专利名称：补偿式气体传感器及其温湿度补偿方法
技术领域：
本发明涉及一种气体传感器，具体的说，涉及了一种补偿式气体传感器及其温湿度补偿方法。
背景技术：
催化传感器是由两只固定电阻构成的惠斯登检测桥路，当含有可燃性混合气体扩散到检测元件上时，迅速进行无焰燃烧，并产生反应热，使热丝电阻值增大，电桥输出一个变化的电压信号，这个电压信号的大小与可燃气体的浓度成正比；催化传感器的选择性好、反应准确、稳定性好、能够定量检测、不易产生误报、控制可靠，它主要适用于可燃性气体的检测，目前，国际上绝大部分可燃气体检测仪采用该类型传感器。尽管催化传感器具有如此 多的优点，但是，在高温高湿的环境下，环境会让催化剂的灵敏度发生变化，进而使催化传感器的测量精度变差。实际应用中，不难发现，高温高湿的环境也会让其它类型的气体传感器的测量精度变差，甚至产生误报问题。为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种检测精度高、性能可靠、适于高温高湿环境检测的补偿式气体传感器，还提供了一种简单实用、利于提高气体传感器检测精度的补偿式气体传感器的温湿度补偿方法。为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是一种补偿式气体传感器，它包括微处理器电路、气体传感器、温度传感器、湿度传感器、气体浓度信号处理电路、温度信号处理电路、湿度信号处理电路和电源电路；其中，所述微处理器电路包括预存有补偿系数查询数据库的微处理器内置存储单元或者微处理器外接存储器；所述气体浓度信号处理电路连接所述气体传感器用于测量当前实际温湿度环境下的气体浓度测量值；所述温度信号处理电路连接所述温度传感器用于测量当前实际温湿度环境下的湿度测量值；所述湿度信号处理电路连接所述湿度传感器用于测量当前实际温湿度环境下的温度测量值；所述微处理器电路分别连接所述气体浓度信号处理电路、所述温度信号处理电路和所述湿度信号处理电路以便根据测得的所述温度测量值、所述湿度测量值和所述满量程值从所述补偿系数查询数据库中查得当前实际温湿度环境下所对应的补偿系数、并根据查得的补偿系数将所述气体浓度测量值与所述补偿系数进行相乘计算得到气体传感器的气体浓度真实值；所述电源电路分别连接所述微处理器电路、所述气体传感器、所述温度传感器、所述湿度传感器、所述气体浓度信号处理电路、所述温度信号处理电路和所述湿度信号处理电路以提供工作电源。—种补偿式气体传感器的温湿度补偿方法，该方法包括以下步骤
步骤I、建立补偿系数查询数据库，包括以下子步骤步骤I. I、标准测量在标准温湿度环境下，采用气体传感器，在满量程值为m%的被测气体内，测得气体传感器的气体浓度标准反应值，即气体浓度标准比较值AO ；
实际测量在实际温湿度环境下，采用上述型号的气体传感器，在满量程值为m%的被测气体内，测得气体传感器的气体浓度实际反应值，即气体浓度实际比较值BO ；
步骤I. 2、计算补偿系数将所述气体浓度实际比较值BO除以所述气体浓度标准比较值A0，得到上述实际温湿度环境下的补偿系数；
步骤I. 3、建立数据查询关系将上述实际温湿度环境下的温度值、湿度值、满量程值和补偿系数建立一一对应的数据查询关系；
步骤I. 4、建立补偿系数查询数据库反复重复上述步骤，得到不同实际温湿度环境下 的温度值、湿度值、满量程值和补偿系数，建立补偿系数查询数据库；
步骤2、实际测量采用上述型号的气体传感器测得当前实际温湿度环境下的气体浓度测量值CO，采用温度传感器测得当前实际温湿度环境下的温度测量值T，采用湿度传感器测得当前实际温湿度环境下的湿度测量值H ；
步骤3、系数查询根据所述气体浓度测量值CO、所述温度测量值T和所述湿度测量值H，从所述补偿系数查询数据库中，查得当前实际温湿度环境下所对应的补偿系数@ ；
步骤4、系数补偿根据查得的补偿系数@，将所述气体浓度测量值CO与所述补偿系数@相乘，即得到气体传感器的气体浓度真实值Cl ；
其中，所述标准温湿度环境是指温度值为20°C 28°C、湿度值为38%RH 50%RH的温湿度环境，m不小于0且不大于100。基于上述，在步骤I. I中，标准测量在标准温湿度环境下，选取n个同型号的气体传感器，在满量程值为m%的被测气体内，测得气体传感器的气体浓度标准反应值为Al、A2…An，然后，将n个气体浓度标准反应值进行求和平均计算，得到气体浓度标准比较值AO ；
实际测量在实际温湿度环境下，采用上述n个同型号的气体传感器，在满量程值为m%的被测气体内，测得气体传感器的气体浓度实际反应值为BI、B2…Bn，然后，将n个气体浓度实际反应值进行求和平均计算，得到气体浓度实际比较值B0;其中，n是自然数。基于上述，在步骤I. 4中，反复重复上述步骤，得到不同实际温湿度环境下的温度值、湿度值、满量程值和补偿系数；将同一满量程值下的、不同实际温湿度环境下的温度值、湿度值和补偿系数，建立同一满量程值下的二维补偿系数查询数据库，并将不同满量程值下的二维补偿系数查询数据库构成三维补偿系数查询数据库。基于上述，步骤3包括以下子步骤
步骤3. I、判断根据所述气体浓度测量值CO，确定与所述气体浓度测量值CO最接近的、且位于所述补偿系数查询数据库中的满量程值V，S卩，进一步确定与所述满量程值V对应的二维补偿系数查询数据库；
步骤3. 2、查值根据所述温度测量值T、所述湿度测量值H和所述满量程值V，从与所述满量程值V对应的二维补偿系数查询数据库中，查得当前实际温湿度环境下所对应的补偿系数@。本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著进步，具体的说，该补偿式气体传感器采用温湿度补偿技术，使得气体传感器在高温高湿环境下测试气体时，能够真实的测量出气体的浓度值，进而，使气体传感器能够及时、准确的发现异常情况，可有效避免事故发生或避免事故范围继续扩大，降低了现场工人误入危险区域的可能性，更好的保障了人身安全，其具有检测精度高、性能可靠、适于高温高湿环境检测的优点。该温湿度补偿方法将接近于真实值的温湿度补偿系数与气体传感器实测值结合，使温湿度对气体传感器的负面影响形成正面的实质性补偿，可大大提高气体传感器的检测精度，其具有简单实用、利于提高气体传感器检测精度的优点。
图I是本发明所述补偿式气体传感器的结构框图。
具体实施例方式下面通过具体实施方式
，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。如图I所示，一种补偿式气体传感器，它包括微处理器电路、气体传感器、温度传感器、湿度传感器、气体浓度信号处理电路、温度信号处理电路、湿度信号处理电路和电源电路。其中，所述微处理器电路包括预存有补偿系数查询数据库的微处理器内置存储单元或者微处理器外接存储器；所述气体浓度信号处理电路连接所述气体传感器用于测量当前实际温湿度环境下的气体浓度测量值；所述温度信号处理电路连接所述温度传感器用于测量当前实际温湿度环境下的湿度测量值；所述湿度信号处理电路连接所述湿度传感器用于测量当前实际温湿度环境下的温度测量值。所述微处理器电路分别连接所述气体浓度信号处理电路、所述温度信号处理电路和所述湿度信号处理电路以便根据测得的所述温度测量值、所述湿度测量值和所述满量程值从所述补偿系数查询数据库中查得当前实际温湿度环境下所对应的补偿系数、并根据查得的补偿系数将所述气体浓度测量值与所述补偿系数进行相乘计算得到气体传感器的气体浓度真实值。所述电源电路分别连接所述微处理器电路、所述气体传感器、所述温度传感器、所述湿度传感器、所述气体浓度信号处理电路、所述温度信号处理电路和所述湿度信号处理电路以提供工作电源。该补偿式气体传感器能够很方便的实现温湿度补偿，可适用于高温高湿环境下可燃气体的测量。
一种补偿式气体传感器的温湿度补偿方法，该方法包括以下步骤
步骤I、建立补偿系数查询数据库，包括以下子步骤
步骤I. I、标准测量在标准温湿度环境下，采用气体传感器，在满量程值为m%的被测气体内，测得气体传感器的气体浓度标准反应值，即气体浓度标准比较值A0。实际测量在实际温湿度环境下，采用上述型号的气体传感器，在满量程值为111%的被测气体内，测得气体传感器的气体浓度实际反应值，即气体浓度实际比较值B0。步骤I. 2、计算补偿系数将所述气体浓度实际比较值BO除以所述气体浓度标准比较值A0，得到上述实际温湿度环境下的补偿系数。
步骤I. 3、建立数据查询关系将上述实际温湿度环境下的温度值、湿度值、满量程值和补偿系数建立一一对应的数据查询关系。步骤I. 4、建立补偿系数查询数据库反复重复上述步骤，得到不同实际温湿度环境下的温度值、湿度值、满量程值和补偿系数。为了满足补偿精度的需要，在建立补偿系数查询数据库时，需要考虑不同满量程值下的数据，但是，具体到每一个满量程值，在实现上会增加很大工作量，为此，通常选取若干个满量程值，并分别针对不同的满量程值建立相应的数据库，比如，满量程值分别设为 5%、15%、25%、35%、45%、55%、65%、75%、85%、95%，即，m 分别为 5、15、25、35、45、55、65、75、85,95 ;或者，满量程值分别设为10%、30%、50%、70%、90%;或者，满量程值分别设为15%、45%、75%、90%。因此，将同一满量程值下的、不同实际温湿度环境下的温度值、湿度值和补偿系数，建立同一满量程值下的二维补偿系数查询数据库，并将不同满量程值下的二维补偿系数查询数据库构成三维补偿系数查询数据库，m不小于0且不大于100。本实施例中，优选的满量程值分别为10%、30%、50%、70%、90%。
步骤2、实际测量采用上述型号的气体传感器测得当前实际温湿度环境下的气体浓度测量值CO，采用温度传感器测得当前实际温湿度环境下的温度测量值T，采用湿度传感器测得当前实际温湿度环境下的湿度测量值H。步骤3、系数查询根据所述气体浓度测量值CO、所述温度测量值T和所述湿度测量值H，从所述补偿系数查询数据库中，查得当前实际温湿度环境下所对应的补偿系数O。步骤4、系数补偿根据查得的补偿系数@，将所述气体浓度测量值CO与所述补偿系数@相乘，即得到气体传感器的气体浓度真实值Cl。在本发明中，所述标准温湿度环境可以是温度值为20°C 28°C、湿度值为38%RH 50%RH的任意温湿度环境；在本实施例中，优选的标准温湿度环境是指温度值为25°C、湿度值为48%RH的温湿度环境。
为了使补偿系数更接近于实际值或者理想值，在步骤I. I中，标准测量在标准温湿度环境下，选取n个同型号的气体传感器，在满量程值为m%的被测气体内，测得气体传感器的气体浓度标准反应值为Al、A2…An，然后，将n个气体浓度标准反应值进行求和平均计算，得到气体浓度标准比较值AO。实际测量在实际温湿度环境下，采用上述n个同型号的气体传感器，在满量程值为m%的被测气体内，测得气体传感器的气体浓度实际反应值为BI、B2- Bn，然后，将n个气体浓度实际反应值进行求和平均计算，得到气体浓度实际比较值B0。其中，m不小于0且不大于100，n是自然数；根据实际情况，n 一般选取10或15。
实际应用中，为了增加系数查询的便捷性和可行性，在步骤3中，包括以下子步骤步骤3. I、判断根据所述气体浓度测量值CO，确定与所述气体浓度测量值CO最接近的、且位于所述补偿系数查询数据库中的满量程值V，S卩，进一步确定与所述满量程值V对应的二维补偿系数查询数据库。
步骤3. 2、查值根据所述温度测量值T、所述湿度测量值H和所述满量程值V，从与所述满量程值V对应的二维补偿系数查询数据库中，查得当前实际温湿度环境下所对应的补偿系数@。比如，在本实施例中，所述气体浓度测量值CO是18%，则与之最接近的满量程值V是10%，进而，先查找到与满量程值10%对应的二维补偿系数查询数据库，然后，再根据所述温度测量值T和所述湿度测量值H，从与所述满量程值V对应的二维补偿系数查询数据库中，查得当前实际温湿度环境下所对应的补偿系数@。最后应当说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解依然可以对本发明的具体实施方式
进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发 明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
权利要求
1.一种补偿式气体传感器，其特征在于它包括微处理器电路、气体传感器、温度传感器、湿度传感器、气体浓度信号处理电路、温度信号处理电路、湿度信号处理电路和电源电路；其中，所述微处理器电路包括预存有补偿系数查询数据库的微处理器内置存储单元或者微处理器外接存储器；所述气体浓度信号处理电路连接所述气体传感器用于测量当前实际温湿度环境下的气体浓度测量值；所述温度信号处理电路连接所述温度传感器用于测量当前实际温湿度环境下的湿度测量值；所述湿度信号处理电路连接所述湿度传感器用于测量当前实际温湿度环境下的温度测量值；所述微处理器电路分别连接所述气体浓度信号处理电路、所述温度信号处理电路和所述湿度信号处理电路以便根据测得的所述温度测量值、所述湿度测量值和所述满量程值从所述补偿系数查询数据库中查得当前实际温湿度环境下所对应的补偿系数、并根据查得的补偿系数将所述气体浓度测量值与所述补偿系数进行相乘计算得到气体传感器的气体浓度真实值；所述电源电路分别连接所述微处理器电路、所述气体传感器、所述温度传感器、所述湿度传感器、所述气体浓度信号处理电路、所述温度信号处理电路和所述湿度信号处理电路以提供工作电源。
2.一种补偿式气体传感器的温湿度补偿方法，其特征在于，该方法包括以下步骤步 骤I、建立补偿系数查询数据库，包括以下子步骤步骤I. I、标准测量在标准温湿度环境下，采用气体传感器，在满量程值为m%的被测气体内，测得气体传感器的气体浓度标准反应值，即气体浓度标准比较值AO ;实际测量在实际温湿度环境下，采用上述型号的气体传感器，在满量程值为m%的被测气体内，测得气体传感器的气体浓度实际反应值，即气体浓度实际比较值BO ;步骤I. 2、计算补偿系数将所述气体浓度实际比较值BO除以所述气体浓度标准比较值A0，得到上述实际温湿度环境下的补偿系数；步骤I. 3、建立数据查询关系将上述实际温湿度环境下的温度值、湿度值、满量程值和补偿系数建立一一对应的数据查询关系；步骤I. 4、建立补偿系数查询数据库反复重复上述步骤，得到不同实际温湿度环境下的温度值、湿度值、满量程值和补偿系数，建立补偿系数查询数据库；步骤2、实际测量采用上述型号的气体传感器测得当前实际温湿度环境下的气体浓度测量值CO，采用温度传感器测得当前实际温湿度环境下的温度测量值T，采用湿度传感器测得当前实际温湿度环境下的湿度测量值H ;步骤3、系数查询根据所述气体浓度测量值CO、所述温度测量值T和所述湿度测量值H，从所述补偿系数查询数据库中，查得当前实际温湿度环境下所对应的补偿系数@ ;步骤4、系数补偿根据查得的补偿系数O，将所述气体浓度测量值CO与所述补偿系数@相乘，即得到气体传感器的气体浓度真实值Cl ;其中，所述标准温湿度环境是指温度值为20°C 28°C、湿度值为38%RH 50%RH的温湿度环境，m不小于0且不大于100。
3.根据权利要求2所述的补偿式气体传感器的温湿度补偿方法，其特征在于在步骤I.I中，标准测量在标准温湿度环境下，选取n个同型号的气体传感器，在满量程值为!11%的被测气体内，测得气体传感器的气体浓度标准反应值为Al、A2…An，然后，将n个气体浓度标准反应值进行求和平均计算，得到气体浓度标准比较值AO ;实际测量在实际温湿度环境下，采用上述n个同型号的气体传感器，在满量程值为m%的被测气体内，测得气体传感器的气体浓度实际反应值为B1、B2-Bn，然后，将n个气体浓度实际反应值进行求和平均计算，得到气体浓度实际比较值BO ;其中，n是自然数。
4.根据权利要求2或3所述的补偿式气体传感器的温湿度补偿方法，其特征在于在步骤1.4中，反复重复上述步骤，得到不同实际温湿度环境下的温度值、湿度值、满量程值和补偿系数；将同一满量程值下的、不同实际温湿度环境下的温度值、湿度值和补偿系数，建立同一满量程值下的二维补偿系数查询数据库，并将不同满量程值下的二维补偿系数查询数据库构成三维补偿系数查询数据库。
5.根据权利要求2或3所述的补偿式气体传感器的温湿度补偿方法，其特征在于，步骤3包括以下子步骤步骤3. I、判断根据所述气体浓度测量值CO，确定与所述气体浓度测量值CO最接近的、且位于所述补偿系数查询数据库中的满量程值V ;步骤3. 2、查值根据所述温度测量值T、所述湿度测量值H和所述满量程值V，从所述补偿系数查询数据库中，查得当前实际温湿度环境下所对应的补偿系数@。
6.根据权利要求4所述的补偿式气体传感器的温湿度补偿方法，其特征在于，步骤3包括以下子步骤步骤3. I、判断根据所述气体浓度测量值CO，确定与所述气体浓度测量值CO最接近的、且位于所述补偿系数查询数据库中的满量程值V，即，进一步确定与所述满量程值V对应的二维补偿系数查询数据库；步骤3. 2、查值根据所述温度测量值T、所述湿度测量值H和所述满量程值V，从与所述满量程值V对应的二维补偿系数查询数据库中，查得当前实际温湿度环境下所对应的补偿系数@。
7.根据权利要求2或3或6所述的补偿式气体传感器的温湿度补偿方法，其特征在于所述标准温湿度环境是指温度值为25°C、湿度值为48%RH的温湿度环境。
8.根据权利要求4所述的补偿式气体传感器的温湿度补偿方法，其特征在于所述标准温湿度环境是指温度值为25°C、湿度值为48%RH的温湿度环境。
9.根据权利要求5所述的补偿式气体传感器的温湿度补偿方法，其特征在于所述标准温湿度环境是指温度值为25°C、湿度值为48%RH的温湿度环境。
全文摘要
本发明提供一种补偿式气体传感器及其温湿度补偿方法，该传感器包括微处理器电路、气体传感器、温度传感器、湿度传感器、气体浓度信号处理电路、温度信号处理电路、湿度信号处理电路和电源电路；该方法包括建立补偿系数查询数据库；实际测量得到气体浓度测量值C0、温度测量值T和湿度测量值H；根据气体浓度测量值C0、温度测量值T和湿度测量值H，从补偿系数查询数据库中查得其所对应的补偿系数@；根据查得的补偿系数@，将气体浓度测量值C0与补偿系数@相乘得到气体传感器的气体浓度真实值C1。该传感器具有检测精度高、性能可靠、适于高温高湿环境检测的优点；该方法具有简单实用、利于提高气体传感器检测精度的优点。
文档编号G01N25/22GK102680518SQ20121017601
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月31日 优先权日2012年5月31日
发明者张艳鹏, 李志刚, 牛小民, 王婷, 金鑫 申请人:河南汉威电子股份有限公司