无干扰气体测量制造技术

一个或多个便宜的电化学气体传感器与选择性臭氧传感器配对。环境空气中的臭氧影响电化学气体传感器的输出信号。通过将电化学气体传感器输出信号与选择性臭氧传感器输出信号比较，而将不需要的臭氧影响从电化学气体传感器输出信号中去除。将选择性臭氧传感器信号从来自电化学气体传感器的输出信号中去除，并且/或者增加到来自电化学气体传感器的输出信号中。对在环境空气中感应的气体浓度的真实指示由对臭氧干扰的补偿产生。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本申请要求2014年3月26日提交的美国临时申请案第61/970,564号的利益，在此以全文引用的方式并入本文中，如同将其在本文中阐述一样。
技术介绍
用于监控空气质量的传统监控仪器成本高，从而存在降低成本的日益增长的需求。一种方法是利用诸如电化学气体传感器等便宜的传感器，然而，这种传感器缺少选择性-它们还对除了目标气体的其它气体响应。提高它们的选择性将是有利的。由于环境臭氧层的干扰，利用电化学气体传感器测量环境空气中的NO2、SO2、H2S和Cl2是非常困难的。臭氧层将在NO2和Cl2电化学传感器中引起阳性反应，在SO2和H2S电化学传感器中引起阴性反应。存在对改善的空气质量传感器的需求。
技术实现思路
本专利技术提供低成本的改善的空气质量传感器。通过利用对臭氧有选择性而与电化学传感器有类似成本的传感器补偿臭氧造成的干扰将是有利的。发现到，运行在高温中从而对臭氧产生选择性响应的加热的金属氧化物传感器可用于补偿臭氧干扰。如果臭氧传感器与电化学传感器位于相同的位置，或者更好地并入相同的气体采样装置内，并且在同一时间收集来自传感器的数据，那么，可以利用以下公式计算实际的NO2、Cl2、SO2或者H2S浓度：气体浓度＝a*(电化学传感器+/-b*O3传感器)+c(公式1)其中，a、b、c是常量，可通过对已知湿度、温度和气体浓度的校准(calibration)而计算获得。这些常量展现出对湿度和温度的依赖性，因此，有利的是，通过校准计算它们的依赖性并且将温度传感器和湿度传感器并入气体测量装置以响应于变化的气体状态来调节这些常量。如果O3增大NO传感器响应和Cl2传感器响应，那么就必需在公式1中减去O3传感器响应。如果O3减小来自SO2传感器和H2S传感器的响应，那么必需在公式1中减去O3传感器响应。本专利技术提供的仪器包括：选择性臭氧传感器和对臭氧展现出干扰响应的一个或多个电化学气体传感器。微处理器连接至该一个或多个电化学气体传感器和臭氧传感器。来自该选择性臭氧传感器的臭氧传感器信号用于调节来自该一个或多个电化学气体传感器的电化学气体传感器输出，以在电化学气体传感器中产生精确的测量。该一个或多个电化学气体传感器是NO2、SO2、H2S和Cl2电化学气体传感器。该选择性臭氧传感器是加热的金属氧化物气体传感器。电化学传感器和选择性臭氧传感器位于彼此相距10米的位置内，从而它们在相同的时间基本上对相同的空气粒子采样。该加热的金属氧化物气体传感器基本上由WO3、SnO2、In2O3、MOO3、或ZnO中的一种或多种组成。本专利技术方法利用一个或多个电化学气体传感器测量环境空气中的NO2、SO2、H2S和Cl2中的一种或多种的浓度。该一个或多个电化学气体传感器与选择性臭氧传感器位于相同的位置。利用该选择性臭氧传感器产生臭氧信号，并且利用该臭氧信号调节来自该电化学气体传感器的一个或多个信号来产生对一种或多种气体的精确测量。本专利技术的这些及其它目以及特征在本公开中是很明显的，该公开包括以上部分和叙述中的说明书以及权利要求和附图。附图说明图1是对新的传感器装置和方法的示意描绘。图2是由该新的传感器装置和方法产生的图形。具体实施方式如图1所示，NO2、SO2、Cl2或者H2S电化学传感器1具有接触气体样本的装置。微处理器2接收并记录传感器输出、计算气体浓度并将结果传送至外部记录器。加热的金属氧化物臭氧传感器3具有接触气体样本的装置。壳体4容纳这些组件。温度和相对湿度RH传感器5与气体样本接触。线电源可以通过降压变压器、逆变器和电阻器连接至壳体，用于该电化学气体传感器和微处理器的运行，并且用于该金属氧化物臭氧传感器的运行并对其加热。可以通过壳体中的电池或低压输入提供工作功率。图2示出了一个示例的结果。该图形示出了利用NO传感器的一个示例的环境数据20。在该示例中，电化学传感器1是NO2传感器。电化学NO2传感器1产生NO2的十亿分率(parts per billion，ppb)的输出信号22，金属氧化物臭氧传感器3产生与十亿分率(parts per billion，ppb)臭氧相关的输出信号24。将NO2传感器和臭氧传感器的输出提供至微处理器。参考分析器NO2利用微处理器2从传感器响应22中减去(ref NO2)响应24。微处理器2执行从输出信号响应22减掉。Ppb的部分是O3传感器响应增加到NO2传感器响应的NO2传感器1感应的结果，并且NO2的真实浓度26由电化学NO2传感器1和加热的金属氧化物臭氧(O3)传感器3利用公式1计算得到，其中a＝1，b＝1，并且c＝32，这里的+/-符号取加号。公式1的应用显著提高了NO2测量值和参考分析器之间的相关性。微处理器提供输出信号26，即真实NO2ppb。利用了NO2、SO2、H2S和Cl2传感器。O3传感器3输出的用处为：从NO2传感器输出和Cl2传感器输出中减去O3传感器输出，以及将O3传感器输出加到SO2传感器输出和H2S传感器输出中。每个电化学传感器可以拥有其自己的关联O3传感器，或者可以存储来自O3传感器的输出，并将其用于补偿来自不同电化学传感器的输出。利用已知温度和相对湿度对传感器输出的影响来计算感应的气体或处于标准温度和相对湿度中的气体的真实ppb。为了这个原因，壳体4附接有或其附近有温度和相对湿度传感器5。可以将温度和相对湿度传感器5的输出信号传送至微处理器，用于当产生输出信号26时补偿输入信号22和24，或者补偿这两个信号22和24的比较结果。可以将来自壳体4的真实感应的气体输出信号连同温度和相对湿度信号发送至机载记录器或远程记录器。尽管已经参考特定实施例描述了本专利技术，但是在不背离本专利技术范围的情况下，可以构造对本专利技术的修改和变形，本专利技术的范围由随附的权利要求限定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装置，包括一种仪器，所述仪器包括：对臭氧展现出干扰响应的一个或多个电化学气体传感器、选择性臭氧传感器、连接至所述一个或多个电化学气体传感器和所述选择性臭氧传感器的微处理器，其中，所述微处理器利用来自所述选择性臭氧传感器的臭氧传感器输出信号调节来自所述一个或多个电化学气体传感器的一个或多个电化学气体传感器输出信号，以从所述一个或多个电化学气体传感器产生精确的气体浓度测量信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.26 US 61/970,5641.一种装置，包括一种仪器，所述仪器包括：对臭氧展现出干扰响应的一个或多个电化学气体传感器、选择性臭氧传感器、连接至所述一个或多个电化学气体传感器和所述选择性臭氧传感器的微处理器，其中，所述微处理器利用来自所述选择性臭氧传感器的臭氧传感器输出信号调节来自所述一个或多个电化学气体传感器的一个或多个电化学气体传感器输出信号，以从所述一个或多个电化学气体传感器产生精确的气体浓度测量信号。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述一个或多个电化学气体传感器包括NO2、SO2、H2S和Cl2电化学气体传感器。3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述选择性臭氧传感器包括加热的金属氧化物气体传感器。4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述加热的金属氧化物气体传感器基本上由WO3、SnO2、In2O3、MOO3或ZnO中的一种或多种组成。5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述电化学传感器和所述选择性臭氧传感器位于彼此相距10米的范围内，其中，这两种传感器在相同的时间基本上对相同的空气粒子采样。6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述电化学传感器和所述选择性...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰弗里·史蒂芬·亨肖，西蒙·詹姆斯·班尼特，
申请(专利权)人：Aeroqual有限公司，
类型：发明
国别省市：新西兰;NZ