体检测装置电子通信的另一用户计算设备进行显示。因此，使用本文中描述的技术，无需利用复杂算法和电子器件就可以显著地改善由气体检测装置提供的测量和对应警告指示/警报的准确性。

受益于在前面的描述和相关附图中呈现的教导，这些实施方案所属领域的技术人员将会想到本文中阐述的本公开的许多改动和其它实施方案。因此，应当理解，本公开不限于所公开的具体实施方案，并且改动和其它实施方案旨在包括在所附权利要求的范围内。此外，虽然前面的描述和相关附图在要素和/或功能的某些示例组合的情形中描述了示例实施方案，但是应当理解，在不脱离所附权利要求的范围的情况下，可以通过替代实施方案提供要素和/或功能的不同组合。在这方面，例如，与上文明确描述的那些不同的要素和/或功能的组合也被考虑可以阐述在所附权利要求中的一些中。尽管在本文中使用了特定术语，但是它们仅在一般和描述性意义上使用，而不是为了限制目的。

Claims (20)

1.一种包括传感部件的气体检测装置，所述传感部件包括：

第一传感电极，其被配置成生成与设置在所述传感部件内的样品气态物质的第一部分相关联的第一浓度水平指示；和

第二传感电极，其操作性地耦合到过滤元件，所述过滤元件被配置成从所述样品气态物质吸收至少一种物质，其中所述第二传感电极被配置成生成与所述样品气态物质的第二部分相关联的第二浓度水平指示。

2.根据权利要求1所述的气体检测装置，还包括与所述传感部件电子通信的控制器部件。

3.根据权利要求2所述的气体检测装置，其中所述控制器部件被配置成：

接收所述第一浓度水平指示和所述第二浓度水平指示；和

至少部分基于所述第一浓度水平指示和所述第二浓度水平指示确定目标物质浓度水平。

4.根据权利要求1所述的气体检测装置，其中所述第一传感电极和所述第二传感电极相对于彼此呈共面布置。

5.根据权利要求1所述的气体检测装置，其中所述过滤元件设置在所述第二传感电极上方。

6.根据权利要求1所述的气体检测装置，其中：

所述样品气态物质包含硫化氢(H₂S)和甲硫醇(CH₃SH)，并且所述至少一种物质包含H₂S。

7.根据权利要求6所述的气体检测装置，其中：

所述第一浓度水平指示与H₂S和CH₃SH的浓度相关联，和

所述第二浓度水平指示与CH₃SH的浓度相关联。

8.根据权利要求1所述的气体检测装置，其中：

所述样品气态物质包含H₂S和氨(NH₃)，并且所述至少一种物质包含H₂S。

9.根据权利要求1所述的气体检测装置，其中所述过滤元件包含Pb(CH₃COO)₂、Zn(NO₃)₂、Ni(NO₃)₂、Co(NO₃)₂、Fe(NO₃)₂或Mn(NO₃)₂。

10.根据权利要求1所述的气体检测装置，其中所述过滤元件和所述目标物质与满足一个或多个目标参数的溶度积常数相关联。

11.一种方法，其包括：

由控制器部件接收来自第一传感电极的与样品气态物质的第一部分相关联的第一浓度水平指示；

由所述控制器部件接收来自第二传感电极的与所述样品气态物质的第二部分相关联的第二浓度水平指示，所述第二传感电极操作性地耦合到过滤元件；和

由所述控制器部件至少部分基于所述第一浓度水平指示和所述第二浓度水平指示确定目标物质浓度水平指示。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述过滤元件被配置成从所述样品气态物质吸收至少一种物质。

13.根据权利要求11所述的方法，其中所述控制器部件还被配置成提供所述目标物质浓度水平指示以用于显示。

14.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一传感电极和所述第二传感电极相对于彼此呈共面布置。

15.根据权利要求11所述的方法，其中所述过滤元件设置在所述第二传感电极上方。

16.根据权利要求11所述的方法，其中：

所述样品气态物质包含硫化氢(H₂S)和甲硫醇(CH₃SH)，并且所述至少一种物质包含H₂S。

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述第一浓度水平指示与H₂S和CH₃SH的浓度相关联，和其中所述第二浓度水平指示与CH₃SH的浓度相关联。

18.根据权利要求11所述的方法，其中所述样品气态物质包含H₂S和氨(NH₃)，并且所述至少一种物质包含H₂S。

19.根据权利要求11所述的方法，其中所述过滤元件包含Pb(CH₃COO)₂、Zn(NO₃)₂、Ni(NO₃)₂、Co(NO₃)₂、Fe(NO₃)₂或Mn(NO₃)₂。

20.根据权利要求11所述的方法，其中所述过滤元件和所述目标物质与满足一个或多个目标参数的溶度积常数相关联。

Images