体感测结构从一个运行模式切换到另一个运行模式。
【附图说明】
[0051]下面，按照实施方式参照附图进一步阐释本发明，在本发明的唯一附图中原理上示出根据本发明的用于测量目标气体浓度的根据本发明的气体感测结构的实施例。
【具体实施方式】
[0052]气体感测结构1的在唯一附图中所示的实施方式用于测量例如空间2内部的目标气体浓度。空间2可例如是指车辆的内部空间2。
[0053]气体感测结构1构造成非色散红外光谱法(NDIR)-气体感测结构1，并且具有第一红外辐射源3，借助该第一红外辐射源，红外辐射能量可辐射通过包含目标气体、例如二氧化碳(C02)的空间或内部空间2。
[0054]此外，NDIR-气体感测结构1具有第二红外辐射源4，借助第二红外辐射源4，红外辐射能量同样可辐射通过包含目标气体、例如二氧化碳(C02)的空间或内部空间2。第一红外辐射源3和第二红外辐射源4在根据本发明的气体感测结构1的唯一附图所示的实施例中构成其辐射装置。
[0055]红外辐射接收单元5布置在相对于NDIR-气体感测结构1的第一红外辐射源3的一距离处。借助红外辐射接收单元5可检测由第一红外辐射源3辐射通过空间或内部空间2的红外辐射能量。
[0056]第二红外辐射源4与红外辐射接收单元5之间的距离在NDIR-气体感测结构1的在唯一附图中所示的实施例中比第一红外辐射源3和红外辐射接收单元5之间的距离明显大。
[0057]在红外辐射源3、4和红外辐射接收单元5之间的辐射路径中布置有滤波装置6，该滤波装置分配给红外辐射接收单元5，并且构造成可透过对应于目标气体的波长范围内的辐射。为此，针对将C02设为目标气体的情况，选择约4.26微米的波长范围，因为C0 2的吸收带之一存在于此。如果碳氢化合物(HC)作为目标气体存在，则为此选择约3.3微米的波长范围。
[0058]NDIR-气体感测结构1的红外福射源3、4以及红外福射接收单元5连接到控制和分析装置7。在此控制和分析装置7中基于由红外辐射接收单元5施加于控制和分析装置7的检测信号可计算出目标气体浓度。
[0059]此外，借助NDIR-气体感测结构1的控制和分析装置7能以不同的功率来运行红外辐射源3、4。
[0060]在所示实施例中，此外警报设备8和通风装置9连接到NDIR-气体感测结构1的控制和分析装置7。对于针对目标气体浓度在控制和分析装置7中计算出的值超过预先给定的极限值的情况，借助控制和分析装置7使警报设备8运行，以使得能减少或防止对于处在空间或内部空间2内的人员的危险。附加地或者替代地，控制和分析装置7在达到或超过极限值时也使通风装置9运行，其中，通过通风装置9的运行，在空间或内部空间2内的目标气体浓度又能处于容许的范围内。
[0061]此外，温度传感器10连接到NDIR-气体感测结构的控制和分析装置。借助温度传感器10来获悉空间或内部空间2内的温度。借助控制和分析装置7来触发警报设备8和/或通风装置9可与一定的温度阈值相关联。因此，例如在停车的车辆中，仅当达到或超过一定的最小温度水平时才触发警报设备8或通风装置9。
[0062]图中所示的NDIR-气体感测结构1在所示实施例中能以三种不同的运行类型或运行模式来运行。在第一运行模式中，NDIR-气体感测结构1能以相对较低的能量消耗来运行。在此第一运行模式中，有意识地容忍降低的信号质量以及由此放弃相对较高的分辨率、精度和噪声距离。第一运行模式的重点在于相对较低的能耗。在此第一运行模式中，第二红外辐射源4以较低的辐射功率运行。
[0063]在第二运行模式中，NDIR-气体感测结构1的运行伴随着相对较高的能耗。在此第二运行模式中，重点放在具有高分辨率、高精度和高噪声距离的相对较高的信号质量。在此第二运行模式中，第一红外辐射源3以较高的辐射功率运行。
[0064]在第三运行模式中，NDIR-气体感测结构1的运行同样伴随着相对较高的能耗。在此第三运行模式中，重点也放在具有高分辨率、高精度和高噪声距离的相对较高的信号质量。在此第三运行模式中，第二红外辐射源4以相对于第一运行模式来说较高的辐射功率来运行。
[0065]前述根据本发明的NDIR-气体感测结构1的灵敏度按照朗伯-比尔(Lambert-Beer)定律主要取决于红外福射源3、4与红外福射接收单元5之间的平均光路长度。较长的光路意味着在相对较低的目标气体浓度情况下较高的灵敏度以及由此较好的分辨率和精度。但对于非常大的目标气体浓度，较长的光路会导致NDIR-气体感测结构1近乎饱和。尽管浓度升高，但以可证明的耗费不再能测量到由红外辐射接收单元5接收的红外辐射能量的变化。
[0066]因此，针对较高的目标气体浓度，对于测量来说采用第一红外辐射源3和红外辐射接收单元5之间较短的光路。但在相对较低的目标气体浓度的情况下，这种相对较短的光路又决定了相对较小的灵敏度以及由此检测信号的非常小的分辨率。
[0067]因此，在根据本发明的NDIR-气体感测结构1的情况下设有第一红外辐射源3和第二红外辐射源4，其中，如前所述第一红外辐射源3布置成相对于红外辐射接收单元5距离相对较短，而第二红外辐射源4布置成相对于红外辐射接收单元5距离较远。
[0068]在NDIR —气体感测结构的第一运行模式中，具有相对于红外辐射接收单元5较大距离的第二红外辐射源4通过控制和分析装置7以较低功率来运行。由于第二红外辐射源4和红外辐射接收单元5之间的较长光路所导致的较高灵敏度，可以实施可靠的C02-泄漏-识别，而NDIR-气体感测结构1无须具有较高的能耗。
[0069]在第二运行模式中，第一红外辐射源3通过控制和分析装置7以高功率运行。由于据此提供了具有高分辨率、高精度和高噪声距离的较高信号质量，在此运行模式中可良好地获悉较低的目标气体浓度。由此，可借助NDIR-气体感测结构1来获悉在停车的车辆中是否存在生物。对于这种应用会在达到2000ppm的范围内需要检测信号的高分辨率和C02浓度的高精度。与记录在控制和分析装置7中的最大允许温度水平相结合地，总是在借助NDIR-气体感测结构1获悉在停车的车辆中有生物并且车辆的内部空间2中的温度超过临界水平时才使警报设备8或通风装置9运行。
[0070]睡着的婴儿每分钟约有20次呼吸。呼吸量为约100毫升。因此，婴儿每分钟呼出约0.08升C02。一个小时呼出约5升。当内部空间2具有约5立方米的容积时，睡着的婴儿在一个小时后造成0)2浓度上升0.1体积％。由于停车的车辆在大太阳下、在半个小时内会在内部空间2中达到高于60摄氏度水平的临界温度，因而NDIR-气体感测结构1能可靠地识别0.05体积％ (500ppm)的C02浓度上升。对此第三运行模式是有利的，在此运行模式中，相对于红外辐射接收单元5距离较大的第二红外辐射源4以高功率运行。由于仅在停车的车辆中监测车辆的内部空间2中是否存在生物，因而必须考虑NDIR-气体感测结构1须以较低能耗来运行。
[0071]相应地，在停车后的一预定时间段内、例如30分钟内，使NDIR-气体感测结构以第三运行模式来运行。在此时间段期间，如果所测得的C02浓度上升量低于预定的阈值，则NDIR-气体感测结构1切换到第一运行模式下。
[0072]对于停车后的预定义时间段还可以使NDIR-气体感测结构1间歇地在第一和第三运行模式之间运行。两种运行模式之间的比例可自由编程。例如，NDIR-气体感测结构1每分钟可在第一运行模式中执行一次测量。该测量用于C02-泄漏-识别。对于停车后一个小时的时间段，每十次测量在第三运行模式中进行。该测量用于识别在车内空间中是否存在生物。
[0073]通过该方式确保经由以分钟一间隔进行的对应测量来快速识别C02_泄漏。此外，以时间上足够的间隔来可靠地识别车辆的内部空间2内是否存在生物。
[0074]适宜地，如果在存储在控制和分析装置7中的可预编程的时间内C02浓度的上升量低于针对生物识别所定义的极限值，则NDIR-气体感测结构1调节C02监测。所涉及的决定可在内部、即在NDIR-气体感测结构1内部或者通过外部控制器来进行。
[0075]为了识别C02泄漏，在NDIR-气体感测结构1的第一运行模式中，可以在控制和分析装置6中存储目标气体浓度的预先给定的第一阈值。目标气体浓度的该第一阈值相对于同样预先给出的警报阈值设置得较低，以使得由于该第一阈值和警报阈值之间的间隔在任何情况下可确保在达到目标气体浓度的警报阈值之前早就从第一运行模式切换到第二运行模式中。
[0076]如果在NDIR-气体感测结构1的第一运行模式中在其控制和分析装置7内获悉目标气体浓度达到或超过了预先给出的第一阈值，则借助控制和分析装置7使NDIR-气体感测结构1从第一运行模式切换到第二运行模式。现在，第一红外辐射源3在NDIR-气体感测结构1的第二运行模式中以相对较高的辐射功率来运行。由此确保由红外辐射接收单元5提供给控制和分析装置7的检测信号的质量在第二运行模式中明显改善，确切而言在远离危险范围的目标气体浓度的范围内。
[0077]如果在NDIR-气体感测结构1的第二运行模式中空间或内部空间中的目标气体浓度上