[發明專利]飽和過濾NDIR氣敏方法

無效

• 申請號: 201080026596.2
• 申請日: 2010-04-13
• 公開（公告）號: CN102460121A
• 公開（公告）日: 2012-05-16
• 發明（設計）人: 雅各布·Y·汪
• 申請（專利權）人: 艾爾威爾有限公司
• 主分類號: G01N21/27
• 分類號: G01N21/27
• 代理公司: 北京英賽嘉華知識產權代理有限責任公司 11204
• 代理人: 余朦;王艷春

相關申請的交叉引用

本申請是2009年4月19日提交的、發明名稱為“飽和過濾NDIR方法(saturation?filtering?NDIR?methodology)”、申請號為61/212,713的美國專利申請的部分持續申請。

技術領域

本申請涉及氣體分析領域，更具體地涉及使用非色散紅外(NDIR)氣體分析技術通過感應經過氣體的紅外輻射的吸收來確定在樣本室中特定氣體類型的濃度的裝置。

背景技術

長久以來，非色散紅外(NDIR)技術都被認為是氣體測量的最好方法之一。除了高度專業外，NDIR氣體分析儀還非常的敏感、穩定、可靠以及易于維修和服務。從二十世紀五十年代中期氣體測量的NDIR技術被引入并投入實踐以來，已經提出并成功證實了大量用于氣體檢測的基于NDIR原理改進的測量技術。在本領域中，近幾年來最為著名的進步總結如下。

Burch等人(申請號為3,793,525的美國專利)以及Blau等人(申請號為3,811,776的美國專利)在1974年首先提出用于NDIR氣體測量的所謂的“雙光束(Double?beam)”技術，其利用某些強吸附性氣體的非線性吸收原理來創建基準通道(reference?channel)。之后不久，通過利用兩個插置的光譜過濾器(一個是吸附性的，另一個是中性的)來創建樣本和基準檢測器通道，大大簡化了這種“雙光束”NDIR氣體傳感器技術。隨后利用該技術所設計的NDIR氣體傳感器都具有以上涉及的主要良好性能。

在專利號為4,578,762的美國專利(1986)中，Wong提出了利用新穎的雙輪斬光器和鏡子(chopper?and?mirror)配置的第一個自動校準NDIR?CO₂分析儀。另一種改進型的這種氣體分析儀在Wong所提出的專利號為4,694,173的美國專利(1987)中進行了圖示和描述。這種氣體分析儀不同于前述NDIR氣體分析儀，其不具有用于影響光譜過濾器的插置從而創建樣本和基準檢測器通道的移動部件。

在專利號為5,163,332的美國專利(1992)中，Wong提出一種用于簡化NDIR氣體傳感器的所謂的“導波器(wave-guide)”樣本室概念，所述簡化的氣體傳感器為緊湊的、穩定的且低成本的，同時還能維持其優良的性能特點。這種概念隨后在設計當今的NDIR氣體傳感器中被廣泛采用，尤其是在低成本且高容量的情況下。

在過去的二十年里，所有上述用于測量混合物中的一種或多種氣體的濃度的NDIR氣體分析儀都功能良好，且對氣體分析領域的所有技術進步做出了貢獻。它們被廣泛用于醫療領域和工業領域。除了其在這些年中毫無爭議的成功外，仍舊存在大量重要的傳感器性能特點需要大大改進，以便進一步延伸這些設備在許多范圍內的有用應用。

迄今為止，包括NDIR氣體傳感器在內，如今的氣體傳感器最不足的性能特點是傳感器隨著時間的輸出穩定性。與人們對家中或辦公地點中所熟知的溫度控制器和恒溫設備不同，這些設備用于感應溫度并且不需要隨著時間的輸出調整或校準，不管氣體傳感器的操作原理、功能設計、材料組成甚至成本，這都不是氣體傳感器的情況。基于氣體傳感器的類型，它們中的每個都毫無例外地需要在每六個月至一年進行校準，從而能保持隨著時間的準確性。雖然多年來已經很好地容忍了這種性能缺陷，但是其仍然作為氣體傳感器的主要缺陷，甚至將氣體傳感器排除在許多重要應用外，因此必需最終消除這種缺陷。

無論操作原理如何，當今氣體傳感器的第二大性能缺陷是作為傳感器所處的環境溫度的函數的輸出依賴。雖然勉強，但該對于所有的氣體傳感器的性能缺陷普遍是通過如下處理的：相對于標準溫度規定的輸出，指定每度溫度變化的輸出校正。在有些氣體傳感器中，這些輸出溫度校正非常大，并且在許多情況下，嚴格地限制了這些傳感器在戶外的使用。因為氣體傳感器在大部分工業中的普遍使用，如果解決了該性能缺陷，這將是未來氣體傳感器(尤其是NDIR型傳感器)的發展中向前的重要一步。

發明內容

本發明一般涉及利用非色散紅外傳感器中用于信號通道和基準通道的單一窄帶通光譜過濾器來檢測關注氣體的裝置和方法，其中所述基準通道還包括含有關注氣體的飽和腔室，并且信號檢測器和基準檢測器安裝在單一溫度平臺上。