专利名称：气体浓度检测方法及用于此的气体浓度检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及能够检测发出恶臭的气体的浓度的气体浓度检测方法及气体浓度检 测装置。
背景技术：
在代社会中，由于持续的产业化和城市化而导致环境污染源的增大，因此对于环 境技术不断地进行研究并对环境产业持续地进行投入。在这种状况下，用于事先感知并预 防作为环境污染源的有害气体的半导体型气体传感器不断得到改善，以应对各种因素。与 此同时，还公开有针对开发的气体传感器的性能评价方法和从感知的输出信号数据推算气 体的浓度(C)的方法。通常使用的半导体型气体传感器的性能评价是作为气体注入气体传感器之前的 输出值的电压(Vair)或电阻(Rair)与注入气体之后的输出电压(Vgas)、电阻(Rgas)或者 电阻变化(Rx)的比例式，具有如下的关系式。数学式1S = Vair/Vgas, S = Vgas/Vair, S = Rair/Rgas, S = Rgas/Rair数学式2S = (Vair-Vgas)/Vair, S = (Vair-Vgas)/Vgas, S = (Rair-Rgas)/Rair, S = (Rair-Rgas)/Rgas数学式3S = Rgas/Rx但是，现有的评价方法仅利用气体注入气体传感器之前的输出值(Vair、Rair)与 注入气体之后的输出值(Vgas、Rgas、Rx)的单纯的比例式来评价气体传感器的性能，因此 通常由于随着检测环境而变化的初始输出值，无法客观地评价气体传感器的性能。而且，在 气体传感器的制造过程中，由于所有气体传感器的电阻值不一致，因此存在每个气体传感 器具备不同的输出特性的问题点。即，注入气体前后的比例式表现为各式各样的值，因此无 法使用统一的性能评价方法。而且，在以一定的周期反复注入待测气体时，每个瞬间的气体 传感器的输出值都不相同，因此存在作为气体传感器的主要的必要条件的灵敏度再现性显 著减少的问题。虽然半导体型气体传感器的输出特性主要决定于气体传感器的初始电阻值(RS) 和所注入的气体浓度(C)，但是现有方法中没有以所述主要因子(RS、C)来明确说明输出特 性。由于所述初始电阻值(RS)是无法在制造阶段知道的值，因此虽能够通过解释气体传感 器的电气输出信号来推测注入的气体浓度(C)，但由于没有针对输出特性明确地定义，在推 测气体浓度(C)时面临着诸多困难。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的在于提供能够更加准确地检测出气体浓度的气体浓度检测方法及气体浓度检测装置。为了达到目的，本发明提供的气体浓度检测方法包括气体注入步骤S20，向布置 有气体传感器313的空间注入待测气体；第一输出电压获取步骤S30，随着所述待测气体的 注入时间的流动，检测作为串联于所述气体传感器313的负载电阻&两端之间的电压的输 出电压\，从而获得作为根据所述待测气体注入时间的流动的所述输出电压\的第一输出 电压；气体吸附量计算步骤S40，基于所述第一输出电压计算作为所述待测气体吸附于所 述气体传感器313的量的气体吸附量；以及气体浓度计算步骤S50，利用所述气体吸附量计 算在所述气体注入步骤S20所注入的所述待测气体的浓度。本发明中，在所述气体注入步骤S20之前还可以包括向布置有气体传感器313的 空间注入第一无臭空气的第一无臭空气注入步骤S10。本发明中，还可以包括第二无臭空气注入步骤S60，执行所述气体吸附量计算步 骤S40之后，向布置有气体传感器313的空间注入第二无臭空气；第二输出电压获取步骤 S70，随着所述第二无臭空气的注入时间的流动，检测所述输出电压\，从而获得作为根据 所述第二无臭空气注入时间的流动的所述输出电压\的第二输出电压；气体脱附量计算步 骤S80，基于所述第二输出电压计算作为所述待测气体脱落于所述气体传感器313的量的 气体脱附量；以及传感器性能判断步骤S90，通过比较在所述气体吸附量计算步骤S40计算 出的所述气体吸附量与在所述气体脱附量计算步骤S80计算出的所述气体脱附量，判断所 述气体传感器313的性能。在本发明中，注入所述第二无臭空气的时间可以比所述气体注入步骤S20中的注 入所述待测气体的时间更长。在本发明中，所述气体吸附量计算步骤S40还可以包括第一输出电压变动率获 取步骤S42，基于所述第一输出电压获取作为根据所述待测气体注入时间的流动的所述输 出电压\的变动率的第一输出电压变动率；第一输出电压变动率累积值获取步骤S44，基 于所述第一输出电压变动率获取作为根据所述待测气体注入时间的流动而累积的所述第 一输出电压变动率的值的第一输出电压变动率累积值。在本发明中，所述气体脱附量计算步骤S80还可以包括第二输出电压变动率获 取步骤S82，基于所述第二输出电压获取作为根据所述第二无臭空气注入时间的流动的 所述输出电压\的变动率的第二输出电压变动率；第二输出电压变动率累积值获取步骤 S84，基于所述第二输出电压变动率获取作为根据所述第二无臭空气注入时间的流动而累 积的所述第一输出电压变动率的值的第一输出电压变动率累积值。在本发明中，所述气体浓度计算步骤S50可以包括从所述气体吸附量与所述待测 气体浓度之间的特性关系式导出所述待测气体的浓度的步骤。在本发明中，所述特性关系式可以通过作为针对多个待测样品气体所检测的所述 气体吸附量的样品气体吸附量与所述待测样品气体的浓度之间的回归分析法得出。为了达到目的，本发明提供的气体浓度检测装置包括气体传感器；气体注入装 置100，以用于向布置有所述气体传感器313的空间注入待测气体；气体吸附量计算单元 411，随着所述待测气体的注入时间的流动，检测作为串联于所述气体传感器313的负载电 阻&两端之间的电压的输出电压\，以计算作为所述待测气体吸附到所述气体传感器313 的量的气体吸附量；以及气体浓度计算单元420，基于所述气体吸附量计算单元411所计算的所述待测气体的吸附量计算从所述气体注入装置100注入的所述待测气体的浓度。在本发明中，所述气体吸附量计算单元411获取作为根据所述待测气体注入时间 的流动的所述输出电压\的第一输出电压，并基于所述第一输出电压获取作为根据所述待 测气体注入时间的流动的所述输出电压\的变动率的第一输出电压变动率，由此基于所述 第一输出电压变动率获取作为根据所述待测气体注入时间的流动而累积所述第一输出电 压变动率的值的第一输出电压变动率累积值，并基于所述第一输出电压变动率累积值计算 所述气体吸附量。本发明中，可以包括无臭空气注入装置200，用以向布置有气体传感器313的空 间注入无臭空气；气体脱附量计算单元412，随着所述无臭空气的注入时间的流动，检测所 述输出电压\，以计算作为所述待测气体脱落于所述气体传感器313的量的气体脱附量； 以及传感器性能判断单元430，比较所述气体吸附量计算单元411所计算出的所述气体吸 附量与所述气体脱附量计算单元412所计算出的所述气体脱附量，以判断所述气体传感器 313的性能。本发明中，所述气体脱附量计算单元412获取作为根据所述无臭空气注入时间的 流动的所述输出电压\的第二输出电压，并基于所述第二输出电压获取作为根据所述无臭 空气注入时间的流动的所述输出电压\的变动率的第二输出电压变动率，由此基于所述第 二输出电压变动率获取作为根据所述无臭空气注入时间的流动而累积所述第二输出电压 变动率的值的第二输出电压变动率累积值，并基于所述第二输出电压变动率累积值计算所 述气体脱附量。在本发明中，所述无臭空气注入装置200可以包括可拆装地设置于构成所述气 体浓度检测装置的外形的盒体1100的下端部，且设置有筛网(mesh)的下侧端露出于所述 盒体1100的下端部，设置有筛网(mesh)的上侧端连接于用于向布置有所述气体传感器313 的空间注入无臭空气的空气通道220的活性炭过滤器210。在本发明中，可包含选择性地连接于所述气体注入装置100和所述无臭空气注入 装置200中的某一个的选择阀V，以用于将所述待测气体和所述无臭空气中的某一个选择 性地注入于设置有所述气体传感器313的空间。在本发明中，所述气体注入装置100可以包括待测气体吸入单元110，设置于构 成所述气体浓度检测装置的外形的盒体1100的外侧，并形成百叶箱结构，以使大气中含有 的待测气体滞留预先设定的特定时间以上；待测气体引导管120，连接于所述待测气体吸 入单元110，以将滞留于所述待测气体吸入单元110的所述待测气体引导至选择阀V ；除尘 过滤器130 ；设置于所述待测气体引导管120之上，用以清除所述待测气体中的灰尘；以及 水分清除装置140，设置于所述气体引导管120上，用以清除所述待测气体中的水分。本发明可以包括构成所述气体浓度检测装置的外形的盒体1100 ；内置所述气体 吸附量计算单元411、所述气体浓度计算单元420、所述气体脱附量计算单元412以及所 述传感器性能判断单元430，且具备用于至少显示包含所达待测气体的浓度的信息的显示 窗440，并设置于所述盒体1100的内部，用以控制所述待测气体的注入时间和所述气体浓 度检测装置的启动(on)及停止(off)的主板(main board)400 ；连接于所述主板(main board)400且设置于所述盒体的内部的无线终端500，以用于向外部传送包含所述待测气 体的浓度的信息，并根据外部信号控制所述待测气体的注入时间以及所述气体浓度检测装7置的启动(on)及停止(off)；在所述盒体110内的温度处于第一设定温度以下时，进行放 热，以使所述盒体1100内部的温度维持预定的温度的加热模块(heating block)610 ；在所 述盒体1100内部的温度处于第二设定温度以上时，将所述盒体1100内部的空气排出到外 部而使所述盒体1100内部的温度下降，由此使所述盒体1100内部的温度维持预定的温度 的送风扇(fan)520 ；用以将大气中的空气引入所述盒体1100内部的外气流入单元630 ；用 以将所述盒体110内部的空气排出到大气中的内气排出单元640。在本发明中，所述气体浓度计算单元420可以利用所述气体吸附量与所述待测气 体的浓度之间的特性关系式获取所述待测气体的浓度。在本发明中，所述特性关系式可以通过作为针对多个待测样品气体所检测的所述 气体吸附量的样品气体吸附量与所述待测样品气体的浓度之间的回归分析法得出。综上所述，通过本发明的技术方案能够得到以下的效果。首先，基于吸附到气体传感器的气体的吸附量计算气体浓度的方式，即使浓度增 加及反复的次数增多，也能够呈现低的相对标准偏差，因而具有再现性优秀的优点。本发明中，注入无臭空气的无臭空气注入步骤在注入待测气体之前实施，因此具 有能够清除粘附在气体传感器上的污染气体的优点。而且，在注入无臭空气时，能够检测 脱落于气体传感器的感知表面的气体量，由此具有可以逆推出平时的空气的污染程度的优 点ο而且，通过比较吸附量以及脱附量，具有能够评价气体传感器的性能的优点。
图1为简要示出第一实施例的主要部分的结构的方框图；图2为用于说明图1中的部分气体传感器的连接状态的侧视图；图3为感知表面垂直设置于传感单元的通道的电化学式感知传感器的布置图以 及该传感器的传感器层析曲线图；图4为感知表面垂直设置于传感单元的通道的电化学式感知传感器的布置图以 及该传感器的传感器层析曲线图；图5为第一实施例的简要的构成图；图6为第二实施例的流程图；图7为第一输出电压的曲线图以及第二输出电压的曲线图；图8为第一输出电压变动率的曲线图及第二输出电压变动率的曲线图；图9为第一输出电压变动率累积值的曲线图及第二输出电压变动率累积值的曲 线图。主要符号说明100为气体注入装置，110为待测气体吸入单元，120为待测气体引 导管，130为除尘过滤器，140为水分清除装置，200为无臭空气注入装置，210为活性炭过滤 器，220为空气通道，313为气体传感器(gassensOr)，400为主板(main board)，411为气体 吸附量计算单元，412为气体脱附量计算单元，420为气体浓度计算单元，430为传感器性能 判断单元，500为无线终端，610为加热器模块(heating block)，620为送风扇(fan)，630 为外气流入单元，640为内气排出单元，1100为盒体。
具体实施例方式以下，参照附图详细说明本发明的实施例。但是，在对本发明进行说明时，对于公知功能或组成的具体说明将被省略，以免混 淆本发明的主旨。第一实施例第一实施例涉及根据本发明的气体浓度检测装置。图1为简要示出第一实施例的主要部分的结构的方框图，图2为用于说明图1中 的部分气体传感器的连接状态的侧视图，图3为感知表面垂直设置于传感单元的通道的电 化学式感知传感器的布置图以及该传感器的传感器层析曲线图，图4为感知表面水平设置 于传感单元的通道的电化学式感知传感器的布置图以及该传感器的传感器层析曲线图，图 5为第一实施例的简要的构成图。参照图1可知，第一实施例包括气体注入装置100、无臭空气注入装置200、气体 传感器单元310、气体量计算单元410、气体浓度计算单元420。参照图1可知，气体传感器单元310包括气体传感器313以及布置有气体传感 器313的传感器单元通道311。气体传感器313可以是在传感器单元通道31上相隔布置且串联的多个气体传感器313-1、313-2.....313-8、313-9。气体传感器313可包含半导体(Semiconductor)型气体传感器、电化学(Electrochemical)型气体传感器以及光离子 (Photo ionization)型气体传感器。参照图1、图2以及图3可知，多个气体传感器313中的气体传感器313-2、313_7、 313-8、313_9为电化学(Electrochemical)型气体传感器，布置于传感器单元通道弯折的 部位，以使气体传感器313的感知表面313a垂直于流体的流动方向。参照图3及图4可知，作为电化学(Electrochemical)型气体传感器的气体传感 器313-2、313-7、313-8、313-9的感知表面313a垂直于流体的流动方向时其感知效率相比 感知表面313a平行于流体的流动方向时更高。这一点可以通过图3及图4的曲线确认。参照图1可知，气体注入装置100是用于将待测气体注入到传感器单元通道311 的装置，无臭空气注入装置200是用于将无臭空气注入到传感器单元通道311的装置。参照图1可知，气体量计算单元410包括气体吸附量计算单元411以及气体脱附 量计算单元412。气体吸附量计算单元411及气体脱附量计算单元412可以是一个相同的直ο气体吸附量计算单元411根据待测气体注入到传感器单元通道311(参照图3)的 时间的流动，检测作为串联连接于气体传感器313的内部电阻的负载电阻&(参照图3)两 端之间的电压的输出电压参照图幻。气体吸附量计算单元411是利用根据待测气体注 入时间的流动而检测的输出电压VJ参照图3)，在待测气体注入的时间内计算作为待测气 体吸附到气体传感器313的量的气体吸附量的装置。对于气体吸附量计算单元411计算所 述气体吸附量的方法将通过第二实施例进行说明。气体脱附量计算单元412根据无臭空气注入到传感器单元通道311(参照图3)的 时间的流动，检测作为负载电阻参照图3)两端之间的电压的输出电压参照图3)。 气体脱附量计算单元412是利用根据无臭空气注入时间的流动而检测的输出电压\〔参照 图3)，在无臭空气注入的时间内计算作为待测气体从气体传感器313脱落的量的气体脱附9量的装置。对于气体脱附量计算单元412计算所述气体吸附量的方法将通过第二实施例进 行说明。参照图1可知，气体浓度计算单元420基于所述气体吸附量和待测气体浓度之间 的特性关系式计算待测气体的浓度。对于气体浓度计算单元420计算待测气体的浓度的方 法将通过第二实施例进行说明。参照图1可知，传感器性能判断单元430通过比较气体吸附量计算单元411所计 算的所述气体吸附量与所述气体脱附量计算单元412所计算的所述气体脱附量，判断气体 传感器313的性能。对于判断气体传感器313的性能的方法将通过第二实施例进行说明。参照图1可知，第一实施例中具备选择性地连接于气体注入装置100和无臭空气 注入装置200中的某一个的选择阀V。通过选择阀V的操作，待测气体和无臭空气中的某一 个将被选择性地注入到传感器单元通道311。由此，在计算待测气体浓度之后，通过操作选 择阀V而注入无臭空气，由此可清洗气体传感器313并进行稳定。据此，可维持气体传感器 313的检测精度，并增大气体传感器313的寿命。为强化对污染的抵抗力以及耐久性，选择 阀V可采用作为非污染物质的铁氟龙以及不锈钢材质。据此，即使长时间使用也不会引发 吸附、腐蚀以及污染等问题。参照图5可知，第一实施例具备构成气体浓度检测装置的外形的盒体1100。所述 盒体1100的前面配备盒体门(door)(未图示)。盒体1100以长时间暴露时腐蚀及受损较 少的不锈钢(Steel Use Stainless, SUS)材质形成。虽然图中没有示出，盒体1100上连接 有用于将盒体1100固定并支撑于外部的支撑架，而在支撑架上还可设置连接到外部的线， 以用于强化该支撑架的固定状态。参照图1及图5可知，无臭空气注入装置200包括设置在用于吸入大气空气的空 气通道220的活性炭过滤器210，以清除大气空气的气味。由此，能够清除大气空气中的气 味。活性炭过滤器210可拆装地设置于盒体1100的下端部，且设置有筛网的下侧端暴露于 盒体1100的下端部，设置有筛网的上侧端连接到用于向设置有气体传感器313的空间注入 无臭空气的空气通道220。根据筛网，活性炭的粉末将不会流入空气通道220。此外，无臭 空气注入装置200还可以由另外的罐体构成，由此直接提供无臭空气。但此时具有增加费 用的问题点。参照图5可知，气体注入装置100具备设置于盒体1100外部的待测气体吸入单元 110，以吸入待测气体。待测气体吸入单元1100形成百叶箱结构，以使大气中含有的待测气 体滞留预先设定的特定时间以上。由此，可以防止大气中含有的待测气体扩散到大气中的 洁净的空气中而导致被稀释到平均浓度以下。在待测气体吸入单元110连接于待测气体引 导管120，以用于将所吸入的待测气体引导至选择阀V(参照图1)。参照图1可知，待测气体引导管120上还可设置用于清除包含于待测气体的灰尘 的除尘过滤器130和用于清除包含于待测气体的水分的水分清除装置140。除尘过滤器130 可包含设置于水分清除装置140的前后侧的第一除尘过滤器130-1以及第二除尘过滤器 130-2。由水分清除装置140所清除的水分通过电磁阀排出到外部。参照图1可知，待测气体引导管120上可设置用于检测流量的流量计150。另外， 流量计150可不设置于待测气体引导管120而设置于传感器单元通道311上。参照图5可知，盒体1100的内部设置有主板(main board)) 400。主板(mainboard) 400上内置有气体量计算单元410(参照图1)、气体浓度计算单元420 (参照图1) 以及传感器性能判断单元430(参照图1)。而且，主板(main board) 400上还具备显示 窗440，以用于至少表示包含气体浓度计算单元420(参照图1)所计算出的待测气体的浓 度的信息。显示窗440上可以显示与意指作为气体传感器313的相对变化值的传感信号 (SENS0RSIGNAL)的SIG、意指空气稀释嗅觉测量法(olfactometry)的恶臭稀释倍数的OU 以及意指空气稀释嗅觉测量法的恶臭强度的OI等相关的信息。而且，显示窗440上还可显 示包含于待测气体的挥发性有机化合物(Volatile OrganicCompound)的浓度、胺(Amine) 的浓度、硫磺(Sulfur)的浓度等。而且，主板(main board) 400还执行控制待测气体的注入时间和所述气体浓度检 测装置的启动(on)及停止(off)的功能。参照图5可知，盒体1100的内部设置有管汇系统(manifold system) 300。管汇系 统(manifold system) 300包括气体传感器310(参照图1)。参照图5可知，盒体1100的内部还设置有无线终端500、加热模块 (heatingblock)610、送风扇(fan)620、外气流入单元630以及内气排出单元640。无线终端500用于将包含待测气体的浓度的信息传送至外部，与主板(main board)400形成信号连接。加热模块(heating block)610是在盒体1100内部的温度处于 第一设定温度以下时放热，由此使内部的温度上升的装置。送风扇(fan)620用于在盒体 1100内部的温度处于第二设定温度以上时，将盒体1100内部的空气排出至外部，由此使盒 体1100内部的温度下降。外气流入单元630是用于将大气中的空气引入到盒体1100内部 的通道。内气排出单元640是用于将盒体1100内部的空气排出至大气中的通道。参照图5可知，盒体1100的外部设置有用于测出在大气中流动的空气的风向的风 向计710以及用于测出在大气中流动的空气的风速的风速计720。第二实施例第二实施例是利用第一实施例的气体浓度检测方法。图6为第二实施例的流程图，图7为第一输出电压的曲线图以及第二输出电压的 曲线图，图8为第一输出电压变动率的曲线图及第二输出电压变动率的曲线图，图9为第一 输出电压变动率累积值的曲线图及第二输出电压变动率累积值的曲线图。参照图6可知，第二实施例包括第一无臭空气注入步骤SlO。在第一无臭空气注入 步骤S10，通过无臭空气注入装置200向作为设置有气体传感器313的空间的传感器单元通 道311注入第一无臭空气。因此，在第一无臭空气注入步骤SlO中，选择阀V选择性地连接 于无臭空气注入装置200。另外，若注入待测气体之前气体传感器313表面吸附有被污染的 气体，则会导致气体传感器313的灵敏度降低，因而存在无法准确测出待测气体的浓度的 问题。由此，在注入待测气体之前注入第一无臭气体，据此清除吸附于气体传感器313的污 染气体，从而能够准确地测出待测气体的浓度。参照图6可知，第二实施例包括气体注入步骤S20。在气体注入步骤S20，通过气 体注入装置100向传感器单元通道311注入待测气体。因此，在气体注入步骤S20中，选择 阀V选择性地连接于气体注入装置100。随着气体注入步骤S20的执行，待测气体吸附于气 体传感器313的感知表面313a。参照图6可知，第二实施例包括第一输出电压获取步骤S30。在第一输出电压获取步骤S30，随着注入待测气体的时间的流动，检测气体传感器313的输出电压\，从而获 取作为对应于待测气体注入时间的流动的输出电压\的第一输出电压。图7的Pl点与P2 点之间的曲线表示在第一输出电压所获取步骤获取的第一输出电压的曲线图。在第一输 出电压获取步骤获取的第一输出电压可以是针对各个气体传感器313-1、313-2、. . . 313-8、 313-9的输出电压\的和或者是其平均值。以下，对于在第一输出电压获取步骤所获取的 第一输出电压是各个气体传感器313-1、313-2、. . . 313-8,313-9的输出电压\的和的情况 进行说明。参照图6可知，第二实施例包括气体吸附量计算步骤S40。在气体吸附量计算步骤 S40，基于第一输出电压计算作为待测气体吸附到气体传感器313的量的气体吸附量。气体 吸附量是待测气体吸附到各个气体传感器313-1、313-2、. . . 313-8,313-9的量之和。参照图6可知，气体吸附量计算步骤S40包括第一输出电压变动率获取步骤S42 以及第一输出电压变动率累积值获取步骤S44。在第一输出电压变动率获取步骤S42，基于第一输出电压获取作为根据待测气体 注入时间的流动的输出电压\的变动率的第一输出电压变动率。图8的Ql点与Q2点之间 的曲线表示在第一输出电压变动率获取步骤所获取的第一输出电压变动率的曲线图。艮口， 第一输出电压变动率可以通过图7的Pl点与P2点之间的曲线的倾斜度表示。在第一输出电压变动率累积值获取步骤S44，基于第一输出电压变动率获取作为 根据待测气体注入时间的流动而累积第一输出电压变动率的值的第一输出电压变动率累 积值。图9的面积Sl为图8的Ql点与Q2点之间的曲线与时间轴所构成的面积，表示待 测气体注入时间段的第一输出电压变动率累积值。由此得到的第一输出电压变动率累积 值表示作为随着气体注入步骤S20的执行而待测气体分别吸附到各个气体传感器313-1、 313-2、. . . 313-8,313-9的量之和的气体吸附量。根据此方法的气体吸附量计算方法被称 为传感器层析面积获取法。参照图6可知，第二实施例包括气体浓度计算步骤S50。在气体浓度计算步骤S50， 利用在气体吸附量计算步骤S40所获取的气体吸附量计算在气体注入步骤S20所注入的待 测气体的浓度。待测气体的浓度利用在气体吸附量计算步骤S40中获取的气体吸附量与待 测气体浓度的特性关系式得出。所述特性关系式可以通过作为针对多个待测样品气体获取 的气体吸附量的样品气体吸附量与所述待测样品气体的浓度之间的回归分析法得出。这种 方法多用于实验统计中，因此省略其详细的说明。参照图6可知，第二实施例包括第二无臭空气注入步骤S60。第二无臭空气注入 步骤S60是在执行气体吸附量计算步骤S40之后或者执行气体浓度计算步骤S50之后执 行。在第二无臭气体注入步骤S60，通过无臭空气注入装置200向设置有气体传感器313的 传感器单元通道311注入第二无臭空气。第二无臭空气可以是与第一无臭空气相同的无臭 空气。另外，在第二无臭空气注入步骤S60中，选择阀V选择性地连接到无臭空气注入装置 200。参照图6可知，第二实施例包括第二输出电压获取步骤S70。在第二输出电压获取 步骤S70，随着注入无臭空气的时间的流动，检测气体传感器313的输出电压\，从而获取 作为对应于无臭空气注入时间的输出电压\的第二输出电压。图7的P2点与P3点之间的 曲线表示在第二输出电压获取步骤所获取的第二输出电压的曲线图。在第二输出电压获取12步骤所获取的第二输出电压可以是针对各个气体传感器313-1、313-2、. . . 313-8,313-9的 输出电压八的和。参照图6可知，第二实施例包括气体脱附量计算步骤S80。在气体脱附量计算步骤 S80，基于第二输出电压计算作为待测气体从气体传感器313脱落的量的气体脱附量。气体 脱附量是吸附到各个气体传感器313-1、313-2、. . . 313-8,313-9的待测气体从各个气体传 感器量313-1、313-2、. . . 313-8,313-9脱落的量之和。参照图6可知，气体脱附量计算步骤S80包括第二输出电压变动率获取步骤S82 以及第二输出电压变动率累积值获取步骤S84。在第二输出电压变动率获取步骤S82，基于第二输出电压获取作为根据第二无臭 空气注入时间的流动的输出电压\的变动率的第二输出电压变动率。图8的Q2点与Q3点 之间的曲线表示在第二输出电压变动率获取步骤所获取的第二输出电压变动率的曲线图。 即，第二输出电压变动率可以通过图7的P2点与P3点之间的曲线的倾斜度表示。在第一输出电压变动率累积值获取步骤S84，基于第二输出电压变动率获取作为 根据第二无臭空气注入时间的流动而累积第二输出电压变动率的值的第二输出电压变动 率累积值。图9的面积S2为图8的Q2点与Q3点之间的曲线与时间轴所构成的面积，表示 第二无臭空气注入时间段的第二输出电压变动率累积值。由此得到的第二输出电压变动率 累积值表示作为随着第二无臭空气注入步骤S60的执行而待测气体分别从各个气体传感 器313-1、313-2、. . . 313-8,313-9脱落的量之和的气体脱附量。根据此方法的气体脱附量 计算方法被称为传感器层析面积获取法。参照图6可知，第二实施例包括用于判断气体传感器313的性能的气体传感器性 能判断步骤S90。在气体传感器性能判断步骤S90，比较在气体吸附量计算步骤S40所计 算的气体吸附量与在气体脱附量计算步骤S80所计算的气体脱附量，由此判断气体传感器 313的性能。例如，将针对气体传感器313的气体吸附量与气体脱附量的差异管制为3%以 内时，因能够可逆地进行针对气体传感器313的感知表面313a的待测气体的吸附与脱附， 从而可以判断为气体传感器313的性能良好。与此不同，当针对气体传感器313的气体吸 附量与脱附量的差异达到较大的3% 5%以上时，因待测气体吸附到气体传感器313之后 没有脱落，从而可以判断为气体传感器313的性能不良。气体传感器313的性能可作为配 备于无臭空气注入装置200的活性炭过滤器210的更换与否以及配备于其他气体浓度检测 装置的配管受污与否的指标。虽然图6没有表示，但第二实施例还可以包括随着第一无臭空气注入步骤SlO的 执行而计算作为吸附在气体传感器313的污染气体从气体传感器313脱离的量的污染气体 脱附量计算步骤。所述污染气体脱附量计算步骤可采用与气体脱附量计算步骤S80类似的 方法进行。由此，能够检测从气体传感器313的感知表面313a脱落的污染气体的量，从而 具有可以逆推平时的空气的污染度的优点。虽然图6没有表示，但第二实施例可以反复执行从S20至S80的步骤。此时，在第 二无臭空气注入步骤S60注入第二无臭空气的时间可以大于在气体注入步骤S20注入待测 气体的时间。通过使注入第二无臭空气的时间大于气体注入步骤S20中待测气体的注入时 间，能够提高针对待测气体的气体传感器313的灵敏度。当待测气体长时间注入传感器单 元通道311时，吸附于气体传感器313的感知表面313a的待测气体量会增多，将导致气体传感器313的特性产生变化。因此，长时间注入第二无臭空气，使得针对气体传感器313的 感知表面313a的气体脱附量不会产生变化，此时注入待测气体，能够得到更加精确的值。以下的表格示出以现有的电压比较方法检测各种浓度的硫化氢( 的值与以第 二实施例的传感器层析面积获取法检测各种浓度的硫化氢( 的值。表1待测气体H2Slppm,气体传感器型号MICS5521 (制造商E2V，瑞士)
权利要求
1.一种气体浓度检测方法，其特征在于包括气体注入步骤，向布置有气体传感器的空间注入待测气体；第一输出电压获取步骤，随着所述待测气体的注入时间的流动，检测作为串联于所述 气体传感器的负载电阻两端之间的电压的输出电压，从而获得作为根据所述待测气体注入 时间的流动的所述输出电压的第一输出电压；气体吸附量计算步骤，基于所述第一输出电压计算作为所述待测气体吸附于所述气体 传感器的量的气体吸附量；以及气体浓度计算步骤，利用所述气体吸附量计算在所述气体注入步骤所注入的所述待测 气体的浓度。
2.根据权利要求1所述的气体浓度检测方法，其特征在于在所述气体注入步骤之前还 包括向布置有所述气体传感器的空间注入第一无臭空气的第一无臭空气注入步骤。
3.根据权利要求1所述的气体浓度检测方法，其特征在于还包括第二无臭空气注入步骤，执行所述气体吸附量计算步骤之后，向布置有所述气体传感 器的空间注入第二无臭空气；第二输出电压获取步骤，随着所述第二无臭空气的注入时间的流动，检测所述输出电 压，从而获得作为根据所述第二无臭空气注入时间的流动的所述输出电压的第二输出电 压；气体脱附量计算步骤，基于所述第二输出电压计算作为所述待测气体脱落于所述气体 传感器的量的气体脱附量；以及传感器性能判断步骤，通过比较在所述气体吸附量计算步骤计算出的所述气体吸附量 与在所述气体脱附量计算步骤计算出的所述气体脱附量，判断所述气体传感器的性能。
4.根据权利要求3所述的气体浓度检测方法，其特征在于注入所述第二无臭空气的时 间相对所述气体注入步骤中的注入所述待测气体的时间更长。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的气体浓度检测方法，其特征在于所述气体吸 附量计算步骤还包括第一输出电压变动率获取步骤，基于所述第一输出电压获取作为根据所述待测气体注 入时间的流动的所述输出电压的变动率的第一输出电压变动率；第一输出电压变动率累积值获取步骤，基于所述第一输出电压变动率获取作为根据所 述待测气体注入时间的流动而累积所述第一输出电压变动率的值的第一输出电压变动率 累积值。
6.根据权利要求3所述的气体浓度检测方法，其特征在于所述气体脱附量计算步骤还 可以包括第二输出电压变动率获取步骤，基于所述第二输出电压获取作为根据所述第二无臭空 气注入时间的流动的所述输出电压的变动率的第二输出电压变动率；第二输出电压变动率累积值获取步骤，基于所述第二输出电压变动率获取作为根据所 述第二无臭空气注入时间的流动而累积所述第一输出电压变动率的值的第一输出电压变 动率累积值。
7.根据权利要求1至4中的任一项所述的气体浓度检测方法，其特征在于所述气体浓 度计算步骤包括从所述气体吸附量与所述待测气体浓度之间的特性关系式导出所述待测气体的浓度的步骤。
8.根据权利要求7所述的气体浓度检测方法，其特征在于所述特性关系式通过作为针 对多个待测样品气体所检测的所述气体吸附量的样品气体吸附量与所述待测样品气体的 浓度之间的回归分析法得出。
9.一种气体浓度检测装置，其特征在于包括气体传感器；气体注入装置，以用于向布置有所述气体传感器的空间注入待测气体；气体吸附量计算单元，随着所述待测气体的注入时间的流动，检测作为串联于所述气 体传感器的负载电阻两端之间的电压的输出电压，以计算作为所述待测气体吸附到所述气 体传感器的量的气体吸附量；以及气体浓度计算单元，基于所述气体吸附量计算单元所计算的所述待测气体的吸附量计 算从所述气体注入装置注入的所述待测气体的浓度。
10.根据权利要求9所述的气体浓度检测装置，其特征在于所述气体吸附量计算单元 获取作为根据所述待测气体注入时间的流动的所述输出电压的第一输出电压，并基于所述 第一输出电压获取作为根据所述待测气体注入时间的流动的所述输出电压的变动率的第 一输出电压变动率，由此基于所述第一输出电压变动率获取作为根据所述待测气体注入时 间的流动而累积所述第一输出电压变动率的值的第一输出电压变动率累积值，并基于所述 第一输出电压变动率累积值计算所述气体吸附量。
11.根据权利要求9或10所述的气体浓度检测装置，其特征在于包括无臭空气注入装置，用以向布置有气体传感器的空间注入无臭空气；气体脱附量计算单元，随着所述无臭空气的注入时间的流动，检测所述输出电压，以计 算作为所述待测气体脱落于所述气体传感器的量的气体脱附量；以及传感器性能判断单元，比较所述气体吸附量计算单元所计算出的所述气体吸附量与所 述气体脱附量计算单元所计算出的所述气体脱附量，以判断所述气体传感器的性能。
12.根据权利要求11所述的气体浓度检测装置，其特征在于所述气体脱附量计算单元 获取作为根据所述无臭空气注入时间的流动的所述输出电压的第二输出电压，并基于所述 第二输出电压获取作为根据所述无臭空气注入时间的流动的所述输出电压的变动率的第 二输出电压变动率，由此基于所述第二输出电压变动率获取作为根据所述无臭空气注入时 间的流动而累积所述第二输出电压变动率的值的第二输出电压变动率累积值，并基于所述 第二输出电压变动率累积值计算所述气体脱附量。
13.根据权利要求12所述的气体浓度检测装置，其特征在于所述无臭空气注入装置包 括可拆装地设置于构成所述气体浓度检测装置的外形的盒体的下端部，且设置有筛网的 下侧端露出于所述盒体的下端部，设置有筛网的上侧端连接于用于向布置有所述气体传感 器的空间注入无臭空气的空气通道的活性炭过滤器。
14.根据权利要求12所述的气体浓度检测装置，其特征在于包含选择性地连接于所述 气体注入装置和所述无臭空气注入装置中的某一个的选择阀，以用于将所述待测气体和所 述无臭空气中的某一个选择性地注入于设置有所述气体传感器的空间。
15.根据权利要求12所述的气体浓度检测装置，其特征在于所述气体注入装置包括待测气体吸入单元，设置于构成所述气体浓度检测装置的外形的盒体的外侧，并形成百叶箱结构，以使大气中含有的待测气体滞留预先设定的特定时间以上；待测气体引导管，连接于所述待测气体吸入单元，以将滞留于所述待测气体吸入单元 的所述待测气体引导至选择阀；除尘过滤器，设置于所述待测气体引导管之上，用以清除所述待测气体中的灰尘；以及 水分清除装置，设置于所述气体引导管上，用以清除所述待测气体中的水分。
16.根据权利要求12所述的气体浓度检测装置，其特征在于包括 构成所述气体浓度检测装置的外形的盒体；内置所述气体吸附量计算单元、所述气体浓度计算单元、所述气体脱附量计算单元以 及所述传感器性能判断单元，且具备用于至少显示包含所述待测气体的浓度的信息的显示 窗，并设置于所述盒体的内部，用以控制所述待测气体的注入时间和所述气体浓度检测装 置的启动及停止的主板；连接于所述主板且设置于所述盒体的内部的无线终端，以用于向外部传送包含所述待 测气体的浓度的信息，并根据外部信号控制所述待测气体的注入时间以及所述气体浓度检 测装置的启动及停止；在所述盒体内部的温度处于第一设定温度以下时，进行放热，以使所述盒体内部的温 度维持预定的温度的加热模块；在所述盒体内部的温度处于第二设定温度以上时，将所述盒体内部的空气排出到外部 而使所述盒体内部的温度下降，由此使所述盒体内部的温度维持预定的温度的送风扇； 用以将大气中的空气引入所述盒体内部的外气流入单元； 用以将所述盒体内部的空气排出到大气中的内气排出单元。
17.根据权利要求12所述的气体浓度检测装置，其特征在于所述气体浓度计算单元利 用所述气体吸附量与所述待测气体的浓度之间的特性关系式获取所述待测气体的浓度。
18.根据权利要求17所述的气体浓度检测装置，其特征在于所述特性关系式通过作为 针对多个待测样品气体所检测的所述气体吸附量的样品气体吸附量与所述待测样品气体 的浓度之间的回归分析法得出。
全文摘要
本发明涉及一种气体浓度检测方法及用于此的气体浓度检测装置，包括气体注入步骤(S20)，向布置有气体传感器(313)的空间注入待测气体；第一输出电压获取步骤(S30)，随着所述待测气体的注入时间的流动，检测作为串联于所述气体传感器(313)的负载电阻(RL)两端之间的电压的输出电压(VL)，从而获得作为根据所述待测气体注入时间的流动的所述输出电压(VL)的第一输出电压；气体吸附量计算步骤(S40)，基于所述第一输出电压计算作为所述待测气体吸附于所述气体传感器(313)的量的气体吸附量；以及气体浓度计算步骤(S50)，利用所述气体吸附量计算在所述气体注入步骤(S20)所注入的所述待测气体的浓度。
文档编号G01N27/27GK102043001SQ20101050676
公开日2011年5月4日 申请日期2010年10月14日 优先权日2009年10月22日
发明者崔一焕, 李翊载, 金善泰, 金韩洙 申请人:株式会社科学技术分析中心