氣體檢測器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于預(yù)定氣體的光學(xué)檢測的氣體檢測器單元和單元裝置，所述單元設(shè)有用于研究所述單元中存在的氣體樣本的光學(xué)裝置。所述單元包括封閉在容器中的體積，容器壁的至少一部分由隔膜構(gòu)成，所述隔膜設(shè)有允許氣體從其擴散通過的開口，并且所述隔膜的開口中設(shè)有催化劑，所述催化劑用于將擴散通過該催化劑的氣體轉(zhuǎn)化為所述預(yù)定氣體。
【專利說明】氣體檢測器
[0001]本發(fā)明涉及氣體檢測，尤其涉及油氣安裝中的可靠的氣體檢測。
[0002]眾所周知的一個問題是在油品生產(chǎn)或類似設(shè)施中可能產(chǎn)生有毒氣體，而光學(xué)傳感器通常用于通過監(jiān)測氣體的吸收譜或熒光譜來監(jiān)測這樣的環(huán)境，例如，如US5218422和US5886247中所描述的。以以下步驟執(zhí)行測量:將氣體引入測量單元并且發(fā)射某一波長或波長范圍的光穿過單元，以及直接檢測對所選的典型波長的吸收或者在檢測器處測量熒光譜，通常使用法布里-?羅干涉儀(Fabry Perot interferometer)來選擇特定用于要檢測的氣體的波長。然而，存在一些難以使用光學(xué)測量裝置來檢測的氣體，因為這些氣體的譜與另外的氣體(常常是無害的氣體)的譜相符。這樣的氣體的一個示例是H2S，H2S難以與水區(qū)分，但是常見于油品生產(chǎn)中，并且可能是非常危險的。NOx氣體可能也難以以可靠的方式來檢測。
[0003]已知解決方案的一個其它問題是:為了提供故障安全檢測器，可移動部件的數(shù)量和功率使用應(yīng)當(dāng)保持在最小的水平，并因此應(yīng)當(dāng)避免復(fù)雜系統(tǒng)(例如，如US5886247中描述地，包含栗)。在US2007/285222中描述了用于監(jiān)測氣體的另一復(fù)雜系統(tǒng)，其中例如用于檢測硫化氫的檢測器頭被以列的形式定位在不同水平處，從而將要檢測的氣體分隔。在US7705988中討論了涉及油氣生產(chǎn)中的使用的另一個解決方案，其中指出光學(xué)硫化氫檢測的可靠性低，并因此檢測被關(guān)聯(lián)到氣流中甲烷的量和硫化氫的已知比率。
[0004]存在可以用于硫化氫/H2S檢測的多種不同測量原理，像催化、電化學(xué)和M0S，但是通常這些傳感器將不能夠檢測功能性故障。這意味著傳感器可能停止工作，但用戶得不到關(guān)于這點的信息。US2013/0045541描述了具有類似問題的系統(tǒng)，該系統(tǒng)需要栗等來迫使像SO2或NOx這樣的廢氣從輸入穿過分析腔到輸出。
[0005]因此，需要一種簡單的光學(xué)氣體檢測器，其提供有害氣體的可靠結(jié)果而沒有任何有源組件提供穿過腔的氣流，以及其中檢測器能夠檢驗其自己的功能狀態(tài)。這可以如所附權(quán)利要求中描述的那樣獲得。
[0006]因此，本發(fā)明提供了這樣一種解決方案，其中被監(jiān)測的氣體通過擴散移動通過將其轉(zhuǎn)化為容易檢測的氣體(例如將H2S轉(zhuǎn)化為SO2)的催化劑隔膜。
[0007]將參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明，附圖通過示例的方式示出了本發(fā)明。
[0008]圖1示出了包括氣體檢測單元的光學(xué)系統(tǒng)。
[0009]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的催化隔膜。
[0010]圖3a、3b示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的檢測單元。
[0011]圖4a、4b示出了從正面看到的圖3a、3b的隔膜。
[0012]圖5示出了其中構(gòu)成隔膜的催化劑是覆蓋開口的纏繞帶的實施例。
[0013]圖6、7示出了構(gòu)成隔膜的催化劑帶的替換布局。
[0014]圖8示出了具有防爆封裝的系統(tǒng)。該類封裝通常由阻火器(諸如，允許氣體進(jìn)入但不允許爆炸或者火焰?zhèn)鞑ネㄟ^的燒結(jié)過濾器)以及圍繞整個系統(tǒng)的固體封裝構(gòu)成。
[0015]圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的與熒光測量有關(guān)的測量系統(tǒng)，其中光源I發(fā)出光穿過透鏡系統(tǒng)2，光被聚焦3在單元6中，單元6優(yōu)選地具有被涂覆以避免光在其中反射的內(nèi)表面。在聚焦點3中，獲得熒光反應(yīng)，來自聚焦點3的光傳播穿過第二透鏡系統(tǒng)4到達(dá)光學(xué)傳感器，該光學(xué)傳感器能夠檢測接收的光的波長和強度。
[0016]單元6通常是閉合的，除了具有將氣體引入單元的催化劑隔膜的開口。在所示的示例中，單元還設(shè)有用于使光進(jìn)出單元的窗口7，該窗口成角度以減少來自光源的光在單元內(nèi)部的反射。
[0017]可以使用其它測量系統(tǒng)，例如用于測量發(fā)射的直接穿過單元的光的譜的測量系統(tǒng)，重要的方面是系統(tǒng)包括約束要測量的流體(尤其是氣體)的單元。
[0018]根據(jù)本發(fā)明，如圖2所示，構(gòu)成單元6的封閉體積設(shè)有至少一個壁或壁部件，設(shè)有用于使目標(biāo)氣體移動穿過其的開口。開口的性質(zhì)可能不同，但是被選擇來允許目標(biāo)氣體的擴散。
[0019]在圖2中，在硅隔膜10中形成開口，硅隔膜10被穿孔11有開口，氣體可以擴散通過開口。一般而言，如圖3a所示，穿孔區(qū)域11在單元壁18中，而圖3b示出了網(wǎng)狀物12或其它材料的使用。圖4a和4b分別示出了從上方看的圖3a和3b中的穿孔壁或網(wǎng)狀物。圖5、6和7示出了在壁18中的開口 17之上的線或催化劑帶13的一個或若干個交叉的使用，因此示出該區(qū)域須足夠開放以允許氣體自由移動。
[0020]根據(jù)本發(fā)明，隔膜10、11、12、13設(shè)有催化劑以提供化學(xué)反應(yīng)。催化劑通常被加熱以提供反應(yīng)。在用于檢測H2S的本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，催化劑被選擇為將所述氣體轉(zhuǎn)化為S02，S02容易在合適的光學(xué)系統(tǒng)中來檢測。
[0021]如以上指出的，取決于氣體轉(zhuǎn)化，系統(tǒng)中的催化劑可以是不同類型。在H2S的情況中，催化劑可以由FeCrAl合金(S卩，壩塔爾合金(Kanthal))制成，其被加熱到合適溫度(例如，在300和500攝氏度之間)以獲得接近100%轉(zhuǎn)化。在較低溫度處，S卩200攝氏度，少于100 %的氣體被轉(zhuǎn)化，但是傳感器原理仍然起作用。在一個實施例中，加熱元件是FeCrAl合金的編織網(wǎng)，并且通過將隔膜連接到電源來執(zhí)行加熱，并且將電力轉(zhuǎn)為獲得需要的溫度。FeCrAl合金線厚度可以在0.05mm到0.2mm的范圍C3FeCrAl合金非常適用于這類的組合加熱，因為某些類的FeCrAl合金的表面可以耐受高于1500攝氏度的溫度，允許在500攝氏度以下操作若干年的壽命。
[0022]FeCrAl合金編織網(wǎng)可以涂覆有Fe2O3或Cr2O3以改善H2S到SO2的轉(zhuǎn)化。像CuO或Cu2O的其它類型的覆層也起作用，并且在較高溫度處，可以使用41203表面。0)、10、祖、￥、￥^1和Mn的氧化物和硫化物也可以作為催化劑轉(zhuǎn)化器的候選。對于其它類型的氣體，F(xiàn)eCrAl合金編織網(wǎng)也可以涂覆有其它類型的覆層。
[0023]在另一實施例中，F(xiàn)eCrAl合金不是編織網(wǎng)，而是圍繞框架纏繞的線，如圖5所示。通常，可以使用直徑大約0.1mm并且周期(per1d)為0.15mm的FeCrAl合金線。這種方式相對編織網(wǎng)方式的優(yōu)勢在于加熱器的電阻增加，并且這在可用電流受限定的應(yīng)用中可以是有利的。
[0024]優(yōu)選地，隔膜被預(yù)處理以在測量期間不吸收!125。此外，隔膜經(jīng)歷表面燒入(burnin)以獲得穩(wěn)定操作。
[0025]圖2所示的結(jié)構(gòu)是設(shè)有加熱層以及二氧化硅或氮化硅表面的硅隔膜。硅隔膜設(shè)有多個孔以使氣體在被加熱的同時穿過，并且氣體與催化劑反應(yīng)。催化劑可以涂覆在二氧化硅或氮化硅表面上，或者表面可以設(shè)有Al2O3層(即，通過原子層沉積)，并且然后涂覆上述催化劑。加熱器也可以由其它類型的半導(dǎo)體或陶瓷成分制成。
[0026]取決于傳感器所需的響應(yīng)時間，放置加熱的催化劑的位置的截面通常可以在I至10mm2的范圍內(nèi)。由光學(xué)傳感器腔單元6的體積和能夠擴散通過轉(zhuǎn)化器的氣體的量來給定響應(yīng)時間。由于較少的氣體需要被轉(zhuǎn)化，因此小的體積將通常給出快的響應(yīng)時間，并且基于相同理由，小的體積將還需要較少的電力。對于上至4cm3的體積，可以獲得合理的響應(yīng)時間。通常，光學(xué)傳感器腔單元6具有小于(Icm)3的體積，并且更通常地小于(5mm)3。
[0027]加熱器基板(線、隔膜或編織網(wǎng))的填充因子(S卩，線與孔的比率)通常在50%的范圍中，允許氣體在小于幾秒內(nèi)擴散和轉(zhuǎn)化。填充因子越低，轉(zhuǎn)化需要的時間將增加，但是傳感器原理仍然起作用，只是具有更慢的響應(yīng)。
[0028]可以通過關(guān)閉加熱的催化器的溫度一段時間(這通常花費0.5到100秒之間)來使轉(zhuǎn)化器冷卻到不發(fā)生轉(zhuǎn)化的溫度并測量信號響應(yīng)，來執(zhí)行偏差的校準(zhǔn)。由于轉(zhuǎn)化器被關(guān)閉，因此該信號響應(yīng)不會來自目標(biāo)氣體，并且可以從基線減去該偏差信號以獲得零氣體水平的良好校準(zhǔn)?？梢酝ㄟ^軟件不時地進(jìn)行該零水平校準(zhǔn)，通常一周一次或一月一次。
[0029]在H2S傳感器的情況中，SO2的存在可能給零水平校準(zhǔn)帶來誤差。這可以改進(jìn)。E.Xue、K.Seshan、J.R.H.Ross的“Roles of supports,Pt loading and Pt dispers1n inthe oxidat1n of NO to N02and of S02to S03”(發(fā)表于Applied Catalysis B:Environmental 11 (1996)65-79)中描述了加熱到約300攝氏度的鈾(Pt)催化劑可以如何用于將SO2轉(zhuǎn)化為S03。通過將氣體從SO2轉(zhuǎn)化為S03，我們可以從測量中移除S02，從而執(zhí)行儀表在線零校準(zhǔn)。這將通過在H2S到SO2催化劑關(guān)閉的同時將鉑催化劑加熱到大約350攝氏度來執(zhí)行。當(dāng)獲得穩(wěn)定狀態(tài)時，將執(zhí)行其余信號幅度的測量，并且該幅度(也稱為偏差)將被從后續(xù)測量中被減去以獲得零氣體水平的良好校準(zhǔn)。
[0030]對于在危險和易爆環(huán)境中使用的傳感器，表面溫度必須保持低于特定限制。通常，使用燒結(jié)的過濾器14將高溫催化劑15與周圍環(huán)境隔離以避免爆炸或點燃，并且如圖8所示。燒結(jié)的過濾器的功能還用于阻止火花、火焰或爆炸從檢測器殼體16內(nèi)部傳播到外部。一種可能的功能故障可能是燒結(jié)的過濾器14被部分地阻塞并且從而限制氣體擴散通過燒結(jié)的過濾器。這將增加傳感器的響應(yīng)時間，并且在燒結(jié)的過濾器完全被阻塞的最壞情況下，傳感器將根本沒有響應(yīng)。因此，識別這種阻塞并且輸出指示故障的信號是重要的。
[0031]—般而言，通過燒結(jié)過濾器的傳遞函數(shù)或脈沖響應(yīng)中的變化，可以識別燒結(jié)過濾器被阻塞的功能故障?？梢酝ㄟ^施加階躍并測量響應(yīng)，測量傳遞函數(shù)?？梢栽诮o定時間施加增加的壓力形式的階躍響應(yīng)，并且可以用壓力傳感器測量燒結(jié)過濾器的傳遞函數(shù)或階躍響應(yīng)。通常，當(dāng)過濾器的阻塞增加時，時間響應(yīng)將增加?？梢酝ㄟ^幾種方法形成階躍響應(yīng)，即:栗機構(gòu)或揚聲器改變燒結(jié)過濾器內(nèi)部的體積，溫度的快速改變使燒結(jié)過濾器內(nèi)部體積的壓力上升，或使一些氣體(即，從具有不同溫度的腔)進(jìn)出而改變壓力。代替測量燒結(jié)的過濾器的脈沖響應(yīng)，可以通過對一個或若干個頻率測量脈沖響應(yīng)，來對傳遞函數(shù)的多個部分進(jìn)行采樣。燒結(jié)的過濾器將作為低通濾聲器工作，使壓力(聲音)緩慢變化通過并且濾除較高頻率。在示例中，我們可以用接近由燒結(jié)的過濾器的時間常數(shù)給出的頻率f0的頻率調(diào)制小負(fù)載揚聲器。我們測量測量單元內(nèi)部的信號響應(yīng)，其中燒結(jié)的過濾器是到外部的唯一路徑?？梢岳梅然?和相位的改變來估算系統(tǒng)的時間常數(shù)，并且從而檢驗燒結(jié)的過濾器在使氣體進(jìn)入。可以使用若干頻率來改善該方法的精確度。
[0032]也可以通過其它方法來測量燒結(jié)的過濾器的功能故障。工作的燒結(jié)的過濾器讓氣體通過，并且由于催化劑的加熱，外部氣體比單元內(nèi)部的氣體冷得多。這意味著在燒結(jié)的過濾器傳輸氣體時接近燒結(jié)的過濾器的氣體溫度將較低，而在燒結(jié)的過濾器被阻塞時溫度將增加?？梢酝ㄟ^測量若干位置上的氣體溫度(包括外部溫度)來增加該方法的精確度。此外，可以調(diào)制或步進(jìn)傳感器內(nèi)部的氣體溫度，以測量如上所述的傳遞函數(shù)或脈沖響應(yīng)。
[0033]在示例中，可以用鉑(Pt)、鈀(Pd)、銠(Rh)催化劑或這些的組合將NOx轉(zhuǎn)化為N2O，如由T.Lipman和M.DeIucchi的“Emiss1ns of nitrous oxide and methane fromalternative fuels for motor vehicles and electricity-generating plants in theU.S.”(ucd-1ts-rr-03-17f，2003年12月)中描述的。當(dāng)NOx轉(zhuǎn)化為N2O時，N2O可以容易地通過像紅外光譜分析這樣的光學(xué)方法而檢測。
[0034]轉(zhuǎn)化大體積的氣體比轉(zhuǎn)化小體積的氣體花費更長時間和更多能量。對于快速響應(yīng)傳感器和低能耗，轉(zhuǎn)化的氣體的體積需盡可能小。這有利于以下類型的光學(xué)檢測:a)熒光檢測，和b)光聲檢測，這兩者都能對非常小的氣體體積很好地工作。
[0035]在一些使用像氙閃光燈的脈沖源的情況中，在整個燈的壽命中可用脈沖的總數(shù)量是受限制的。在其它情況中，可用的功率受限制，并且我們希望通過使用盡可能小的功率來節(jié)約能量。為了避免錯誤警報，發(fā)明了以下過程。當(dāng)脈沖源用于檢測氣體時，脈沖源通常以給定頻率操作，并且信號處理裝置估計氣體水平在預(yù)定警報限或之上，傳感器通過以預(yù)定倍數(shù)(即，30倍)增加脈沖源的頻率來執(zhí)行估計的氣體水平的檢驗，并且將在通常比傳感器響應(yīng)時間短得多的限定的時間段(即，0.5秒)上的這些結(jié)果平均。然后將平均的結(jié)果(或者，包含先前測量結(jié)果的該平均結(jié)果的修改版本)給出作為傳感器輸出，以避免錯誤警報。
[0036]因此，總結(jié)來說，本發(fā)明涉及用于預(yù)定氣體的光學(xué)檢測的氣體檢測器單元，該單元設(shè)有用于研究單元中存在的氣體樣本的光學(xué)裝置。單元包括封閉在容器中的體積，容器壁的至少一部分由隔膜構(gòu)成，其中隔膜設(shè)有允許氣體從其擴散通過的開口。在隔膜的開口中，設(shè)置催化劑以用于將從其擴散通過的氣體轉(zhuǎn)化為所述預(yù)定氣體。隔膜的厚度不重要，因此該術(shù)語在這種情況中可以包括寬的范圍，但是開口被選擇以允許氣體擴散通它們但不需要使用栗或其它強制壓力差。因此，不需要輸入或輸出開口，氣體也能夠移動到隔膜外部。
[0037]所述預(yù)定氣體優(yōu)選為H2S并且氣體樣本是SO2，在這種情況下，催化劑適于將通過所述隔膜中的開口的H2S轉(zhuǎn)化為SO2 ο催化劑可以由足夠開放以允許氣體穿過開口的網(wǎng)、具有孔的隔膜、線或其它構(gòu)造制成。在該情況中，催化劑優(yōu)選地由FeCrAl合金制成。
[0038]在圖2中示出了一個替換方案，其中隔膜由設(shè)有開口并且被用Fe2O3或Cr2O3處理的硅隔膜制成。另一個替換方案是設(shè)有開口并且被用Cu、Co、Mo、N1、W、V、Al或Mn的氧化物處理的硅隔膜。
[0039]預(yù)定氣體也可以是N0X，并且催化劑適于將穿過所述隔膜中開口的NOx轉(zhuǎn)化為N20。
[0040]單元中存在的氣體樣本的體積可以隨用于測量內(nèi)容的方法而改變，并且在H2S的情況中，可以小于lcm3，可以小于(5_)3。
[0041]光學(xué)檢測裝置可以基于熒光檢測，這是以上討論的眾所周知的方法并且在此將不再詳細(xì)描述。替換地，光學(xué)裝置由光聲檢測裝置構(gòu)成，這也是眾所周知的和以上討論的。測量裝置的選擇將取決于要被檢測的氣體以及其它實際考慮。
[0042]在熒光和光聲檢測中，可以使用脈沖源來檢測氣體。脈沖源以給定頻率操作并且信號處理裝置估計氣體水平在根據(jù)氣體類型和風(fēng)險考慮的預(yù)定警報限或之上。根據(jù)一個實施例，傳感器適于通過將脈沖源的頻率以預(yù)定倍數(shù)(即，30倍)增加，來提供估計的氣體水平的檢驗，并且將在限定的時間段(即，0.5秒)上的這些結(jié)果平均。然后將平均的結(jié)果(或包含先前測量的結(jié)果的平均結(jié)果的修改版本)給出作為傳感器輸出，以避免錯誤警報。
[0043]可以通過例如控制催化劑的溫度來“啟用”和“關(guān)閉”催化劑，來執(zhí)行氣體傳感器單元的校準(zhǔn)?？梢酝ㄟ^關(guān)閉加熱的催化器的溫度一段時間(例如，在0.5至100秒之間)以使轉(zhuǎn)化器冷卻到不會發(fā)生轉(zhuǎn)化的溫度，并測量信號響應(yīng)作為偏差值，執(zhí)行校準(zhǔn)。然后可以通過從在活性催化劑的情況下的測量結(jié)果減去沒有轉(zhuǎn)化的情況下的測量結(jié)果，來補償測量的偏差。
[0044]可以通過提供適于去除或吸收單元中的預(yù)定氣體的第二催化劑或轉(zhuǎn)化器，第二轉(zhuǎn)化器被激活限定的時間(例如，5秒)，并且在所述第二催化劑的激活時間期間提供偏差校準(zhǔn)，來執(zhí)行替換的校準(zhǔn)方法。
[0045]由于在操作期間催化劑可能被加熱，因此在一些操作中(例如當(dāng)在危險和易爆炸環(huán)境中使用時)，它需被設(shè)置在殼體內(nèi)部，如圖8所示。在這種情況下，對氣體單元裝置之外的氣體的接入通過過濾器(即，燒結(jié)的過濾器)，使得該傳感器安全用于爆炸環(huán)境。然而，燒結(jié)的過濾器易于阻塞，這降低了氣體單元的敏感性或者甚至根本不能檢測氣體。因此，在這些情況中，氣體單元裝置需設(shè)有用于檢測阻塞的裝置，并且向操作者等提供指示可能的系統(tǒng)故障的信號。
[0046]可以使用這樣的檢測裝置來檢測阻塞，該檢測裝置適于通過在所述外殼內(nèi)部施加壓力變化或聲信號，并將得到的外殼中的壓力變化與基于干凈、開通的燒結(jié)的過濾器的參考測量結(jié)果進(jìn)行比較，來分析燒結(jié)功能的傳遞函數(shù)或脈沖響應(yīng)。這也可以替換地通過施加溫度變化并考慮外殼內(nèi)部溫度的響應(yīng)來進(jìn)行。由于阻塞將降低流通并因此可以導(dǎo)致外殼內(nèi)部的溫度增加，因此如果外殼外部的溫度已知，還可以通過簡單監(jiān)測內(nèi)部溫度并將該內(nèi)部溫度與外部溫度進(jìn)行比較來檢測阻塞。
【主權(quán)項】
1.一種用于預(yù)定氣體的光學(xué)檢測的氣體檢測器單元，所述單元設(shè)有用于研究所述單元中存在的氣體樣本的光學(xué)裝置，其中所述單元包括封閉在容器中的體積，容器壁的至少一部分由隔膜構(gòu)成，所述隔膜設(shè)有允許氣體從其擴散通過的開口，所述隔膜的開口設(shè)有催化劑，所述催化劑用于將擴散通過所述催化劑的氣體轉(zhuǎn)化為所述預(yù)定氣體。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體檢測器單元，其中所述預(yù)定氣體是!123，所述氣體樣本是SO2，并且所述催化劑適于將通過所述隔膜中開口的H2S轉(zhuǎn)化為SO2。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣體檢測器單元，其中所述催化劑是允許氣體穿過所述開口的網(wǎng)、具有孔的隔膜、線或其它構(gòu)造，并且其中所述催化劑由FeCrAl合金制成。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣體檢測器單元，其中所述隔膜由設(shè)有開口并且被用Fe2O3或Cr2O3處理的硅隔膜制成。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣體檢測器單元，其中所述隔膜由設(shè)有開口并且被用Cu、Co、Mo、N1、W、V、A1或Mn的氧化物處理的FeCrAl合金或硅隔膜制成。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體檢測器單元，其中所述預(yù)定氣體是N0X，所述氣體樣本是N2O,并且所述催化劑適于將通過所述隔膜中開口的NOx轉(zhuǎn)化為N20。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體檢測器單元，其中所述單元中存在的所述氣體樣本的體積小于I cm3 ο8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體檢測器單元，其中所述單元中存在的所述氣體樣本的體積小于(5mm)3。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體檢測器單元，其中所述光學(xué)裝置是熒光檢測裝置。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體檢測器單元，其中所述光學(xué)裝置由光聲檢測裝置構(gòu)成。11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的氣體檢測器單元，包括: 用于檢測氣體的脈沖源，所述脈沖源以給定頻率操作，以及 信號處理裝置估計氣體水平處于預(yù)定警報限或之上， 傳感器適于通過以預(yù)定倍數(shù)(即，30倍)增加所述脈沖源的頻率來提供估計的氣體水平的檢驗，并且對在限定的時間段(即，0.5秒)上的這些結(jié)果進(jìn)行平均，然后將平均的結(jié)果(或包含先前測量結(jié)果的該平均的結(jié)果的修改版本)給出作為傳感器輸出，以避免錯誤警報。12.—種對根據(jù)權(quán)利要求9所述的氣體傳感器單元的校準(zhǔn)方法，催化劑是加熱的催化器，所述方法包括以下步驟:關(guān)閉所述加熱的催化器的溫度一段時間以使轉(zhuǎn)化器冷卻到不會發(fā)生轉(zhuǎn)化的溫度并測量信號響應(yīng)，以及通過從利用活性催化劑的情況下的測量結(jié)果減去沒有轉(zhuǎn)化情況下的測量結(jié)果來補償偏差，其中所述一段時間例如在0.5至100秒之間。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的校準(zhǔn)方法，其中存在預(yù)定氣體，提供適于去除或吸收所述預(yù)定氣體的第二轉(zhuǎn)化器，所述第二轉(zhuǎn)化器對于限定的時間被激活，以及在所述第二催化劑的激活時間期間提供偏差校準(zhǔn)，所述限定的時間例如是5秒。14.一種包括根據(jù)權(quán)利要求1的氣體單元的氣體檢測器單元裝置，所述裝置包括外殼，所述外殼提供對外部氣體的通道，所述外部氣體通過過濾器進(jìn)入，使得傳感器用于易爆環(huán)境時安全(即，燒結(jié)的過濾器)。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的氣體檢測器單元裝置，包括用于檢測所述系統(tǒng)中的阻塞的目.ο16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的氣體檢測器單元裝置，所述氣體檢測器單元裝置適于提供指示系統(tǒng)故障的信號。17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的氣體檢測器單元裝置，其中所述阻塞檢測裝置適于通過在所述外殼內(nèi)施加壓力變化或聲信號，來分析燒結(jié)功能的脈沖響應(yīng)或傳遞函數(shù)。18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的氣體檢測器單元裝置，所述阻塞檢測裝置適于通過在所述外殼內(nèi)施加溫度變化，來分析燒結(jié)功能的脈沖響應(yīng)或傳遞函數(shù)。19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的氣體檢測器單元裝置，其中所述阻塞檢測裝置適于通過監(jiān)測所述外殼內(nèi)的溫度變化，來分析燒結(jié)功能的脈沖響應(yīng)的傳遞函數(shù)。20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的氣體檢測器單元裝置，其中在多個位置處測量溫度。21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的氣體檢測器單元裝置，包括用于測量所述裝置外部的溫度并將監(jiān)測的溫度與外部溫度進(jìn)行比較的裝置。22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的氣體檢測器單元裝置，包括用于測量在所述燒結(jié)的過濾器的一部分的面向所述傳感器內(nèi)部的表面處的溫度的裝置。23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體檢測器單元，其中所述單元中存在的所述氣體樣本的體積小于4cm3 ο
【文檔編號】G01N21/3504GK105992942SQ201480074116
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2014年12月12日
【發(fā)明人】I-R·約翰森, P·斯多拉斯, M·拉考勒, D·T·王, A·卡爾森, J·O·格拉普斯塔德, A·比葉柯斯特拉恩德
【申請人】斯姆特尼克斯股份公司