二氧化碳传感器自动标定模式的制作方法

专利名称：二氧化碳传感器自动标定模式的制作方法
技术领域：
一般地，本发明涉及传感器技术领域。更具体地，本发明涉及各种与二氧化碳传感有关的，特别是与柴油机废气再循环(exhaust gas recirculation，EGR)的测量/控制有关的红外(IR)气体传感器应用技术的开发。
背景技术：
为了得到所需任何种类的信息，必须进行物理参数的测量。允许这些测量的设备广义上归类于传感器。术语“传感器”包括很宽范围的技术和设备，其响应物理刺激(即光、热、声、压力、磁力或特别的运动)，并传输所得的脉冲，通常用于测量或操控。
传感器在许多不同的应用中广泛使用。某些可以象热电偶直接测量一样简单，或象全天候成像系统那样复杂。无论传感器多么复杂，它和物理环境的相互作用产生某种信号，这种信号最终产生所要的信息。
在多种实例中，传感器技术已经成为基本的启动技术(enablingtechnology)。大量的应用促进了对传感器兴趣的快速增长，例如，血液中选定化合物的分析，其中传感器可以巨大的公众利益。
另外，传感器在安全相关领域尤其重要，其应用范围包括从飞行器完善性的评价到火灾安全性的监测。这些不同应用中的共同研究和技术包括对感兴趣的量如浓度、温度或热性能的光谱信号的解释。
例如，对测量二氧化碳浓度水平的气体测量平台的市场需求，正在促进二氧化碳技术活动的增加，因为它部分应用于了解和检测通风量及室内空气质量(IAQ，Indoor Air Quality)。控制建筑物通风量的规范和标准，例如ASHRAE(American Society of Heating Air Conditioning and RefrigerationEngineers，美国供暖空调和冷藏工程师协会)标准62-99，已经制定了根据每个人的室外空气需求的最小体积。
因为每个人通常呼出可预知量的二氧化碳，所以其应用之一是利用这个参数来检测人口数。二氧化碳浓度的增加或减少可以指示室内区域的进出。
另外，因为室外二氧化碳浓度非常低并保持不变，所以室内测量还可以对室内的人口数，及为稀释污染物浓度而要引入的低浓度室外空气的量提供动态测量。因此，空间中的二氧化碳测量可用来检测和控制空间内每个人的通风率。
因而，尽管二氧化碳不是室内空气质量的直接测量，但是有潜力成为有效通风量(机械通风量加渗透)的极好检测。通常，二氧化碳浓度越高，通风量越低。换句话说，当室内二氧化碳浓度非常高(即高于1800ppm)且通风量较低(低于7cfm/人)时，这些条件会使污染物累积，引起刺激和不适。
测定二氧化碳浓度水平的仪器是强有力的设备，其可以用于家庭、办公场所、学校和其它商业环境。然而，其可行性应用受到制造和其它成本，以及健康、安全、质量和其它问题的限制。
例如，在健康和安全应用方面，氧传感器已经用来探测氧的消耗。然而，氧传感器不仅昂贵，而且通常需要定期更换或再标定。因此，需要有一种便宜的、可供选择的氧消耗的探测方法。
在汽车工业方面，对于改善汽车质量、安全和舒适性的二氧化碳传感器技术的需求也在日益增加。例如，众所周知，进入引擎的助燃空气中的二氧化碳浓度可以用来确定循环引入至引擎之助燃空气中的废气量。这是因为引擎废气中的二氧化碳浓度远远高于大气中的二氧化碳浓度(即9％对350-550ppm)。
然而，用于引擎中各种气体的常规传感方法采用直接暴露于所要探测气流的现场传感器。把这些类型的传感器暴露于恶劣的引擎环境，特别是高温，将会削弱探测的质量和结果。这样，需要有一种可供选择的探测方法，以测定二氧化碳的浓度，其既可以承受引擎中的恶劣环境又能得到准确的测量。
在汽车工业中对驾驶员同等重要的是将传感器安装在汽车产品中，其有助于延长人的生命和提高安全性。例如，需要探测汽车行李箱内是否有人存在，以避免无意的或意外的密闭造成人的死亡。
在传感器再标定领域，对具有自动标定模式性能特点的传感器的需求日益增加，该传感器具有快速的再标定时间，能提供稳定的、无错的读数。
因此，需要一种便宜的传感器技术控制装置用来作为二氧化碳浓度水平特征的指示。另外，也需要控制装置适合(即是能标准化的)许多不同的应用。

发明内容
本发明在很大程度上满足了上述的需求和其它需求，其包括非常可靠的测定气体(如二氧化碳)的浓度水平的方法。
更具体地，本发明的实现利用了气体测量准则，该准则基于用光学方法测量二氧化碳浓度的变化率和其偏差。因为二氧化碳的惰性本质，光学方法是测量二氧化碳最准确、最可靠的方法，二氧化碳很少和其它气体发生化学反应，很难用取决于物理或化学反应的传感器可靠地测量。
一方面，本发明采用一种测量氧消耗的方法，该方法利用二氧化碳的变化率作为空气中氧消耗量或氧置换量的替代指示物。氧消耗可以两种实例之一的方式测量。
在第一实例中，如果氧被二氧化碳所置换，自然的结果是二氧化碳必须升高到很高的浓度才能置换大量的氧(例如高于30,000ppm或3％的CO2)。
相反地，在第二实例中，如果氧被另一种气体所置换，则结果是二氧化碳的浓度最终会降低至低于350-450ppm的正常大气水平。例如，如果二氧化碳浓度的下降速度在24小时或更短时间内降低至低于300ppm，那么这种降低即可合理地表示氧消耗，并触发警告或控制。
如果给定已知的空间体积，则可以建立更准确的控制水平。同样，如果变化率超出可以预期的由占有者产生的正常速度，也可以利用二氧化碳的变化率。
另一方面，本发明在汽车或柴油引擎中配置了遥控的二氧化碳传感器，以便测量和控制到柴油引擎的废气再循环(EGR)。采用ERG技术，可以降低某些污染物如氮氧化物(NOX)的排放，进而满足EPA或其它环境要求。
为了维持引擎的最佳运行条件，同时减少NOX等的排放，再循环至引擎进气中的废气与引入引擎的外部新鲜空气的比率必须相对不变。维持这个比率可能是困难的，因为引擎运行速度和相应的引擎助燃空气的需求量在不断地变化。
该比率可以随引擎的设计而变化，但EGR对新鲜空气的比率通常为大约20-25％。由于外部空气具有非常低的浓度，而引擎废气具有非常高的浓度(即9-12％体积)，所以混气室中的二氧化碳浓度可以提供外部空气和EGR混合比的指示，并可用来维持合适的EGR比。该方法采用取样方法以测定二氧化碳的浓度。
在该方法中，取样导管安装在引擎的预燃混气室中，并将气体引至远处的二氧化碳传感器。该室是废气与外部空气在进入引擎内燃烧之前混合的区域。该室可以在引擎的内部，也可以作为配件部分附着在引擎上。
取样导管足够长，以容许气体样品额外地冷却，进而使取样气体的温度低于50摄氏度，但是不能太长从而显著地延迟响应时间。预燃混气室的气体取样可以通过该室(例如1个大气压或更大)与引擎周围环境压力的压差来完成。
任选地及可供选择地，需要时，该取样方法可以除去颗粒以便于控制，这可能需要过滤。另外，降低样品的温度，使得复杂性更小并且可以采用更便宜的二氧化碳传感器技术，因为消除了在高温环境下运行的部件和标定。
如果采用条件取样，本发明的该方面还具有另一个特征和优点，因为它使得其它气体如NOX的测量更容易，所述其它气体在温度低于50摄氏度时用光学方法更容易测量。
第三方面，本发明采用二氧化碳浓度水平的变化率表示汽车行李箱内是否有人存在。存在若干其它的二氧化碳来源，其为必须加以考虑的因素，因为这些来源可能会影响精确的二氧化碳传感器读数。两种主要的来源是(1)泄漏到汽车行李箱中的二氧化碳废气；及(2)为了有意激活传感器而故意注入汽车行李箱中的二氧化碳；也许是为了自动打开汽车行李箱。
为了预防上述两种情况的发生，优选本发明的二氧化碳传感器及其报警/控制逻辑的配置可识别一个或多个人被困在汽车行李箱中时的二氧化碳变化率。
人产生的二氧化碳量是人的活动量和身体大小的函数。这样，基于变化率数据，控制逻辑中的作用/控制点是可以计算的，所述变化率数据包括，例如，对给定的区域或活动水平，二氧化碳产生率的可能范围。控制逻辑中的作用/控制点也可以基于变化率数据进行计算，该计算包括，例如汽车行李箱的体积；假定的汽车行李箱气体渗漏率；及占据者的年龄。
优选这些计算提供二氧化碳变化率的范围，在该变化率范围内，可以合理的准确度确定占据者在汽车行李箱中。如果所测得的汽车行李箱中的变化率落入所计算的范围内，则可以激活所需的控制或报警方案。控制或报警方案可以包括指示灯、蜂鸣器、汽车行李箱的打开、闪烁灯、发声的喇叭等。如果检测到可疑的二氧化碳浓度超出了所需或预定的探测范围，则可以激活另一可供选择的指示器。
第四方面，本发明提供二氧化碳传感器的自动标定模式。标定是基于使用标定用的调零气体(zero gas)。该方法除了用于二氧化碳传感器外，也可用于其它的红外传感器。
假定大气中二氧化碳浓度一般为350ppm或更高，且空间中二氧化碳浓度是逐渐变化的，则根据本发明该方面的二氧化碳传感器被设计成可识别独特的二氧化碳浓度变化率的形式，这种独特的二氧化碳浓度变化率代表一种零点标定程序。一旦检验到这种独特的形式，传感器就会触发，从而进入标定模式，并根据标定模式中所要测量的二氧化碳浓度重置其标定。
在优选实施方案中，该独特形式可以包括在大约15到30秒内，传感器读数有200-300ppm或更大的显著下降。另一独特的形式可以包括在随后的30秒内读数稳定，这表明标定气体恒定地流向传感器。任选该形式激活传感器的标定模式。只要在标定期间(比如1到5分钟)二氧化碳浓度保持恒定，则可以根据正在测量的相同的气体，将传感器本身标定到零点。
为了更好地理解本发明的下列详述，进而更好地评价本发明对现有技术的贡献，已经相当宽泛地概述了本发明的更重要的特征。当然，本发明还有另外的特点将在下面进行描述，并将构成所附权利要求书的主题。
在这一方面，在详细说明本发明的至少一个实施方案之前，应该理解，本发明并不限于其申请文件中的结构细节，也不限于下面的详述及附图中所述的部件排列。本发明可以其它方式实施，并且能够以多种方式实现。另外，还应该理解，这里及摘要中所使用的措辞和术语是为了描述的目的，而不应被认为是限制。
同样地，本领域的技术人员应该理解，本公开所依据的概念可以容易地用作实施本发明的若干目的的其它结构、方法和系统的设计基础。因此，重要的是，在不脱离本发明的精神和范围的条件下，权利要求书被认为是包括这种等效的结构。


图1是根据本发明的变化率方法的二氧化碳浓度值对时间的曲线图。
图2是根据本发明一方面确定空间中是否有人存在的判定逻辑流程图。
图3是使用本发明的模拟模型的变化率方法的偏差，确定氧消耗条件的判定逻辑流程图。
图4是根据本发明另一方面的二氧化碳传感器自动标定模式的判定逻辑流程图。
图5是引擎室的透视图，其采用根据本发明另一方面二氧化碳传感器测量和控制废气到柴油引擎的再循环。
具体实施例方式
大气中存在二氧化碳，但通常浓度很低，即从350ppm到450ppm。人是建筑物内二氧化碳的主要贡献者，而且如果空间内通风差，人可贡献足够的二氧化碳，使其浓度上升高达3000ppm。二氧化碳的浓度水平可能会更高，但如此高的浓度在正常环境下是不正常的。
空间中二氧化碳浓度的某些特征可以指示健康-和/或安全-危险的状况。这些特征包括绝对阈值水平的实现，与另一活动一同发生的二氧化碳浓度的明显增加，或一段时间内二氧化碳浓度的变化率。
本发明的气体测量技术，采用变化率的概念测定空间中气体的浓度，其可应用于多种不同的实际生活中。不管采用变化率法作为唯一标准，还是采用变化率与其它测量技术的组合，该基本原理总是有效的。
本发明的一个方面是运用变化率作为唯一准则，在家庭中做示例。例如，对于居住在住宅内的多数普通人，模拟研究表明，人贡献的二氧化碳浓度将导致每分钟少于5ppm的二氧化碳浓度变化率。
相反，类似的模拟研究表明，如果将炉子烟囱(通常包含90,000到120,000ppm的二氧化碳)里的烟直接排进建筑物内，将会贡献每分钟20～100ppm或更多的二氧化碳浓度上升率。这样，根据测量的位置和密闭空间的体积，二氧化碳浓度的上升率就是存在燃烧烟雾等的准确指示。
值得注意的是受控燃烧过程，比如炉子，在运作期间将提供相对稳定的二氧化碳浓度变化率。这与非受控的燃烧相反，由于非受控燃烧面积的增加，其会稳定地增加二氧化碳浓度的变化率。
根据空间的体积，二氧化碳浓度的上升率也可以准确地指示燃烧渗漏。例如，二氧化碳浓度的上升率超过每分钟30到50ppm，则表示炉子或壁炉燃烧产物渗漏到房屋的居住空间中。这类测量通常可以在房屋的居住空间、炉子间、杂物间或者房屋旁边的车库中进行。可供选择地及任选地，可以将大约每分钟25ppm的二氧化碳浓度上升率阈值，作为指示通风不当的标准。
根据本发明的第一方面，用二氧化碳浓度的变化率作为指示空间中存在一个或多个人的精确标准。该标准也可以用于检测密闭容器中所包含大约人数，其中可能有偷渡者。另外，如果这个空间是汽车的行李箱，避免困在汽车行李箱中的人因过失或其它原因而死亡是本发明另一个有益的应用。
更具体地，为了确定二氧化碳浓度变化率的特征，本申请任导出了模拟模型，该模型在计算一段时间内二氧化碳的变化率时，考虑了多个因素，这些因素包括空间体积，空间空气渗漏以及，如果有的话，可能进入该空间的其它二氧化碳来源。
模拟模型考虑的另外一系列因素是人的二氧化碳产生率。人的二氧化碳产生率与人的大小，包括年龄，和活动水平有关。例如，一个成年人(即年龄14-65岁)在休息方式时通常产生固定在大约每分钟0.25升的二氧化碳。当人隐藏在狭窄的空间中时，二氧化碳产生率可能在这个范围。对于一个被锁在汽车行李箱的人，活动水平会更高，因此，产生率将会在每分钟0.5到1.5升的范围。
在本发明的模拟模型中采用的变化率方法的计算中考虑了二氧化碳随时间的增加，例如(1)空间中的人数，以及他们的预期年龄和活动水平；(2)空间体积；及(3)任何自然或机械通风方法，这些方法可用外部空气稀释空间浓度。这些关系遵从下面的方程Ct＝[(Ct-1+N/V-CoA)(1-A/V)+COA式中Ct＝t时刻的二氧化碳浓度(ppm)；Ct-1＝前一时刻的二氧化碳浓度(ppm)；
COA＝外部空气中的二氧化碳浓度(ppm)；N＝占据者的二氧化碳产生率(cfm)；V＝空间体积(cu.ft.)；A＝进入空间中的稀释空气的体积。
利用上式，可以得到一系列可能的/所需的情形下的变化率图，所述情形包括在空间中存在一个或多个人。当确定了上述一种或所有情形的变化率数据时，就可以给出二氧化碳浓度值的范围，用以指示给定的汽车行李箱或密闭空间中可能的二氧化碳变化率水平。
例如，可以就空间体积，活动水平，外界二氧化碳浓度和/或通风量的变化，通过计算二氧化碳浓度的下限和上限，即可得到该范围。将二氧化碳浓度值对时间作图，即得到图1。上下界限值之间的区域被描述为报警区，其中当二氧化碳浓度水平落入该区域时，一个或多个报警方案被激活。
现在参考图2，其为判定逻辑流程图，利用本发明的模拟模型的变化率方法，描述了确定空间中有人存在的过程。
正如前面所讨论的，该过程始于空间中公认的渗漏条件的确定(步骤20或S20)。在一个实施方案中，该空间包括汽车的行李箱。在另一个实施方案中，该空间可以包括集装箱等。举例来说，如果该空间是汽车的行李箱，则测定渗漏到汽车行李箱中二氧化碳废气。
一旦测得“正常”的渗漏，下一步就是测定或计算所有其它适当的进入该空间的二氧化碳渗漏(S22)。例如，其它适当的渗漏情况中可能包括故意注入汽车行李箱的二氧化碳，因为可能故意注入二氧化碳，以便激活传感器打开汽车行李箱。其它这类可能的情况也应测定。
为了避免这些及其它可能情况的发生或者防止因这些可能情况引起的不必要的假报警，优选如此配置警告/控制逻辑，使其包括这些可能的和/或不受欢迎的情况。本质上，安装警告/控制逻辑是为了识别代表一个或多个触发值的二氧化碳浓度变化率(S24)，例如当一个或多个人被困在汽车行李箱或密封空间中时的二氧化碳浓度变化率。
在优选实施方案中，该识别部分是利用一个或多个作用/控制点来实现的，该作用/控制点是根据变化率数据计算出来的。变化率数据包括基于例如汽车行李箱体积信息的计算结果；汽车行李箱空气渗漏率的假设；二氧化碳产生率(如每分钟的呼气数据)；假定范围或活动水平(如低-高活动水平呼气/每分钟数据)的二氧化碳产生率的可能范围；及占据者的年龄(如成人-小孩)。
这些计算优选地提供了二氧化碳变化率标准，用于以合理的精确度测定空间中二氧化碳的变化率(S26)及最终确定是否有人在汽车行李箱或密闭的空间中。
如果空间中的二氧化碳浓度变化率水平落入所计算的范围(即触发范围)之外(S28)，则重复该过程。然而，如果二氧化碳浓度变化率落入触发范围内，则激活一个或多个控制或报警方案(S30)。
在优选实施方案中，如果在汽车行李箱或密闭空间中检测到至少大约每分钟50ppm的二氧化碳变化率，则启动警报。警报可以是指示灯。
在所需时限内产生报警信号所需的变化率触发值是可变的，而且与空间体积紧密相关。例如，可以使用控制或报警方案，以便在仅检测到二氧化碳变化率时不触发警报，但是一旦在连续的多个时间段探测到二氧化碳的变化率，则启动警报。例如，除非在两个或多个甚至更多(例如五个或更多)的时间段探测到二氧化碳的变化率，才触发报警信号，这样就可以进一步减少误报警的可能性。
可供选择地和任选地，对于不同的触发值产生不同的报警信号。例如，如果探测到大于约每分钟5ppm的变化率，则产生初级报警信号；如果探测到大于约每分钟10ppm的变化率，则产生二级报警信号；如果探测到大于约每分钟25ppm的变化率，则产生三级报警信号。每种报警信号都可以采用蜂鸣器，打开汽车行李箱，闪烁灯光，发声喇叭等形式。
有声报警信号在解释为何产生报警信号时也是有价值的。例如，如果探测到可疑的二氧化碳变化率值超出汽车行李箱探测范围，激活一个很低声音的报警信号指示低的二氧化碳浓度存在。
在本发明的另一方面，上述的变化率概念也被用来指示氧消耗的情况。现在参考图3，其为利用本发明的变化率方法的偏差探测氧消耗情况的过程的流程图。本文中的构思是采用升高至高于或降低至低于指示氧置换水平的二氧化碳浓度变化率。
该过程始于到空间中所有相关的二氧化碳渗漏情况的确定(S40)。所述空间包括各种密闭空间，例如房屋中的一个房间，办公或商业楼，音乐厅等。相关渗漏情况是可用户定义的(user-definable)和可情形定义的(situation-definable)。
下一步是测定指示氧置换的二氧化碳浓度变化率的水平(S42)。例如，如果氧被二氧化碳所置换，则二氧化碳必须上升到很高的浓度(如＞30,000ppm)才能明显地表明置换了大量的氧。
相反，可供选择地，优选二氧化碳浓度如果以低于350～450ppm的正常大气水平的速率降低，则表示氧被其它气体所置换。低于这些水平的任何一致和持续的浓度降低均表明二氧化碳被置换。这种情况下，二氧化碳充当空间中氧消耗量或置换量的代用指示。
随后一步是测定空间中二氧化碳浓度的变化率(S44)。应当注意到，上述步骤无需严格地以所讨论的顺序进行，只要各种测定均在步骤46(S46)之前进行，步骤46是查询空间中二氧化碳浓度的变化率是高于还是低于二氧化碳变化率的水平。
还可以配置一种警告/控制逻辑，以便识别二氧化碳变化率范围或者指示氧置换的阈值水平。变化率数据可以包括以下方面空间体积的信息；空气渗漏率的假设；假定范围或活动水平的二氧化碳产生率；及占据者年龄。
而且，正如前面所讨论的，一旦探测到不希望的上升或降低，任选地启动警告或控制警报(S48)。警告或警报可以是可视的或有声的信号形式。
对于已知的空间体积信息，可以建立更准确的控制水平。空间体积是变化率计算中的关键因素。同样，如果二氧化碳浓度变化率超出了人产生的正常变化率，也可以利用二氧化碳浓度的变化率。
再一方面，本发明提供了二氧化碳传感器的自动标定模式。二氧化碳或其它红外传感器的自动标定基于使用调零气体的标定。参考图4，该构思是将调零气体注入传感器(S52)，在低于给定的或所希望的传感器的工作基线(S50)下，寻找二氧化碳浓度的显著下降(S54)(大气中二氧化碳浓度通常不可能低于350ppm)。优选调零气体不是通常由传感器测试的气体，如氮。
可以根据需要确定所述的显著下降。在优选实施方案中，该下降可以确定为在5分钟时间内的下降200ppm或更多。换句话说，如果在指定的或所希望的时间内下降超过200ppm(S56)，则配置具有微处理器驱动的开关的传感器，合上开关使传感器自动地进行再标定。本质上，在5分钟内传感器读数的显著下降将指示调零气体，且传感器会将该读数重新标定为零点。
在另一个实施方案中，可规定该显著下降为在约15到30秒内传感器的读数为约200～300ppm的范围或更大。可供选择地和任选地，触发条件可以包括读数在随后的30秒内稳定，表明标定气体恒定地流向传感器。这种方式可以任选地激活传感器的标定模式。倘若在标定期间(如1～5分钟)二氧化碳浓度保持稳定，则传感器本身可以根据所要测量的相同的气体再标定到零点。
也可以任选地进行一个诊断程序，以确定在一段时间如1分钟内读数的稳定性。优选地，测量读数的偏差不应超过传感器的背景噪声。
在本发明的另一方面，可以在引擎预燃混气室10的循环气中测量二氧化碳浓度的变化率。如图5示出了简化的混气室10，其包括那些容易实现本发明的部件。
取样导管12安装在引擎的预燃室10中，从预燃室10中导引气体。在混气室10中，废气和外部空气在引入引擎(未示出)燃烧之前混合。同样，混气室10也可以布置在引擎内或作为配件附着在引擎上。
取样导管12的长度很重要。在优选的实施方案中，取样导管12足够长，以允许取样气体额外地冷却，使得取样气体的温度低于50摄氏度，但是也不能太长，进而造成显著的响应时间延迟。取样气体借助于混气室10(即1个大气压或更大)与引擎周围的大气压差通过导管12。
二氧化碳传感器14配置在远离混气室10的取样导管12上。通过这种布置，尽管引擎环境恶劣，也可以准确地测量供给引擎的预燃气体中的二氧化碳浓度。
可供选择地和任选地，该布置在需要时可以用于除去空气中的颗粒，这可能需要过滤。另外，如果样品温度可以降低，则可以使用不复杂的因而更廉价的非温度敏感的二氧化碳传感器技术，因为不需要在高温环境下工作的部件和标定。
而且，在使用条件取样的情况下，本发明的这种布置可以更容易地测量其它气体，例如氮氧化物(NOX)，其温度低于50摄氏度时用光学技术更容易测量。就是说，废气中NOX浓度的计算可以根据在混气室10中测得的NOX以及引入混气室10的由二氧化碳浓度计算出来的废气再循环(EGR)百分比来确定。换句话说，保持一定量的EGR百分比，NOX的浓度能够保持不高于一定的浓度。
应当认识到，在二氧化碳浓度变化率的测量中，无需测量绝对浓度。重点是浓度的相对变化。为了降低成本，在实施本发明的实施方案时，可以考虑使用无色散的红外(NDIR)传感器作为二氧化碳传感器。NDIR探测器很好地响应二氧化碳，与电化学探测器相比，其具有更好的平均灵敏度和更长的寿命。
因此，也可以使用依赖于比例技术的二氧化碳探测器，确定什么时候二氧化碳的变化率超过了所希望的浓度。有关NDIR中所用的比例技术的描述参见US 5,026,992，其公开内容在此引入作为参照。
上述的说明及附图仅用于阐述实现本发明的目的，特征和优点的优选实施方案，这并不意味着本发明仅限于此。本领域的技术人员应该显而易见的是，在不脱离后面权利要求书所限定的本发明的构思和范围的情况下，可以对本文中所描述的实际概念作进一步的修饰和改变。
例如，应当能够设计一种简单的装置，用来实施本发明，其包括各种逻辑选择和/或是可编程的，以复位或修正这些逻辑选择。同时，报警信号也可采用多种形式中的任何形式，比如有声的或可视的警告。
或者报警信号是传送到能对报警信号有反应的设备的电信号。这样，例如，报警信号的产生可以触发另一个事件，比如关闭汽车的引擎或改变汽车引擎的运行。可选择地，另一设备或过程可被触发运行以去除空气颗粒。
从上述详细说明中可以看出本发明的很多特性和优点，因而，打算通过所附的权利要求书覆盖这种落入本发明的构思和范围内的所有特征和优点。此外，由于本领域的技术人员可以容易地做大量的修饰和更改，所以本发明不仅限于所图示和描述的具体构造和操作，因此，所有可能采取的适当修改及等价物都包含在本发明的范围内。
权利要求
1.二氧化碳传感器的自动标定模式，该模式包括(a)测定传感器工作的基线二氧化碳浓度值；(b)向所述传感器中注入调零气体；(c)在预定的时限内，确定在基线值以下是否发生至少一个二氧化碳浓度值的下降；以及(d)当所述二氧化碳浓度下降发生时，激活所述传感器的再标定。
2.根据权利要求1的标定模式，还包括识别预定的二氧化碳浓度变化率。
3.根据权利要求2的标定模式，进一步包括一旦识别到所述预定的变化率，则根据所测量的二氧化碳浓度，重置传感器的标定。
4.根据权利要求1的标定模式，其中所述测定传感器工作的基线二氧化碳浓度值的步骤是可用户定义的。
5.根据权利要求1的标定模式，其中所述在给定时限内确定二氧化碳浓度下降的步骤是可用户定义的。
6.根据权利要求1的标定模式，其中所述下降在5分钟的时限内为200ppm。
7.根据权利要求1的标定模式，其中所述下降包括在15～30秒的时限内200～300ppm的范围。
8.根据权利要求1的标定模式，其中所述在5分钟时限内传感器读数的下降表示调零气体，再标定传感器使所述读数为零。
9.根据权利要求1的标定模式，其中所述激活再标定的步骤包括利用微处理器驱动的开关重置传感器的标定。
10.根据权利要求1的标定模式，进一步包括在另一预定的时限内，执行诊断程序以确定一个或多个传感器读数的稳定性。
11.根据权利要求1的标定模式，进一步包括当发生激活再标定步骤时，激活报警方案。
12.根据权利要求11的标定模式，其中所述激活报警方案包括激活可视和有声警报中的至少一种。
13.根据权利要求11的标定模式，其中所述激活报警方案的步骤包括在单独发生传感器重新标定时激活可视和有声警报中的至少一种。
14.根据权利要求11的标定模式，其中所述激活报警方案的步骤包括在所述下降之后读数稳定30秒时激活可视和有声警报中的至少一种，所述稳定读数表示标定气体恒定地流向所述传感器。
15.根据权利要求1的标定模式，其中所述传感器中要测量的二氧化碳浓度读数的变化不超过所述传感器的背景噪声。
16.根据权利要求1的标定模式，其中所述调零气体是氮气。
全文摘要
一种基于调零气体(zero gas)的二氧化碳传感器的标定模式。该传感器被设计成能够识别独特二氧化碳浓度变化率的形式，所述独特的二氧化碳浓度变化率通常代表一种零点标定程序。该方法可用于其它的红外传感器。
文档编号G01N33/00GK1514936SQ02811752
公开日2004年7月21日 申请日期2002年4月23日 优先权日2001年4月27日
发明者迈克尔·B·谢尔, 迈克尔 B 谢尔 申请人:爱德华兹系统技术公司