DE112019007990T5 - Sensor device and method for measuring a gaseous fluid - Google Patents
Sensor device and method for measuring a gaseous fluid Download PDFInfo
- Publication number
- DE112019007990T5 DE112019007990T5 DE112019007990.5T DE112019007990T DE112019007990T5 DE 112019007990 T5 DE112019007990 T5 DE 112019007990T5 DE 112019007990 T DE112019007990 T DE 112019007990T DE 112019007990 T5 DE112019007990 T5 DE 112019007990T5
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- sensor
- branch
- gaseous fluid
- fluid
- concentration
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims abstract description 280
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 239000013618 particulate matter Substances 0.000 claims abstract description 71
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 28
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 18
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims abstract description 11
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 38
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 10
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 54
- 239000003570 air Substances 0.000 description 25
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 15
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 11
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 11
- 239000012855 volatile organic compound Substances 0.000 description 11
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 10
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 7
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 description 5
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 5
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 2
- 235000019504 cigarettes Nutrition 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- LELOWRISYMNNSU-UHFFFAOYSA-N hydrogen cyanide Chemical compound N#C LELOWRISYMNNSU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 2
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 description 2
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LXQXZNRPTYVCNG-YPZZEJLDSA-N americium-241 Chemical compound [241Am] LXQXZNRPTYVCNG-YPZZEJLDSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001555 benzenes Chemical class 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 239000003502 gasoline Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000012538 light obscuration Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000011002 quantification Methods 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012800 visualization Methods 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
- G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
- G01N33/0011—Sample conditioning
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
- G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
- G01N33/0011—Sample conditioning
- G01N33/0019—Sample conditioning by preconcentration
-
- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
- G08B17/00—Fire alarms; Alarms responsive to explosion
- G08B17/10—Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means
- G08B17/117—Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means by using a detection device for specific gases, e.g. combustion products, produced by the fire
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Abstract
Ein Aspekt betrifft eine Sensoreinrichtung zum Messen einer Eigenschaft eines gasförmigen Fluids, umfassend mehrere Komponenten, einschließlich der Größe und Konzentration von partikelförmiger Materie und/oder Gasen. Die Sensoreinrichtung kann einen Fluidkanal enthalten, der ausgelegt ist zum Gestatten eines gasförmigen Fluidflusses, welcher Fluidkanal einen ersten Sensor zum Messen der Eigenschaft einer Komponente der mehreren Komponenten enthalten kann. Die Sensoreinrichtung kann einen Kanalzweig in Fluidverbindung mit dem Fluidkanal enthalten und ausgelegt sein zum Gestatten eines Zweigflusses, welcher Kanalzweig einen Filter zum Modifizieren der Konzentration der Komponente enthalten kann, wodurch ein konzentrationsmodifiziertes gasförmiges Fluid geliefert wird. Ein anderer Aspekt betrifft ein Verfahren zum Überwachen der Eigenschaften des gasförmigen Fluids, einschließlich Bestimmen, ob eine erste Messung gesättigt ist, und Modifizieren des Zweigflusses, um die Konzentration der Komponente zu modifizieren, um einen modifizierten gasförmigen Fluidfluss zu liefern. One aspect relates to a sensor device for measuring a property of a gaseous fluid comprising multiple components including the size and concentration of particulate matter and/or gases. The sensor device may include a fluid channel configured to allow gaseous fluid flow, which fluid channel may include a first sensor for measuring the property of one component of the plurality of components. The sensor means may include a duct branch in fluid communication with the fluid duct and adapted to allow branch flow, which duct branch may include a filter for modifying the concentration of the component, thereby providing a concentration-modified gaseous fluid. Another aspect relates to a method for monitoring the properties of the gaseous fluid, including determining whether a first measurement is saturated and modifying the branch flow to modify the concentration of the component to provide a modified gaseous fluid flow.
Description
Erfindungsgebietarea of invention
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Sensoreinrichtung für gasförmiges Fluid und ein Verfahren zum Überwachen der Eigenschaften eines gasförmigen Fluids.The present disclosure relates to a gaseous fluid sensor device and method for monitoring the properties of a gaseous fluid.
Allgemeiner Stand der TechnikGeneral state of the art
Gegenwärtig werden Rauchdetektoren zur Branddetektion verwendet, da sie Rauch detektieren, der ein Indikator eines Feuers ist. Bekannte Rauchdetektoren sind jedoch sperrig, teuer und beinhalten oft die Verwendung von radioaktiven Quellen. Beispielsweise verwenden lonisierungsrauchdetektoren das Radioisotop Americium-241, um Luft zu ionisieren, und eine Stromdifferenz aufgrund der Anwesenheit von Rauch zeigt die Anwesenheit eines Feuers an. Zur Verbesserung der Leistung solcher Rauchdetektoren ist ein Kohlenmonoxid(CO)-Sensor in den Rauchdetektor integriert, aber nicht oft, aufgrund der Kosten des CO-Sensors und seiner relativ großen Größe.Currently, smoke detectors are used for fire detection because they detect smoke, which is an indicator of a fire. However, known smoke detectors are bulky, expensive and often involve the use of radioactive sources. For example, ionizing smoke detectors use the radioisotope americium-241 to ionize air, and a current differential due to the presence of smoke indicates the presence of a fire. To improve the performance of such smoke detectors, a carbon monoxide (CO) sensor is integrated with the smoke detector, but not often because of the cost of the CO sensor and its relatively large size.
Es besteht ein allgemeiner Bedarf zur Bereitstellung verbesserter Branddetektoren.There is a general need to provide improved fire detectors.
Kurze DarstellungBrief presentation
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Sensoreinrichtung für ein gasförmiges Fluid und ein Verfahren zum Überwachen der Eigenschaften eines gasförmigen Fluids. In einigen Ausführungsformen ist die Sensoreinrichtung für ein gasförmiges Fluid ein Branddetektor.The present disclosure relates to a gaseous fluid sensor device and a method for monitoring the properties of a gaseous fluid. In some embodiments, the gaseous fluid sensing device is a fire detector.
Verschiedene Ausführungsformen betreffen eine Sensoreinrichtung für ein gasförmiges Fluid zum Messen einer Eigenschaft eines gasförmigen Fluids, umfassend mehrere Komponenten. Eine Eigenschaft des gasförmigen Fluids kann eine Partikelgröße und eine Konzentration von partikelförmiger Materie, einen Typ eines Gases und/oder eine Konzentration eines Gases beinhalten. Die Sensoreinrichtung für ein gasförmiges Fluid kann einen Fluidkanal enthalten, der ausgelegt ist um einen gasförmigen Fluidfluss zu gestatten. Die Sensoreinrichtung für ein gasförmiges Fluid kann auch einen Kanalzweig in Fluidverbindung mit dem Fluidkanal beinhalten und ausgelegt sein zum Gestatten eines Zweigflusses von dem Fluidkanal an dem Zweiganschluss. Der Fluidkanal kann weiter einen ersten Sensor enthalten, der ausgelegt ist zum Messen der Eigenschaft einer Komponente der mehreren Komponenten des gasförmigen Fluids. Der Kanalzweig kann weiter einen Filter zum Modifizieren der Konzentration der einen Komponente der mehreren Komponenten enthalten, wodurch ein konzentrationsmodifiziertes gasförmiges Fluid an den ersten Sensor geliefert wird.Various embodiments relate to a gaseous fluid sensor device for measuring a property of a gaseous fluid, comprising several components. A property of the gaseous fluid may include particle size and concentration of particulate matter, type of gas, and/or concentration of gas. The gaseous fluid sensor device may include a fluid channel configured to allow gaseous fluid flow. The gaseous fluid sensing device may also include a channel branch in fluid communication with the fluid channel and configured to allow branch flow from the fluid channel at the branch port. The fluid channel may further include a first sensor configured to measure a property of one of the multiple components of the gaseous fluid. The channel branch may further include a filter for modifying the concentration of the one component of the plurality of components, thereby providing a concentration-modified gaseous fluid to the first sensor.
Verschiedene Ausführungsformen betreffen ein Verfahren zum Überwachen einer Eigenschaft eines gasförmigen Fluids, wobei das gasförmige Fluid mehrere Komponenten umfasst. Eine Eigenschaft des gasförmigen Fluids kann die Partikelgröße und die Konzentration von partikelförmiger Materie, einen Typ eines Gases und/oder die Konzentration eines Gases beinhalten. Das Verfahren kann das Erhalten einer ersten Messung der Eigenschaft einer Komponente der mehreren Komponenten mit dem ersten Sensor und Bestimmen, ob die erste Messung gesättigt ist, beinhalten. Das Verfahren kann weiter beinhalten, wenn bestimmt ist, dass die erste Messung gesättigt ist, Modifizieren des Zweigflusses zum Modifizieren der Konzentration der einen Komponente, wodurch ein konzentrationsmodifiziertes gasförmiges Fluid an den ersten Sensor und/oder den zweiten Sensor geliefert wird. Die Modifikation des Zweigflusses kann das Reduzieren der Konzentration einer Komponente der mehreren Komponenten beinhalten.Various embodiments relate to a method for monitoring a property of a gaseous fluid, where the gaseous fluid includes multiple components. A property of the gaseous fluid may include particle size and concentration of particulate matter, type of gas, and/or concentration of gas. The method can include obtaining a first measurement of the property of a component of the plurality of components with the first sensor and determining whether the first measurement is saturated. The method may further include, when the first measurement is determined to be saturated, modifying the branch flow to modify the concentration of the one component, thereby providing a concentration-modified gaseous fluid to the first sensor and/or the second sensor. Modifying the branch flow may include reducing the concentration of one of the multiple components.
Figurenlistecharacter list
Ausführungsformen der Erfindung werden nun beispielhaft und unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
- -
1 eine schematische Darstellung eines Vergleichsbeispiels eines Sensors für partikelförmige Materie; - -
2 eine schematische Darstellung einerSensoreinrichtung 10 für ein gasförmiges Fluid gemäß verschiedenen Ausführungsformen; - -
3 eine schematische Darstellung einerSensoreinrichtung 10 für ein gasförmiges Fluid einschließlich einemersten Sensor 18 und einemKanalzweig 16 zum Liefern eines konzentrationsmodifiziertengasförmiges Fluids 38 an denersten Sensor 18 gemäß verschiedenen Ausführungsformen; - -
4A und4B schematische Darstellungen einerSensoreinrichtung 10 für ein gasförmiges Fluid einschließlich einemersten Sensor 18 und einemzweiten Sensor 19 und einemKanalzweig 16, um ein konzentrationsmodifiziertesgasförmiges Fluid 38 an denzweiten Sensor 19 zu liefern, gemäß verschiedenen Ausführungsformen; - -
5 einen Kurvenvergleich der durch eineSensoreinrichtung 10 für ein gasförmiges Fluid erzeugten Signale und einen Vergleichsreferenzsensor während eines Brandes gemäß verschiedenen Ausführungsformen; - -
6 eine grafische Darstellung, die die Desorptionskinetik verschiedener Gase auf einerSensoreinrichtung 10 für ein gasförmiges Fluid gemäß verschiedenen Ausführungsformen darstellt.
- -
1 Fig. 12 is a schematic representation of a comparative example of a particulate matter sensor; - -
2 a schematic representation of asensor device 10 for a gaseous fluid according to various embodiments; - -
3 a schematic representation of asensor device 10 for a gaseous fluid including afirst sensor 18 and achannel branch 16 for supplying a concentration-modifiedgaseous fluid 38 to thefirst sensor 18 according to various embodiments; - -
4A and4B schematic representations of a gaseousfluid sensor device 10 including afirst sensor 18 and asecond sensor 19 and achannel branch 16 for supplying a concentration-modifiedgaseous fluid 38 to thesecond sensor 19 according to various embodiments; - -
5 a curve comparison of the signals generated by a gaseousfluid sensor device 10 and a comparison reference sensor during a fire according to various embodiments; - -
6 14 is a graph showing the desorption kinetics of various gases on a gaseousfluid sensor device 10 according to various embodiments.
Die Figuren sind von schematischer Natur und Elemente darin können von unterschiedlicher Skala oder anders positioniert sein, um die Lesbarkeit zu verbessern. Partikel in den Zeichnungen sind nur zur leichten Visualisierung mit geometrischen Formen gezeigt und Partikel sind nicht darauf beschränkt.The figures are schematic in nature and elements therein may be of different scale or positioned differently to improve readability. Particles in the drawings are shown with geometric shapes for easy visualization only, and particles are not limited thereto.
Ausführliche BeschreibungDetailed description
In der Beschreibung, die folgt, sind die Zeichnungsfiguren nicht notwendigerweise maßstabsgetreu und gewisse Merkmale können in generalisierter oder schematischer Form im Interesse der Übersichtlichkeit und Prägnanz oder für Informationszwecke gezeigt sein. Obwohl das Herstellen und Verwenden verschiedener Ausführungsformen unten ausführlich erörtert werden, versteht sich außerdem, dass wie hierin beschrieben viele erfindungsgemäße Konzepte bereitgestellt werden, die in einer großen Vielzahl von Kontexten verkörpert werden können. Hierin erörtere Ausführungsformen sind lediglich repräsentativ und nicht beschränkend.In the description that follows, the drawing figures are not necessarily to scale and certain features may be shown in generalized or schematic form in the interest of clarity and conciseness or for informational purposes. Additionally, while the making and using of various embodiments are discussed in detail below, it should be understood that as described herein, many inventive concepts are provided that can be embodied in a wide variety of contexts. Embodiments discussed herein are merely representative and not limiting.
Verschiedene hier offenbarte Ausführungsformen betreffen die verschiedenen Aspekte der Offenbarung wie etwa eine Sensoreinrichtung und ein Verfahren zum Betreiben der Sensoreinrichtung. Ausführungsformen und Erläuterungen davon, in Verbindung mit einer Ausführungsform offenbart, können auf andere Ausführungsformen anwendbar sein. Beispielsweise können Ausführungsformen und Erläuterungen zu dem System auf das Verfahren anwendbar sein.Various embodiments disclosed herein relate to various aspects of the disclosure such as a sensor device and a method of operating the sensor device. Embodiments and explanations thereof disclosed in connection with one embodiment may be applicable to other embodiments. For example, embodiments and explanations of the system may be applicable to the method.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Eigenschaft des gasförmigen Fluids einen Typ von Gas, eine Partikelgröße, eine Verteilung der Partikelgröße oder eine Konzentration von Partikelgrößen beinhalten. Beispielsweise kann das gasförmige Fluid partikelförmige Materie mit einer Partikelgrößenkonzentration beinhalten und wobei die Konzentration einer oder mehrerer Partikelgrößen als eine Eigenschaft des gasförmigen Fluids gewählt sein kann. Das gasförmige Fluid kann ein Gas oder eine Zusammensetzung aus Gasen beinhalten. Beispielsweise kann das gasförmige Fluid Luft beinhalten. Die Eigenschaften des gasförmigen Fluids können die Konzentration einer Gaskomponente, beispielsweise die Konzentration von Kohlenmonoxid, beinhalten. Wie in der vorliegenden Offenbarung und gemäß verschiedenen Ausführungsformen verwendet, kann der in Verbindung mit Partikeln verwendete Ausdruck „Konzentration“ Partikelzählwerte pro Sekunde für eine vorbestimmte Fließrate bedeuten. Die Eigenschaft des gasförmigen Fluids kann auch einen Typ des Gases beinhalten. Beispielsweise können Gaskomponenten innerhalb des gasförmigen Fluids Kohlenmonoxid beinhalten.According to various embodiments, the property of the gaseous fluid may include a type of gas, a particle size, a particle size distribution, or a concentration of particle sizes. For example, the gaseous fluid may include particulate matter having a particle size concentration, and the concentration of one or more particle sizes may be selected as a property of the gaseous fluid. The gaseous fluid may include a gas or a composition of gases. For example, the gaseous fluid may include air. The properties of the gaseous fluid may include the concentration of a gas component, such as the concentration of carbon monoxide. As used in the present disclosure and according to various embodiments, the term "concentration" used in connection with particles may mean counts of particles per second for a predetermined flow rate. The gaseous fluid property may also include a type of gas. For example, gas components within the gaseous fluid may include carbon monoxide.
Wie hierin verwendet, kann der Ausdruck „Größe“, wie in Verbindung mit einem Partikel oder einer partikelförmigen Materie (im Singular oder Plural) die Bedeutung von Partikelgrößenverteilung beinhalten. Beispielsweise kann die Messung einer Partikelgröße die Messung einer Größenverteilung sein, beispielsweise PM 2,5.As used herein, the term "size" as used in connection with a particle or particulate matter (singular or plural) may include the meaning of particle size distribution. For example, the measurement of a particle size can be the measurement of a size distribution, for example PM 2.5.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die mehreren Komponenten mindestens eine erste Komponente und eine zweite Komponente innerhalb des gasförmigen Fluids beinhalten. Die erste Komponente kann partikelförmige Materie enthalten. Die zweite Komponente kann ein Gas beinhalten. Die mehreren Komponenten können weiter ein Aerosol beinhalten, wobei das Aerosol eine Mischung aus der ersten Komponente und der zweiten Komponente unter anderen Komponenten sein kann. Beispielsweise kann das Aerosol eine Suspension von partikelförmiger Materie in Luft oder einem Gas beinhalten. In einem Beispiel kann die erste Komponente partikelförmige Materie einer ersten Partikelgröße sein, und die zweite Komponente kann partikelförmige Materie einer von der ersten Größe verschiedenen zweiten Größe sein.According to various embodiments, the multiple components may include at least a first component and a second component within the gaseous fluid. The first component can contain particulate matter. The second component can include a gas. The multiple components can further include an aerosol, where the aerosol can be a mixture of the first component and the second component, among other components. For example, the aerosol can include a suspension of particulate matter in air or a gas. In one example, the first component may be particulate matter of a first particle size and the second component may be particulate matter of a second size different from the first size.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Komponente partikelförmige Materie beinhalten, wobei die partikelförmige Materie atmosphärische oder organische partikelförmige Materie sein kann. Die partikelförmige Materie kann weiter unterschiedliche Größenverteilungen beinhalten. Beispielsweise können die Größenverteilungen der partikelförmigen Materie eine oder mehrere Größenverteilungen sein ausgewählt unter: größer oder gleich 0,5 µm (≥ PM 0,5), größer oder gleich 1 µm (≥ PM 1,0), größer oder gleich 2,5 µm (≥ PM 2,5), größer oder gleich 5 µm (≥ PM 5,0).According to various embodiments, the first component may include particulate matter, where the particulate matter may be atmospheric or organic particulate matter. The particulate matter can further include different size distributions. For example, the size distributions of the particulate matter may be one or more size distributions selected from: greater than or equal to 0.5 µm (≥ PM 0.5), greater than or equal to 1 µm (≥ PM 1.0), greater than or equal to 2.5 µm (≥ PM 2.5), greater than or equal to 5 µm (≥ PM 5.0).
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zweite Komponente ein Gas beinhalten. Die zweite Komponente kann ein Umgebungsgas beinhalten. Beispielsweise kann das Umgebungsgas Gase wie etwa Sauerstoff und Kohlendioxid beinhalten. Die zweite Komponente kann ein während eines Brandes freigesetztes Gas beinhalten. Beispielsweise während eines Brandes freigesetzte Gase können Zyanwasserstoff, Schwefelwasserstoff, Wasserstoff oder Kohlenmonoxid beinhalten. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zweite Komponente ein zur Brandidentifikation verwendetes Gas sein, beispielsweise Kohlenmonoxid. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zweite Komponente auch flüchtige organische Verbindungen (VOCs - Volatile Organic Compounds) beinhalten. Beispielsweise können die flüchtigen organischen Verbindungen eine oder mehrere von Benzenen, aus ausgeatmetem Zigarettenrauch emittiert, Formaldehyd von Farbstoffen oder Benzin, emittiert als Produkte oder Nebenprodukte aus der Nutzung fossiler Brennstoffe, beinhalten.According to various embodiments, the second component can include a gas. The second component may include an ambient gas. For example, the ambient gas can include gases such as oxygen and carbon dioxide. The second component may include a gas released during a fire. For example, gases released during a fire may include hydrogen cyanide, hydrogen sulfide, hydrogen, or carbon monoxide. According to various embodiments, the second component can be a gas used for fire identification, for example carbon monoxide. According to various embodiments, the second component can also be volatile organic compounds (VOCs - Volatile Organic Compounds). For example, the volatile organic compounds may include one or more of benzenes emitted from exhaled cigarette smoke, formaldehyde from dyes, or gasoline emitted as products or by-products of fossil fuel use.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Sensoreinrichtung einen Fluidkanal und einen Kanalzweig enthalten. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Fluidkanal einen ersten Sensor enthalten. Der erste Sensor kann ausgelegt sein zum Detektieren der Eigenschaft einer Komponente der mehreren Komponenten, beispielsweise kann der erste Sensor ausgelegt sein zum Detektieren der Eigenschaften der ersten Komponente und/oder der zweiten Komponente. Der erste Sensor kann weiter einen Sensor für partikelförmige Materie enthalten. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Kanalzweig einen Filter enthalten. Der Filter kann ausgelegt sein zum Modifizieren einer oder mehrerer Komponenten der mehreren Komponenten, beispielsweise kann der Filter einen Partikelfilter und/oder einen chemischen Filter enthalten.According to various embodiments, the sensor device can contain a fluid channel and a channel branch. According to various embodiments, the fluid channel can contain a first sensor. The first sensor can be designed to detect the property of one component of the plurality of components, for example the first sensor can be designed to detect the properties of the first component and/or the second component. The first sensor may further include a particulate matter sensor. According to various embodiments, the channel branch may include a filter. The filter may be configured to modify one or more of the plurality of components, for example the filter may include a particulate filter and/or a chemical filter.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Fluidkanal einen Kanal enthalten, um einen Fluss eines gasförmigen Fluids zu gestatten. Der Fluidkanal kann ein Rohr, einen Schlauch oder einen Graben in einem Substrat beinhalten (z. B. durch Siliziumätzen während eines MEMS-Prozesses). Beispielsweise kann das Rohr, der Schlauch oder der Graben einen Hohlzylinder mit kreisförmigem Querschnitt beinhalten oder kann ein hohles Quadrat oder eine rechteckige Rohrleitung beinhalten. Der Fluidkanal kann einen Eingang zu dem Fluidkanal enthalten. Beispielsweise kann der Eingang zu dem Fluidkanal einen Einlass enthalten, wobei der Einlass ein Rohr oder ein Loch oder eine Sektion davon sein kann, damit das gasförmige Fluid in den Fluidkanal eintreten kann. Der Fluidkanal kann einen Auslass enthalten, wobei der Auslass ein Rohr oder ein Loch oder eine Sektion davon sein kann, durch die das gasförmige Fluid entweichen kann. Beispielsweise kann der Auslass des Fluidkanals einen Austritt enthalten, damit das gasförmige Fluid in die äußere Umgebung ausgetrieben oder freigesetzt werden kann. Der Kanalzweig kann eine Unterteilung sein, die sich von dem Fluidkanal erstreckt, die in Fluidverbindung mit dem Fluidkanal stehen kann. Beispielsweise kann der Kanalzweig eine Gabelung des Fluidkanals sein. Der Kanalzweig kann einen Zweiganschluss enthalten, wobei der Zweiganschluss den Fluidkanal mit dem Kanalzweig verbindet. Beispielsweise kann der Zweiganschluss eine Verzweigung in der Form eines „T“ beinhalten, und wobei der Fluidkanal sich mit dem Kanalzweig im rechten Winkel vereinigt, ohne ihn zu kreuzen. Variationen mit anderen Winkeln als rechte Winkel können ebenfalls umgesetzt werden. Der Kanalzweig kann weiter ausgelegt sein, um einen Zweigfluss zu gestatten. Beispielsweise kann der Zweigfluss der Fluss von gasförmigem Fluid von dem Fluidkanal zu dem Kanalzweig sein. Der Kanalzweig kann weiter ausgelegt sein, den Zweigfluss über den Zweiganschluss zu gestatten. Beispielsweise kann der Zweigfluss der Fluss von gasförmigem Fluid von dem Fluidkanal zu dem Kanalzweig an dem Zweiganschluss sein.According to various embodiments, the fluid channel may include a channel to allow flow of a gaseous fluid. The fluid channel may include a tube, tube, or trench in a substrate (e.g., by silicon etching during a MEMS process). For example, the pipe, hose, or trench may include a circular cross-section hollow cylinder, or may include a hollow square or rectangular tubing. The fluid channel may include an entrance to the fluid channel. For example, the entrance to the fluid channel may include an inlet, where the inlet may be a tube or a hole or a section thereof to allow the gaseous fluid to enter the fluid channel. The fluid channel may include an outlet, which outlet may be a tube or a hole or section thereof through which the gaseous fluid can escape. For example, the outlet of the fluid conduit may include an orifice to allow the gaseous fluid to be expelled or released to the outside environment. The channel branch may be a partition extending from the fluid channel that may be in fluid communication with the fluid channel. For example, the channel branch can be a bifurcation of the fluid channel. The channel branch may include a branch port, the branch port connecting the fluid channel to the channel branch. For example, the branch connector may include a junction in the shape of a "T" and where the fluid channel joins the channel branch at right angles without crossing it. Variations with angles other than right angles can also be implemented. The channel branch can be further designed to allow branch flow. For example, the branch flow can be the flow of gaseous fluid from the fluid channel to the channel branch. The channel branch may be further configured to allow branch flow via the branch port. For example, the branch flow can be the flow of gaseous fluid from the fluid channel to the channel branch at the branch port.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Sensoreinrichtung einen Luftstromproduzierer enthalten, der ausgelegt ist zum Produzieren eines gasförmigen Fluidstroms, beispielsweise ein Gebläse. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Luftstromproduzierer ausgelegt sein zum Produzieren des Flusses gasförmigen Fluids. Mit anderen Worten kann der Luftstromproduzierer ausgelegt sein zum Erzeugen eines Flusses eines gasförmigen Fluids. Nach einigen Ausführungsformen kann der Luft-stromproduzierer in dem Fluidkanal oder optional an dem Eingang des Fluidkanals angeordnet sein. Beispielsweise kann sich der Luftstromproduzierer zwischen dem Eingang des Fluidkanals und dem Austritt oder an dem Eingang des Fluidkanals befinden. In einigen Ausführungsformen kann sich der Luftstromproduzierer außerhalb des Fluidkanals befinden. Beispielsweise kann die Sensoreinrichtung in einem Flusssystem angeordnet sein, das einen Luftstrom an die Sensoreinrichtung liefert. Jedoch ist die Offenbarung nicht darauf beschränkt. Der Luftstromproduzierer kann eine Einrichtung beinhalten, die zum Produzieren des Flusses von gasförmigem Fluid verwendet wird. Beispielsweise kann der Luftstromproduzierer ein Gebläse beinhalten, wobei das Gebläse eine Luftströmung erzeugt, um den Fluss des gasförmigen Fluids durch den Kanal zu lenken. Beispielsweise kann der Luftstromproduzierer ein Gebläse beinhalten, das zum Lenken des Flusses von gasförmigem Fluid von einem Eingang des Fluidkanals zu dem Austritt und/oder zu dem Kanalzweig verwendet wird.According to various embodiments, the sensor device can contain an air flow producer, which is designed to produce a gaseous fluid flow, for example a fan. According to various embodiments, the airflow producer may be configured to produce the flow of gaseous fluid. In other words, the air flow producer can be designed to generate a flow of a gaseous fluid. According to some embodiments, the air flow producer can be arranged in the fluid channel or optionally at the entrance of the fluid channel. For example, the air flow producer can be located between the inlet of the fluid channel and the outlet or at the inlet of the fluid channel. In some embodiments, the airflow producer may be external to the fluid channel. For example, the sensor device can be arranged in a flow system that supplies an air flow to the sensor device. However, the disclosure is not limited to this. The air flow producer may include a device used to produce the flow of gaseous fluid. For example, the air flow producer may include a fan, where the fan creates a flow of air to direct the flow of the gaseous fluid through the duct. For example, the air flow producer may include a fan used to direct the flow of gaseous fluid from an inlet of the fluid duct to the outlet and/or to the duct branch.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der erste Sensor ausgelegt sein zum Messen der Eigenschaft einer Komponente der mehreren Komponenten. Der erste Sensor kann innerhalb des Fluidkanals angeordnet sein, beispielsweise hinter dem Eingang des Fluidkanals. Beispielsweise kann der erste Sensor nach dem Eingang des Fluidkanals und vor dem Austritt angeordnet sein. In einigen Ausführungsformen kann der erste Sensor zwischen dem Eingang des Fluidkanals und dem Kanalzweig angeordnet sein. In einigen Ausführungsformen kann der erste Sensor zwischen dem Eingang des Fluidkanals und dem Luftstromproduzierer angeordnet sein. Der erste Sensor kann verwendet werden, um die Eigenschaft der ersten Komponente zu messen, wobei der erste Sensor ein Sensor für partikelförmige Materie sein kann, der zum Messen der Konzentration von partikelförmiger Materie von verschiedenen Größenverteilungen verwendet wird. Beispielsweise kann der erste Sensor einen Partikelzähler enthalten, wobei der Partikelzähler auf mindestens einem von Lichtstreuen, Lichtverdunkelung oder Direktbildgebung basieren kann. Beispielsweise kann der Partikelzähler ein Aerosolpartikelzähler zum Zählen und Dimensionieren der Anzahl von Partikeln in dem gasförmigen Fluid sein. Dementsprechend kann der erste Sensor eine erste Messung liefern. Beispielsweise kann die erste Messung die Konzentration der partikelförmigen Materie innerhalb des gasförmigen Fluids enthalten. Wie hierin verwendet, kann „hinter“ hinter einer bestimmten Position in der Flussrichtung bedeuten. Zum Beispiel hinter dem Einlass des Fluidkanals.According to various embodiments, the first sensor can be configured to measure the property of one component of the plurality of components. The first sensor can be arranged within the fluid channel, for example behind the entrance of the fluid channel. For example, the first sensor can be arranged after the entrance of the fluid channel and before the exit. In some embodiments, the first sensor can be arranged between the inlet of the fluid channel and the channel branch. In some embodiments, the first sensor can be arranged between the entrance of the fluid channel and the air flow producer. The first sensor can be used to measure the property of the first component, wherein the first sensor may be a particulate matter sensor used to measure the concentration of particulate matter of different size distributions. For example, the first sensor may include a particle counter, where the particle counter may be based on at least one of light scattering, light obscuration, or direct imaging. For example, the particle counter can be an aerosol particle counter for counting and dimensioning the number of particles in the gaseous fluid. Accordingly, the first sensor can provide a first measurement. For example, the first measurement may include the concentration of particulate matter within the gaseous fluid. As used herein, "behind" may mean behind a particular position in the direction of flow. For example behind the inlet of the fluid channel.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Filter ausgelegt sein zum Liefern eines konzentrationsmodifizierten gasförmigen Fluids. Der Filter kann in dem Kanalzweig angeordnet sein und kann hinter dem Zweiganschluss angeordnet sein. Der Filter kann verwendet werden, um die Konzentration einer Komponente innerhalb des gasförmigen Fluids zu modifizieren, um den konzentrationsmodifizierten gasförmigen Fluidfluss zu liefern. Beispielsweise kann der Filter eine Einrichtung für das Entfernen von Verunreinigungen aus dem gasförmigen Fluid sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Filter einen Partikelfilter enthalten. Beispielsweise kann ein Partikelfilter verwendet werden, um ein konzentrationsmodifiziertes gasförmiges Fluid zu liefern, indem partikelförmige Materie von verschiedenen Größenverteilungen aus dem gasförmigen Fluid entfernt wird. Beispielsweise kann der Partikelfilter Partikel entfernen, die eine Größe größer als ein gewisser Bereich aufweisen, um ein konzentrationsmodifiziertes gasförmiges Fluid herzustellen. Beispielsweise kann der Partikelfilter Partikel größer oder gleich 2,5 µm (≥ PM 2,5) entfernen, so dass nur Partikel kleiner als 2,5 µm innerhalb des konzentrationsmodifizierten gasförmigen Fluids geliefert werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Filter einen chemischen Filter enthalten, der alternativ zu oder zusätzlich zu einem Partikelfilter oder einer Partikelfilterfunktion sein kann. Beispielsweise kann der chemische Filter verwendet werden, um ein konzentrationsmodifiziertes gasförmiges Fluid zu liefern durch Entfernen von Chemikalien aus dem gasförmigen Fluid. In einem anderen Beispiel kann der Filter Sorbensmaterialien enthalten, um den Typ von Gasen in dem konzentrationsmodifizierten gasförmigen Fluid zu steuern. Beispielsweise kann der Filter Holzkohle oder Silikagel enthalten, um andere Komponenten des gasförmigen Fluids außer Kohlenmonoxid zu entfernen. Alternativ oder zusätzlich kann der Filter ein Material zum Entfernen von VOCs enthalten. Beispielsweise kann der Filter einen großen Bereich von Polymeren wie Poly(p-2,6-diphenylphenylenoxid), Poly(ethylen)glykol oder siliziumbasierte Sorbenzien enthalten, die zum Filtern von VOCs verwendet werden können, so dass das konzentrationsmodifizierte gasförmige Fluid eine reduzierte Konzentration an VOCs enthält. In einigen Ausführungsformen kann der Filter weiter ausgelegt sein zum Entfernen von partikelförmiger Materie und/oder Gasen innerhalb des gasförmigen Fluids, wodurch der Sensor geschützt wird. Mit anderen Worten kann der Filter sowohl als ein Partikelfilter als auch ein chemischer Filter fungieren. Beispielsweise kann der Filter verwendet werden, um die partikelförmige Materie und/oder Gase ganz oder teilweise aus Zigarettenrauch zu entfernen, wodurch der Sensor vor Beschädigung geschützt wird. Beispielsweise kann der Filter einen HEPA-Filter enthalten. Außerdem kann der Filter weiter verwendet werden, um Informationen über die Menge von Chemikalien in der Umgebungsluft oder während eines Brandes zu übermitteln. Beispielsweise kann der Filter Informationen über die Kinetik der Desorption eines Brandmarkers (z. B. Kohlenmonoxid oder partikelförmige Materie) übermitteln. Beispielsweise kann die Desorptionsrate des Brandmarkers (z. B. partikelförmige Materie oder Kohlenmonoxid) bei der Quantifizierung von Chemikalien während des Brandes verwendet werden.According to various embodiments, the filter may be configured to deliver a concentration-modified gaseous fluid. The filter may be located in the duct branch and may be located after the branch port. The filter can be used to modify the concentration of a component within the gaseous fluid to provide the concentration-modified gaseous fluid flow. For example, the filter can be a device for removing contaminants from the gaseous fluid. According to various embodiments, the filter may include a particle filter. For example, a particulate filter can be used to provide a concentration-modified gaseous fluid by removing particulate matter of various size distributions from the gaseous fluid. For example, the particulate filter may remove particulates having a size greater than a certain range to produce a concentration-modified gaseous fluid. For example, the particulate filter may remove particles greater than or equal to 2.5 µm (≥ PM 2.5) such that only particles smaller than 2.5 µm are delivered within the concentration-modified gaseous fluid. According to various embodiments, the filter may include a chemical filter, which may be alternative to or in addition to a particulate filter or particulate filter function. For example, the chemical filter can be used to provide a concentration-modified gaseous fluid by removing chemicals from the gaseous fluid. In another example, the filter may contain sorbent materials to control the type of gases in the concentration-modified gaseous fluid. For example, the filter may contain charcoal or silica gel to remove components of the gaseous fluid other than carbon monoxide. Alternatively or additionally, the filter may contain a material for removing VOCs. For example, the filter can contain a wide range of polymers such as poly(p-2,6-diphenylphenylene oxide), poly(ethylene) glycol, or silicon-based sorbents that can be used to filter VOCs such that the concentration-modified gaseous fluid has a reduced concentration Contains VOCs. In some embodiments, the filter may be further configured to remove particulate matter and/or gases within the gaseous fluid, thereby protecting the sensor. In other words, the filter can function both as a particle filter and as a chemical filter. For example, the filter can be used to remove some or all of the particulate matter and/or gases from cigarette smoke, thereby protecting the sensor from damage. For example, the filter can include a HEPA filter. In addition, the filter can be further used to transmit information about the amount of chemicals in the ambient air or during a fire. For example, the filter can provide information on the kinetics of desorption of an incendiary marker (e.g., carbon monoxide or particulate matter). For example, the rate of desorption of the burn marker (e.g. particulate matter or carbon monoxide) can be used in quantifying chemicals during the fire.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der zweite Sensor ausgelegt sein zum Messen der Eigenschaft einer Komponente innerhalb des konzentrationsmodifizierten gasförmigen Fluids. Der zweite Sensor kann in dem Kanalzweig und hinter dem Filter angeordnet sein. Der zweite Sensor kann verwendet werden, um die Eigenschaft der zweiten Komponente zu messen, wobei der zweite Sensor ein Gassensor sein kann, der zum Messen der Konzentration eines Gases verwendet wird. Beispielsweise kann der zweite Sensor eine elektrochemische Zelle für die Kohlenmonoxidüberwachung enthalten. Dementsprechend kann der zweite Sensor eine zweite Messung liefern. Beispielsweise kann die zweite Messung die Konzentration eines Gases innerhalb des konzentrationsmodifizierten gasförmigen Fluids enthalten. In einem anderen Beispiel kann die zweite Messung die Konzentration von Kohlenmonoxid innerhalb des konzentrationsmodifizierten gasförmigen Fluids enthalten.According to various embodiments, the second sensor can be configured to measure the property of a component within the concentration-modified gaseous fluid. The second sensor can be arranged in the duct branch and after the filter. The second sensor can be used to measure the property of the second component, where the second sensor can be a gas sensor used to measure the concentration of a gas. For example, the second sensor may include an electrochemical cell for carbon monoxide monitoring. Accordingly, the second sensor can provide a second measurement. For example, the second measurement may include the concentration of a gas within the concentration-modified gaseous fluid. In another example, the second measurement may include the concentration of carbon monoxide within the concentration-modified gaseous fluid.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Fluidkanalventil eine Einrichtung zum Steuern des Durchtritts des gasförmigen Fluidflusses durch den Fluidkanal enthalten. Das Fluidkanalventil kann in dem Fluidkanal zwischen dem Kanalzweig und dem Austritt angeordnet sein. In einigen Ausführungsformen kann das Fluidkanalventil zwischen dem Luftstromproduzierer und dem Austritt angeordnet sein. Wenn beispielsweise das Fluidkanalventil offen ist, kann der gasförmige Fluidfluss von dem Eingang des Fluidkanals zu dem Austritt erfolgen, so dass das gasförmige Fluid zu der äußeren Umgebung freigesetzt werden kann. Wenn alternativ das Fluidkanalventil geschlossen ist, kann der gasförmige Fluidfluss von dem Eingang des Fluidkanals zu dem Zweiganschluss erfolgen, so dass das gasförmige Fluid in den Kanalzweig fließen kann, um durch den Filter (in dem Kanalzweig enthalten) hindurchzutreten, wodurch das konzentrationsmodifizierte gasförmige Fluid geliefert wird.According to various embodiments, the fluid channel valve may include a device for controlling the passage of the gaseous fluid flow through the fluid channel. The fluid channel valve can be arranged in the fluid channel between the channel branch and the outlet. In some embodiments, the fluid channel valve may be located between the air flow producer and the outlet. For example, if the fluid channel valve is open, the gaseous fluid flow can be from the entrance of the fluid channel to the exit so that the gaseous fluid can be released to the outside environment. Alternatively, when the fluid channel valve is closed, the gaseous fluid flow can be from the entrance of the fluid channel to the branch port, so that the gaseous fluid can flow into the channel branch to pass through the filter (included in the channel branch), thereby delivering the concentration-modified gaseous fluid becomes.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Zweigkanalventil eine Einrichtung zum Steuern des Durchtritts des Zweigflusses durch den Kanalzweig enthalten. Das Zweigkanalventil kann in dem Kanalzweig zwischen dem Zweiganschluss und dem Filter angeordnet sein. Wenn beispielsweise das Zweigkanalventil offen ist, kann der gasförmige Fluidfluss von dem Zweiganschluss zu dem Filter erfolgen, so dass, wenn der Zweigfluss den Filter umgeht, das konzentrationsmodifizierte gasförmige Fluid erzeugt wird. Wenn alternativ das Zweigkanalventil geschlossen ist, kann das gasförmige Fluid möglicherweise nicht in den Kanalzweig eintreten und kann deshalb zu dem Austritt fließen und in die äußere Umgebung freigesetzt werden.According to various embodiments, the branch port valve may include means for controlling passage of the branch flow through the port branch. The branch channel valve can be arranged in the channel branch between the branch connection and the filter. For example, when the branch port valve is open, the gaseous fluid flow may be from the branch port to the filter such that when the branch flow bypasses the filter, the concentration-modified gaseous fluid is produced. Alternatively, when the branch duct valve is closed, the gaseous fluid may not be able to enter the duct branch and may therefore flow to the outlet and be released to the outside environment.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Zweigkanal ferner ein unteres Zweigkanalventil enthalten, wobei das untere Zweigkanalventil eine Einrichtung enthalten kann, um den Durchtritt des Zweigflusses von dem Filter zu dem zweiten Sensor zu steuern. Das untere Zweigkanalventil kann in dem Kanalzweig auf der Filterseite weiter von dem Zweiganschluss angeordnet sein. Beispielsweise kann das untere Zweigkanalventil zwischen dem Filter und dem zweiten Sensor angeordnet sein. Das untere Zweigkanalventil kann verwendet werden, um das konzentrationsmodifizierte gasförmige Fluid zu dem zweiten Sensor zu steuern. Wenn beispielsweise das untere Zweigkanalventil offen ist, kann das konzentrationsmodifizierte gasförmige Fluid zu dem zweiten Sensor fließen. Wenn alternativ das untere Zweigkanalventil geschlossen ist, fließt der Zweigfluss möglicherweise nicht zu dem zweiten Sensor. Sowohl das Zweigkanalventil als auch das untere Zweigkanalventil, wenn vorgesehen, müssen offen sein, um den Zweigfluss zu gestatten.According to various embodiments, the branch passage may further include a lower branch passage valve, wherein the lower branch passage valve may include means to control passage of the branch flow from the filter to the second sensor. The lower branch channel valve may be arranged in the channel branch on the filter side further from the branch port. For example, the lower branch port valve may be located between the filter and the second sensor. The lower branch port valve can be used to control the concentration modified gaseous fluid to the second sensor. For example, when the lower branch passage valve is open, the concentration-modified gaseous fluid can flow to the second sensor. Alternatively, if the lower branch passage valve is closed, the branch flow may not flow to the second sensor. Both the branch port valve and the lower branch port valve, if provided, must be open to allow branch flow.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Sensoreinrichtung weiter andere Typen von Sensoren enthalten, wie etwa einen Standardumweltsensor, zum Beispiel Temperatur, Druck, Feuchtigkeit, Schall, die für eine Branddetektion relevant sein können. Die Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt.According to various embodiments, the sensor device may further include other types of sensors, such as a standard environmental sensor, for example temperature, pressure, humidity, sound, that may be relevant for fire detection. However, the disclosure is not limited to this.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Sensoreinrichtung als ein Branddetektor umgesetzt sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Sensoreinrichtung als ein Branddetektions- und -überwachungssystem umgesetzt sein.According to various embodiments, the sensor device can be implemented as a fire detector. According to various embodiments, the sensor device can be implemented as a fire detection and monitoring system.
Verschiedene Ausführungsformen betreffen auch ein Verfahren zum Überwachen der Eigenschaft eines gasförmigen Fluids, das mehrere Komponenten umfasst. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren das Erhalten der ersten Messung der Eigenschaft einer Komponente der mehreren Komponenten mit dem ersten Sensor beinhalten. Beispielsweise kann die erste Messung die Konzentration von partikelförmiger Materie innerhalb des gasförmigen Fluids sein. Das Verfahren kann weiter das Bestimmen beinhalten, ob die erste Messung gesättigt ist. Beispielsweise kann die erste Messung gesättigt sein, wenn die erste Messung über einem vorbestimmten Schwellwert liegen kann. Wenn bestimmt wird, dass die erste Messung gesättigt ist, kann das Verfahren weiter das Modifizieren des Zweigflusses beinhalten, um die Konzentration einer Komponente innerhalb des gasförmigen Fluids zu modifizieren, wodurch ein konzentrationsmodifiziertes gasförmiges Fluid entweder an den ersten Sensor oder den zweiten Sensor geliefert wird, wie hier gemäß verschiedenen Ausführungsformen beschrieben.Various embodiments also relate to a method for monitoring the property of a gaseous fluid comprising multiple components. According to various embodiments, the method may include obtaining the first measurement of the property of a component of the plurality of components with the first sensor. For example, the first measurement may be the concentration of particulate matter within the gaseous fluid. The method may further include determining whether the first measurement is saturated. For example, the first measurement may be saturated when the first measurement may be above a predetermined threshold. If the first measurement is determined to be saturated, the method may further include modifying the branch flow to modify the concentration of a component within the gaseous fluid, thereby providing a concentration-modified gaseous fluid to either the first sensor or the second sensor, as described herein according to various embodiments.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Modifizieren des Zweigflusses das Reduzieren der Konzentration der einen Komponente der mehreren Komponenten beinhalten, wodurch die Konzentration der anderen Komponente(n) der mehreren Komponenten erhöht wird. Beispielsweise kann der Filter verwendet werden, um partikelförmige Materie und/oder das Gas aus dem gasförmigen Fluid zu filtern, so dass das konzentrationsmodifizierte gasförmige Fluid, das an den ersten Sensor oder an den zweiten Sensor geliefert werden kann.According to various embodiments, modifying the branch flow may include reducing the concentration of one component of the plurality of components, thereby increasing the concentration of the other component(s) of the plurality of components. For example, the filter can be used to filter particulate matter and/or the gas from the gaseous fluid so that the concentration-modified gaseous fluid can be delivered to the first sensor or to the second sensor.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Konzepte unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren ausführlich beschrieben. Die gleichen Bezugszahlen oder die gleichen Bezugsbezeichnungen können die gleichen Elemente oder Komponenten in der ganzen Beschreibung bezeichnen. Wenngleich die erfindungsgemäßen Konzepte unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben werden, ist für den Fachmann offensichtlich, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne von dem Geist und den Schutzbereichen der erfindungsgemäßen Konzepte abzuweichen. Deshalb versteht sich, dass die obigen Ausführungsformen nicht beschränkend sind, sondern lediglich veranschaulichend.Exemplary embodiments of the concepts according to the invention are described in detail below with reference to the accompanying figures. The same reference numbers or the same reference designations can denote the same elements or components throughout the specification. Although the inventive concepts are described with reference to the figures, it will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made without departing from the spirit and scopes of the inventive concepts. Therefore, it should be understood that the above embodiments are not restrictive, but merely illustrative.
Während eines Brandes jedoch wird partikelförmige Materie von verschiedenen Konzentrationen und Größen und Gase in die Umgebung freigesetzt. Insbesondere weisen die relativen Konzentrationen der verschiedenen Partikelmateriegrößen und ihrer Variationen innerhalb der Zeit auf das Stadium des Brandes oder der Brandklasse hin. PM von kleineren Größen (z. B. weniger als 1 µm) werden während der früheren Stadien des Brandes emittiert, und größere PM-Größen (z. B. größer als 1 µm) werden während der späteren Stadien des Brandes emittiert. Dies gilt auch für die Freisetzung von Gasen, die während des Stadiums eines Brandes emittiert werden, und/oder die Brandklasse. Deshalb arbeiten Partikelmateriesensoren für eine frühe Branddetektion, indem nur die Konzentrationen der kleineren Partikelmaterie, die in den frühen Stadien des Brandes emittiert wird, detektiert werden. Partikelmateriesensoren gemäß dem Vergleichsbeispiel von
Vorteilhafterweise ermöglicht die Sensoreinrichtung 10 für gasförmiges Fluid gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung sowohl eine Detektion der Konzentrationsgrade und Größen von partikelförmiger Materie sowie die Konzentration von während verschiedenen Stadien eines Brandes emittierten Gasen.Advantageously, the gaseous
Unter Bezugnahme auf
Dementsprechend ist der erste Sensor 18 möglicherweise nicht gesättigt, da der erste Sensor 18 möglicherweise nur niedrige Partikelmateriekonzentrationsgrade oder kleinere Partikelmateriegrößen misst und deshalb in dem linearen Bereich arbeiten kann. Somit kann die Sensoreinrichtung 10 für gasförmiges Fluid die Detektion und Messung der Konzentrationsgrade und Größen von partikelförmiger Materie für eine frühe Detektion des Brandes freigeben und kann für die fortgesetzte Überwachung während des Fortschritts des Brandes sorgen.Accordingly, the
Unter Bezugnahme auf
Es gibt mehrere Hauptvorteile beim Verwenden der Sensoreinrichtung für gasförmiges Fluid zur Branddetektion und Brandüberwachung. Zuerst ermöglicht es eine frühe Branddetektion, insbesondere im Fall von Schwelbränden, wo Gas freigesetzt wird, bevor sich Rauch entwickelt. Zweitens kann es die Identifikation der Brandklasse und/oder das Stadium des Brandes auf Basis der verschiedenen Konzentrationsprofile von partikelförmiger Materie und Gasen gestatten. Solche Informationen können nützlich sein, da sie sich auf den Typ von Unterdrückungs- oder Löschmaterialien auswirken können, die durch die Brandbekämpfer verwendet werden können. Drittens können die Kosten von Branddetektoren aufgrund der großen Verfügbarkeit solcher Partikelmateriesensoren und Gassensoren für Verbraucherelektronik erheblich reduziert werden. Viertens kann es möglich sein, die Sensoreinrichtung für gasförmiges Fluid zu Umweltzwecken wie Messen von VOCs und Partikeln für die Überwachung der Innenluftqualität zu verwenden. Schließlich kann es auch möglich sein, die Sensoreinrichtung für gasförmiges Fluid für die Luftqualitätsüberwachung in Industrie- oder verunreinigten Umgebungen zu verwenden, die höhere Konzentrationen an VOCs und Partikeln aufweisen können.There are several key advantages to using the gaseous fluid sensing device for fire detection and fire monitoring. First, it enables early fire detection, particularly in the case of smoldering fires where gas is released before smoke develops. Second, it may allow identification of the fire class and/or stage of the fire based on the various concentration profiles of particulate matter and gases. Such information can be useful as it can affect the type of suppression or extinguishing materials that can be used by firefighters. Third, the cost of fire detectors can be significantly reduced due to the wide availability of such particulate matter sensors and gas sensors for consumer electronics. Fourth, it may be possible to use the gaseous fluid sensor device for environmental purposes such as measuring VOCs and particulate matter for indoor air quality monitoring. Finally, it may also be possible to use the gaseous fluid sensor device for air quality monitoring in industrial or polluted environments that may have higher concentrations of VOCs and particulates.
Claims (15)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/EP2019/086900 WO2021129920A1 (en) | 2019-12-23 | 2019-12-23 | Sensor device and method for measuring gaseous fluid |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE112019007990T5 true DE112019007990T5 (en) | 2022-10-27 |
Family
ID=69056066
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE112019007990.5T Pending DE112019007990T5 (en) | 2019-12-23 | 2019-12-23 | Sensor device and method for measuring a gaseous fluid |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE112019007990T5 (en) |
WO (1) | WO2021129920A1 (en) |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4868546A (en) * | 1984-10-03 | 1989-09-19 | Dumbeck Robert F | Radon detector |
US6609967B2 (en) * | 2000-12-11 | 2003-08-26 | Phoenix Controls Corporation | Methods and apparatus for recirculating air in a controlled ventilated environment |
US20150096349A1 (en) * | 2012-05-14 | 2015-04-09 | Pen Inc. | Optimize analyte dynamic range in gas chromatography |
JP5993253B2 (en) * | 2012-09-06 | 2016-09-14 | 能美防災株式会社 | smoke detector |
JP6612802B2 (en) * | 2017-03-21 | 2019-11-27 | 株式会社東芝 | Molecular detection apparatus and molecular detection method |
-
2019
- 2019-12-23 DE DE112019007990.5T patent/DE112019007990T5/en active Pending
- 2019-12-23 WO PCT/EP2019/086900 patent/WO2021129920A1/en active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2021129920A1 (en) | 2021-07-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE60300172T2 (en) | Apparatus and method for measuring breath alcohol | |
DE2816499B1 (en) | Method and arrangement for the detection and separation of the alveolar air fraction from the breathing air | |
DE102009004278A1 (en) | Meter for low hydrocarbon concentrations | |
DE112020000560T5 (en) | Volatility-resolved chemical characterization of suspended matter | |
DE102005021909A1 (en) | Sniffer leak detector with quartz window sensor | |
EP1993082B1 (en) | Detection and location identification of a fire | |
EP2324349B1 (en) | Method and apparatus for capturing measurement values and displaying measurement values | |
EP1176414B1 (en) | Process and device for determining of physical collective parameters of particles in gas | |
EP2999950B1 (en) | Sniffing leak detector having a nanoporous membrane | |
DE102012201703A1 (en) | Automatic fire detector for the detection of fires | |
DE2757699B2 (en) | Gas analyzer with a perineation cell and a detector | |
DE112019007990T5 (en) | Sensor device and method for measuring a gaseous fluid | |
DE102011082069A1 (en) | Method for calibrating light scattering photometer for measuring concentration of aerosol, involves comparing detected measurement value with calibration value of particle-free gaseous fluid | |
DE102004025208B4 (en) | Method for determining characteristic properties of soot particles | |
DE3525700A1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR CHEMILUMINESCENCE ANALYSIS | |
DE102010020110A1 (en) | Apparatus for measuring and diluting content of oil, hydrocarbons and oxidizable gases in air or compressed air, has solenoid valve for allowing passage of compressed air through oxidation catalyst to photoionization detector | |
EP3112845B1 (en) | Device for optical in situ analysis of a measuring gas | |
EP4127656A1 (en) | Method and aerosol-measuring device for determining a source-based particle size distribution of an aerosol | |
Stewart et al. | Use of Live Sensor Data in Transient Simulations of Mine Ventilation Models. | |
EP3688438B1 (en) | Device and method for distinguishing a test gas escaping from a leak from interfering gas | |
DE102011117020B3 (en) | Method for selectively determining the amount of oil mist or aerosols | |
EP4012405A1 (en) | Gas measuring device | |
DE202010010042U1 (en) | Device for photometric measurement in gases and liquids | |
DE102020109887B4 (en) | Gas detector with a compact design | |
EP3267413A1 (en) | Smoke warning device |