并入个人矿工警报器的甲烷和水蒸气传感器的制造方法
【专利摘要】可安装在带有矿灯（由充电电池供电，安装在头盔的前侧）的矿工头盔内的个人危险气体警报器配备有一个气体传感器和一个视觉指示器，它们也都由电池供电，如此一来，当气体传感器检测到的气体浓度触发报警条件时，视觉指示器就会发出报警信号。报警条件也可发出音响警报。该气体传感器是一种非色散红外（NDIR）气体传感器。气体传感器检测甲烷时，报警条件是由高得异常的甲烷浓度水平增长率，或者由高于500ppm而又大大低于甲烷的爆炸下限值（如，将近10000ppm）的甲烷升高浓度触发的，并且一旦甲烷样品浓度降到甲烷的环境阀值水平以下，气体传感器就会重新校准。气体传感器检测水蒸气时，报警条件是由短时间内高得异常的水蒸气增长率触发的。如果个人气体警报器没有安装在头盔内，则是安装在接有电源的外壳内。
【专利说明】并入个人矿工警报器的甲烷和水蒸气传感器
【技术领域】
[0001]本发明属于用作为矿工用的个人安全装置以探测、警示矿井中的危险气体状况的气体传感器的领域。
【背景技术】
[0002]利用一些气体在红外线的特性吸收带的非色散红外(NDIR)技术在气体分析器行业广泛应用于该些气体的探测已经为时有几十年了。这类气体分析器利用的原理是，各种气体显示出会在红外辐射谱的特定波长上被大量吸收。此处所用的术语“非色散”是指用于隔尚的设备，隔尚的目的在于测量特殊波长帶的福射，所述特殊波长帶与待测气体的强吸收带重合，这些设备通常是指窄带滤光器或红外透射滤光器，而不是指诸如棱镜或衍射光栅这类的色散性元件。非色散红外技术很久以来都被看作是最好的气体测量方法之一。非色散红外气体传感器不仅高度准确，而且也非常敏感，相对稳定和容易操作和维护。相比非色散红外(NDIR)气体传感器，如今的大多数其它气体传感器大体上都是交互式的。交互式气体传感器较不可靠、寿命短以及通常不精确，并且在有些情况下会被污染或饱和而进入失效或不能复原的状态。
[0003]尽管交互式气体传感器大多都不可靠以及非色散红外气体探测技术是现有的最好技术之一，但是迄今为止，非色散红外气体传感器仍然没有得到广泛和大量的应用。这有三大原因。
[0004]第一，如今有一些应用需要极大量的气体传感器，通常是数以百万计。其中最明显的一个例子便是在地下矿井中工作的矿工穿戴或携带的个人甲烷(CH4)传感器，其可在煤矿开采过程中遇到或打开所谓的“甲烷包”时，探测接近爆炸极限水平的气体浓度。由于甲烷没有气味，如果不配备个人甲烷传感器，当有“甲烷包”被打开时，在地下工作的矿工就没有办法获得这种致命情况的警示。如果矿工未注意到这种危险的工作环境，继续挖掘煤矿床并从而跟往常一样产生火花，最终，在迅速达到甲烷的最低爆炸极限后，就会在地下引发爆炸。
[0005]矿工在开采(煤或其它矿物)过程中遇到地下“储水池”时，也会出现类似情况。在这种情况下，除非矿工可以采取某些方式留意到潜在的洪水危险，从而立即停工和撤离工地，则矿工在继续挖掘并无意中打开储水池的情况下，可能会发生洪水。一旦洪水真的发生，不仅是离洪水极近的工人会被遇溺，就连附件矿区的工人也可能会遇溺。而且，部分或全部地下工作隧道的淹没以及随后的必要清理行动都会给受灾矿区带来沉重的财务负担。没有任何先兆，突然挖到地下“储水池”，并致使工地突发洪水的情况是不太可能出现的。然而，在挖掘过程中最先出现“储水池”裂缝，则是很有可能的。除了少量的渗出水可能会被忽视外,地下水池的大量水蒸气会沖出到最接近的工地的空气中。最接近工地空气中的水蒸气数量会在没有任何明显诱因的情况下急剧升高。如果矿工配备了敏感的个人露点(水蒸气)传感器，就能探测到他们工作区域空气中水蒸气的急剧上升。如果探测到水蒸气压力上升速率超过了一定高的并无法解释的水准，则应立即警示矿工小心遇到地下“储水池”，大量应用的第三个也是最后一个原因是其大约40年前，一个非色散红外气体传感器丨二十世纪90年代早期，非色散红外气体传。如今，非色散红外气体传感器(如(:02)的位生产成本已降到了 50美元左右或以下。:和合理的单位生产成本仍然太高。对于该器的单位生产成本必须降到10美元以下。
纪广泛和大量应用的三大原因，特别是在保洪水的应用中未得到广泛和大量应用的原3推测，本发明的目标就是一起消除这三个司保持输出稳定，会将这些传感器缩小到非:器的单位生产成本降低到仅仅几美元。本友用，以排除矿井中的地下应用中的未來的甲烷的环境阀值水平以下，气体传感器就会关注气体为水蒸气以及所述报警条件是由.蒸气压力的单调增长率在10分钟内达到
=传感器安装在金属外壳内(个人安全装置:全帽后侧的外表面上),该外壳有几个外壳反样室开口，每个口上都装有精过滤器。此包子设备会触发失效保护警告条件；以及电一种改进的带有气体探测传感器的个人矿会提供警报。
细描述，对于本领域的技术人员而言，这一今市售的许多非色散红外气体传感器的三大缺陷。在严格制定该新颖的气体探测方法后，本发明继续致力于传感器本身的设计，本发明牢記在心的是，传感器不仅必须满足稳定性、尺寸和单位生产成本的要求，还可适配于在煤矿中作为地下工作的矿工的爆炸或洪水警示装直。
[0024]为了改进传统双光束非色散红外气体传感器的性能和成本，就必须在这类装置的气体传感器装配终端寻求有利机会。如果能将探测器的个数从两个减到一个(这实际上就是将双光束方法变为单光束方法)，同时可使新的简化技术足以实现准确、可靠和稳定的非色散红外气体传感器，那么上文提到的三大目标之一，也就是设计出超低成本的非色散红外气体传感器，就将会实现。众所周知，利用一个红外线源和一个探测器配置非色散红外气体传感器的方法是单光束方法，而事实上，其早在60年前就已经被采用了。虽然采用单光束的非色散红外气体传感器绝对是最简单的一种方法，但是多年来，人们也很快发现其具有许多缺陷，包括严重的传感器输出位移、由光学元件污染造成的输出变化以及对外部温度的依赖性。
[0025]本发明的第一种方案就是提出一种与传统双光束技术具有同等功能的气体探测方法，但是该方法仅用单红外线源和单探测器。由于双光束方法采用的探测器所起的作用很难变通，所以将其从两个减为一个似乎是个不可能的任务。看来唯一的途径就是尽力对红外线源进行一些改进，因为其更具灵活性。正如本作者在5，026，992号美国专利(1991)中所披露，为了达到不同的操作黑体温度，可以根据Planck的辐射曲线，通过以不同的功率水平驱动黑体源来改变黑体源的光谱特性输出。由于经常脉冲调制双光气体传感技术的红外线源，这可很容易地实现。但是通过这样的操作，可以光源的不同的光谱输出特性，在不同的时间点产生两个光束。
[0026]利用上文简述的只需一个红外线源和一个探测器的温差源技术或所谓的单光束方法技术，可以创造一个参考通道和一个信号通道，本发明就是利用的这一事实。当源温度变得非常低时，利用低幅度原驱动循环作为参考通道，随后当温度变得相对较高时，利用高幅度原驱动循环作为信号通道就可实现以上所述。按照Wong (2012)在8，143，581号美国专利中披露的输出稳定的双光束非色散红外气体传感器的设计教学，其中在参考通道和信号通道之间产生吸收偏差，以便给关注气体提供传感器校准。如果可为目前的单光束方案在参考通道(低幅源驱动)和信号通道(高幅源驱动)之间也可产生类似的吸收偏差，那么用于本发明的单光束方法的传感器输出也会随着时间的过去而保持稳定。采用8，143，581号美国专利示范的方法，参考通道探测器和信号通道探测器都必须带具有同样光谱特性的窄带通滤波器，也就是具有相同的中心波长(CWL)和半高宽(FWHM)。因此，参考通道探测器输出与信号通道探测器输出的比率不会受到因时间流逝而发生的老化现象的影响。在本发明的温差源单光束方法中，本条件已自动满足了，因为参考通道和信号通道共用具有相同滤波器但在不同时间工作的同一个探测器。
[0027]为了达到相同的稳定输出性能特性，本发明使用了关键传感器组件设计特征，以在温差源单光传感器设计方案的参考通道(低幅源驱动)和信号通道(高幅源驱动)之间产生所需的吸收偏差。本发明的新颖设计功能涉及安装和位于红外检测器前面的窄带通滤光片的战略设计。通过将滤波器的中心波长(CWL)设计成覆盖关注气体的吸收带的最突出部分以及使滤波器的半最大值全宽度(FWHM)窄到可以覆盖吸收带的同一突出部分，如探测器的输出信号所反应的由关注气体吸收的辐射量将会是光源光谱输出的强函数。对目前的单光束传感器设计方案来说，由于当参考通道受到低电压幅度驱动，而信息通道受到更高电压幅度驱动时，前者的光源光谱输出不同于后者，这样参考通道和信号通道的探测器信号输出也会有所不同。这样，为了使这种单光束非色散红外气体传感器随着时间推移能一直保持显著稳定，温差源单光传感器设计方案的窄带通滤光片的战略设计特征就可提供充足的在8，143，581号美国专利中教导的吸收偏差。
[0028]结果证明，本发明揭示的非色散红外气体传感器温差源单光束传感器设计方案不仅满意地解决了气体传感器不能长时间保持稳定的问题，还导致设计出了非常紧凑的非色散红外气体传感器，其单位生产成本非常低廉。此外，这种设计方案还可充分解决特殊功能的实施，供煤矿矿工在地下用作探测即将发生的甲烷爆炸或洪水危险的非色散红外气体传感器特别要求所述特殊功能。
[0029]图1描绘了本发明的温差源单光束传感器示意图，其包括机械和电路布置。如图1所示，红外线源I与红外检测器2被安装在一个铝波导管取样室区块3的两端，区块3主要包括连接光源I与检测器2的开式导管4。外部空气可以通过四个开口 5自由地流入或流出取样室导管4，每个开口都有高性能空气过滤器(图1未示)。铝制取样室区块有四个自攻螺丝孔6，它们用来固定传感器的铝制保护盖(图1未示)。铝制保护盖的功能会在下文中进行描述和解释。除了被焊接在位于铝制取样室区块3下方并支撑着该区块的打印电路板上(图1未示)之外，光源I和检测器2都被注入和以玻璃胶7固定，这作为一个附加方式可确保本发明的传感器从机械设计方面考虑也是真正安全的。
[0030]图1所描绘的打印电路板8包含本发明的传感器的所有电路组件。红外线源I与电压驱动电路9相连，而电压驱动电路9依次又与中央处理单元(CPU) 10相连。红外检测器2与信号处理电路单元11相连，而信号处理电路单元11也与CPUlO相连。为完成本发明传感器的整体电路布置，打印电路板8还容纳功率调节电路12及指示装置13，该装置包含了警报器、准备指示灯和警示灯。
[0031]正如上文讨论的那样，本发明的单光束非色散红外气体传感器代表着其级别内最简单的可能设计。传感器不仅能长时间保持卓越的输出稳定性，其量产(>100万个)的单位生产成本也能降到只有几美元，并且其总体尺寸也绝对可以达到2.50〃x0.5〃x0.5〃。所以，本发明的单光束传感器能完全克服前文提到的妨碍非色散红外气体传感器得到广泛和大量应用的三大原因，也就是传感器长时间的输出稳定性、传感器尺寸以及传感器量产的单位生产成本。
[0032]特别令人满意和值得注意的是，本发明的单光束非色散红外气体传感器非常适合用于生产非色散红外甲烷和露点传感器，这些传感器在地下矿井中用于消除将要面临的甲烷爆炸或洪水危险。首先，众所周知的是，非色散红外探测技术可用于检测任何气体，只要关注的气体在红外线波段内有强吸收带，如此就可设计合适的窄带通滤光片来对其加以利用。这样，为了将本发明的单光束非色散气体感应技术用于甲烷和水蒸气的检测，就需要将合适的滤波器安装到红外检测器的前面。为了检测甲烷，滤波器的中心波长(CWL)就应为?3.38 μ，而其半最大值全宽度则应超出?0.19 μ的波段。为了检测水蒸气，滤波器应为:CWL=?2.57 μ 且 FWHM=?0.16 μ。
[0033]除了为本发明的单光束非色散红外气体传感器提供正确的滤波器之外，必须进行一些修改以便I)满足气体传感器在地下矿井中操作的所有安全要求和2)充分利用为地下工作的矿工们进行气体检测所特有的环境。为了符合矿井的安全要求，本发明的单光束非色散红外气体传感器的一个重要功能就是其必须在本质上要安全。如图1所示，目前的设计充分考虑了本功能，即用硅酮密封剂7将光源I和检测器2 (见图1)后面的空间填满。此特征连同以下事实一道，即取样室3上本身是一块纯硬铝，其具有由它制成的导管以作为取样室连接着光源I和检测器2，从机械观点来说，会使传感器在本质上安全。由于传感器的所有电子电路都是在3.0VDC以下运行，从电气角度来看，传感器的设计在本质上也安全。
[0034]这里要着重说明的是，本发明的非色散红外单光束气体传感器进行了专门设计，主要用于通过在探测到甲烷或水蒸气浓度水平升高速率达到危险程度时向矿工发出警报来防止地下煤矿中致命的矿井爆炸或洪水。对于这一特殊用途，可以利用多种独特的操作环境来设计传感器。首先，为了实现对矿工面临的潜在地下甲烷爆炸或洪水发出警告的功能，在地下作业的每位矿工的附近都应配备一个个人传感器；所有使用传感器的矿工及附近的矿工都应能够迅速地察觉到气体传感器发出的所有警报。但是，传感器可能会因佩戴在腰带而磨损，因此最好将其安装在矿工头盔14的后部，正如图2所示。如图2所示，本发明的单光束非色散红外甲烷传感器(或水蒸气传感器)15容纳在金属(如，铝)保护盖16内，并由两个螺丝钉17适當地固定在矿工头盔14的后部。位于传感器印刷电路板(PCB) 8上的绿色的LED“就绪”指示灯，在传感器通电、正常运转及准备执行报警功能时，闪烁出绿光。红色的“警告”指示灯19也位于传感器的PCB8 (见图1)上，当到达或超过气体检测警报限制时，闪烁出红光。与此同时，警报器20也会发出响亮的报警声(>90db)，警报器也装在传感器的PCB8上。图2中还有一个明亮的白色的LED灯21，安装在矿工头盔14前方的位置。该明亮的白色LED灯21由位于头盔14内部位置(图2未示)的可充电蓄电池组供电。本发明的甲烷(或水蒸气)传感器也由相同的可充电蓄电池组供电(图2未示出接线方式)。
[0035]按照本发明的甲烷或水蒸气传感器可以加装到现有的矿工安全帽上，或纳入到新制头盔的设计中。在改装现有头盔时，加上一个与头盔外表面相符的底座并将外壳紧固到底座都很方便。底座可以通过头盔上的钻孔和几个紧固件而固定在头盔上，同时外壳也可以通过相同的几个紧固件来固定。特别优选的是，底座和外壳是金属的，最好是铝。外壳应有多个由一个或多个过滤器覆盖的开孔，所述过滤器允许气体进入外壳，同时还用作阻止煤灰进入从而接触到安装在外壳内部的传感器。所有这些过滤器最好都易于拆卸，这样在它们被阻塞后就可更换，但是过滤器不应阻碍灯光透出小孔，这样透过小孔就能看见安装在外壳内部的LED发出的光线，如能保证外壳内部发生的都是镜面反射，就可提高可见性。对于新制头盔来说，可将上文提到的各种部件纳入到头盔设计中，而无需进行改装。无论是改造头盔还是新制头盔，最好都应将传感器安装在矿工头盔的外部而非内部，因为内部的气体流动更有限。
[0036]如上所述，通过将本发明的甲烷(或水蒸气)传感器方便地安装到矿工头盔的后部，就可利用此应用的几个方面。首先，在地下煤矿中作业的矿工会始终戴着一顶前方装有明亮的LED灯的头盔。从传感器的报警功能来看，位于矿工安全帽后方的传感器的位置几乎是最有利的。不论矿工在哪里作业，传感器都会始终伴随矿工，而这也是传感器最重要的功能之一。第二，传感器可容易地从头盔的所述可充电蓄电池组获得电源，还由于矿工在地觉出紧急状况。除此之外，如果没有一个或警报。例如，佩戴在矿工腰带上的个人警报艮警器，或在其它处的矿工所佩戴的一个或盔上的个人警报装置，很有必要进行设计，用该装置的矿工的其它矿工也能够轻易察
I设计了两个报警检测标准来发出警报。第〈平的过高上升率。由于甲烷在典型地上空)111,而地下煤矿中的典型甲烷浓度水平为?0001)1)111/分钟时，在达到之间允许矿工I对第一个报警标准来说是充足的。第二个甲烷浓度水平来制定的。该报警水平设定低于甲烷爆炸的[此限值(?46，000卯爪)，戶向相关部门汇报这一危险情况。
[了一个触发警报的检测标准来发出警报，:出乎意料地或突然地出现大量水时才有重个绝佳机会，因为地上甲烷浓度通常低于?50ppm。那样，在甲烷传感器被重新校准后，甲烷样品浓度无论何时降到甲烷环境阀值水平(其可能被设为，如:100ppm)以下，甲烷传感器的精度都可有效地保证在+/-50ppm，这一精度足以保证为地下矿井传感器设置的报警标准。
[0041]虽然本文业已参照若干实施例对本发明作出叙述，但那些实施例仅提出作为范例，而并不是要限制本发明的范围。相应地，在最低限度上，以下的实施例落入本发明的范围之内。
[0042]实施例1: 一种装置，所述装置包括:
[0043]具有灯的矿工头盔，所述灯安装在所述矿工头盔的前方；
[0044]安装在所述矿工头盔上且与所述灯电连接的电源；
[0045]安装在所述矿工头盔上且与所述电源电连接的气体传感器；
[0046]安装在所述矿工头盔的后方的视觉指示器；以及
[0047]响应于所述气体传感器的输出来改变所述视觉指示器的电子设备；
[0048]其中所述气体传感器测量关注气体的浓度，并在所述气体传感器所探测的气体浓度触发所述电子设备的报警条件时使所述视觉指示器显示警报。
[0049]实施例2:如实施例1所述的装置，其中所述视觉指示器在所述气体传感器开启时提供第一可见指示以及在所述报警条件触发时提供第二可见指示。
[0050]实施例3:如实施例1或2所述的装置，还包括安装在所述矿工头盔上且在所述报警条件触发时发出音响警报的音响报警设备。
[0051]实施例4:如实施例1-3中任一项所述的装置，其中所述气体传感器是非色散红外(“NDIR”)气体传感器。
[0052]实施例5:如实施例4所述装置，其中所述非色散红外气体传感器包括:
[0053]用于将红外辐射发射入取样室的在高温和低温之间交替地脉动的单红外线源；
[0054]设置于所述取样室中的检测器；
[0055]具有光谱特性的窄带通滤光片，所述光谱特性与位于所述单红外线源和所述检测器之间的所述关注气体的强吸收带大体重叠；以及
[0056]通过利用所述检测器处于高温时的信号输出和所述检测器处于低温时的参考输出之间的吸收偏差来确定所述关注气体的试样浓度的电子设备；
[0057]其中所述单红外线源和所述窄带通滤光片的复杂输出与处于高温时的强吸收带大体重合。
[0058]实施例6:如实施例1-5中任一项所述的装置，其中所述关注气体为甲烷以及所述报警条件是由异常地高的甲烷浓度水平增长率或者由高于大约500ppm和大大低于甲烷爆炸下限值的甲烷上升浓度所触发的。
[0059]实施例7:如实施例6所述的装置，其中所述异常地高的甲烷浓度水平增长率为在预定时间内的将近100ppm/分钟的单调增长率，而所述甲烷上升浓度为将近lOOOOppm。
[0060]实施例8:如实施例1-5中任一项所述的装置，其中所述关注气体为甲烷以及所述报警条件是由异常地高的甲烷浓度水平增长率所触发的。
[0061]实施例9:如实施例1-5中任一项所述的装置，其中所述关注气体为甲烷以及所述报警条件是由高于大约500ppm和大大低于甲烷爆炸下限值的甲烷上升浓度所触发的。
[0062]实施例10:如实施例6-9中任一项所述的装置，其中一旦甲烷的样品浓度降到甲述的装置，其中所述电子设备在3.0700以专的气体传感器；
？报显示器产生警报的电子设备；
良度，并在所述气体传感器所探测的气体浓I示器产生警报；以及件是由异常地高的甲烷浓度水平增长率或值的甲烷上升浓度所触发的。
；中所述警报显示器在所述气体传感器开启去第二指示。
I置，其中还包括安装在所述矿工头盔上且？设备。条件是由短时间内的异常地高的水蒸气增
；中所述报警条件是由水蒸气压力的单调增勺。
厅述的装置，其中所述气体传感器安装在金
(中所述金属外壳有多个外壳开口，每个所I'多个取样室开口，每个所述取样室开口也的装置，其中在探测器的信号输出降至模糊警报条件。
「述的装置，其中所述电子设备在3.以
8勺技术人员而言，另外的实施例将会变得勾思的情况下，对可选择的实施例作进一步
【权利要求】
1.一种装置，所述装置包括: 具有灯的矿工头盔，所述灯安装在所述矿工头盔的前方； 安装在所述矿工头盔上且与所述灯电连接的电源； 安装在所述矿工头盔上且与所述电源电连接的气体传感器； 安装在所述矿工头盔的后方的视觉指示器；以及 响应于所述气体传感器的输出来改变所述视觉指示器的电子设备； 其中所述气体传感器测量关注气体的浓度，并在所述气体传感器所探测的气体浓度触发所述电子设备的报警条件时使所述视觉指示器显示警报。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于:所述视觉指示器在所述气体传感器开启时提供第一可见指示以及在所述报警条件触发时提供第二可见指示。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于还包括:安装在所述矿工头盔上且在所述报警条件触发时发出音响警报的音响报警设备。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于:所述气体传感器是非色散红外(“NDIR”)气体传感器。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于:所述非色散红外气体传感器包括: 用于将红外辐射发射入取样室且在高温和低温之间交替地脉动的单红外线源； 设置于所述取样室中的检测器； 具有光谱特性的窄带通滤光片，所述光谱特性与位于所述单红外线源和所述检测器之间的所述关注气体的强吸收带大体重叠；以及 通过利用所述检测器处于高温时的信号输出和所述检测器处于低温时的参考输出之间的吸收偏差来确定所述关注气体的试样浓度的电子设备； 其中所述单红外线源和所述窄带通滤光片的复杂输出与处于高温时的强吸收带大体重合。
6.如权利要求4所述的装置，其特征在于:所述关注气体为甲烷以及所述报警条件是由异常地高的甲烷浓度水平增长率或者由高于大约500ppm和大大低于甲烷爆炸下限值的甲烷上升浓度所触发的。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于:所述异常地高的甲烷浓度水平增长率为在预定时间内的将近100ppm/分钟的单调增长率，而所述甲烷上升浓度为将近lOOOOppm。
8.如权利要求4所述的装置，其特征在于:所述关注气体为甲烷以及所述报警条件是由异常地高的甲烷浓度水平增长率所触发的。
9.如权利要求4所述的装置，其特征在于:所述关注气体为甲烷以及所述报警条件是由高于大约500ppm和大大低于甲烷爆炸下限值的甲烷上升浓度所触发的。
10.如权利要求6所述的装置，其特征在于:一旦甲烷的样品浓度降到甲烷的环境阀值水平以下，所述气体传感器就会重新校准。
11.如权利要求4所述的装置，其特征在于:所述关注气体为水蒸气以及所述报警条件是由短时间内的异常地高的水蒸气增长率所触发的。
12.如权利要求11所述的装置，其特征在于:所述报警条件是由水蒸气压力的单调增长率在10分钟内达到30mm萊柱/分钟所触发的。
13.一种装置，所述装置包括:外壳; 安装在所述外壳内的电源； 安装在所述外壳内且与所述电源电连接的气体传感器； 警报显示器；以及 响应于所述气体传感器的输出用所述警报显示器产生警报的电子设备； 其中所述气体传感器测量关注气体的浓度，并在所述气体传感器所探测的气体浓度触发所述电子设备的报警条件时使所述警报显示器产生警报；以及 所述关注气体为甲烷以及所述报警条件是由异常地高的甲烷浓度水平增长率或者由高于大约500ppm和大大低于甲烷爆炸下限值的甲烷上升浓度所触发的。
14.如权利要求13所述的装置，其特征在于:所述气体传感器是非色散红外(“NDIR”)气体传感器。
15.如权利要求14所述的装置，其特征在于:所述非色散红外气体传感器包括: 用于将红外辐射发射入取样室且在高温和低温之间交替地脉动的单红外线源； 设置于所述取样室中的检测器； 具有光谱特性的窄 带通滤光片，所述光谱特性与位于所述单红外线源和所述检测器之间的所述关注气体的强吸收带大体重叠；以及 通过利用所述检测器处于高温时的信号输出和所述检测器处于低温时的参考输出之间的吸收偏差来确定所述关注气体的试样浓度的电子设备； 其中所述单红外线源和所述窄带通滤光片的复杂输出与处于高温时的强吸收带大体重合。
16.如权利要求14所述的装置，其特征在于:一旦甲烷的样品浓度降到甲烷的环境阀值水平以下，所述气体传感器就会重新校准。
17.如权利要求16所述的装置，其特征在于:所述异常地高的甲烷浓度水平增长率为在预定时间内的将近100ppm/分钟的单调增长率，而所述甲烷上升浓度为将近lOOOOppm。
18.一种装置，所述装置包括: 外壳; 安装在所述外壳内的电源； 安装在所述外壳内且与所述电源电连接的气体传感器； 警报显示器；以及 响应于所述气体传感器的输出用所述警报显示器产生警报的电子设备； 其中所述气体传感器测量关注气体的浓度，并在所述气体传感器所探测的气体浓度触发所述电子设备的报警条件时使所述警报显示器产生警报；以及 所述关注气体为水蒸气以及所述报警条件是由短时间内的异常地高的水蒸气增长率所触发的。
19.如权利要求18所述的装置，其特征在于:所述报警条件是由水蒸气压力的单调增长率在10分钟内达到30mm萊柱/分钟所触发的。
20.如权利要求19所述的装置，其特征在于:在所述探测器的信号输出降至模糊水平以下时，所述电子设备会触发失效保护警报条件。
【文档编号】G01N21/3504GK104048935SQ201310278353
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2013年7月2日 优先权日:2013年3月12日
【发明者】黄佑民 申请人:天源华威集团有限公司