[發明專利]一種解決半導體式可燃氣體探測器長期穩定性的方法

有效

• 申請號: 201210516478.0
• 申請日: 2012-12-06
• 公開（公告）號: CN103018280A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 李秋陽
• 申請（專利權）人: 深圳市戴維萊實業有限責任公司
• 主分類號: G01N27/00
• 分類號: G01N27/00
• 代理公司: 小松專利事務所 11132
• 代理人: 洪善信

技術領域

本發明公開了一種解決半導體式可燃氣體探測器長期穩定性的方法。

背景技術

用于家庭天然氣泄露檢測的民用可燃氣體探測器（俗稱報警器）所應用的氣敏元件（又稱氣體傳感器）主要有兩種測量原理的傳感器所組成。一種是催化燃燒式，另外一種是半導體式（半導體式又包括半導體加熱式和常溫半導體兩個分支）。

?催化燃燒式的線性度、選擇性比較好，但使用壽命比較短因此在民用領域里很難推廣；半導體式雖然使用壽命較長、價格便宜很適合在民用領域里應用，但半導體式的選擇性和長期穩定性較差；普遍會存在誤報和長期使用后工作點漂移；導致工作點漂移主要因素有兩，一是傳感器受環境（主要是溫濕度）影響較大，會使工作點產生漂移；二是傳感器材料本身，長期通電狀態下使用，致使材料疲勞系數增大，傳感器輸出特性在使用過程中和出廠標定時相差很大也會造成工作點漂移，使得該項技術和產品在市場中的應用受到限制，阻礙了該行業的健康發展。

目前市場上正在使用的半導體測量原理構成的探測器在長期使用過程中均會逐漸出現不符合國家標準的情況，有的甚至使用時間一長，已經達到或超過報警下限（以天然氣為例LEL=5%），探測器仍不能響應（報警），起不到探測器應當報警的作用。

發明內容

?本發明是在應用實踐和科學試驗中摸索和總結，開創性發現了半導體傳感器的輸出特性曲線的拐點、飽和區間、測量曲線和標定曲線平行關系的三大要素，并以三大要素為主軸作為解決探測器長期運行穩定性的基礎，以出廠標定（報警動作設定值）為參考，動態地、實時地圍繞三大要素將測量數據和出廠標定值相比較；滿足報警器條件后做為探測器響應依據，為研究和應用半導體氣體傳感器，解決探測器長期使用的穩定性提供了一種十分有效和可行的方法。

?為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種解決半導體式可燃氣體探測器長期穩定性的方法，該方法包括以下步驟：

S1、首先確定空氣中傳感器的穩態電平值（該電平為常數）；同時，隨著被測氣體濃度的增加，電平呈拋物線型態上升；

S2、確定拋物線拐點電平和飽和區電平；按國家標準注氣速率，當相鄰采樣連續5個節點≦0.1V時為拐點電平（對應濃度為0.05%）；按國標標準注氣速率，當相鄰采樣連續10個節點≦0.01V為飽和區電平（對應濃度為0.15%）；

S3、將S2中確定的拐點電平所對應濃度0.05%做為首次標定值，存儲于寄存器中，作為預警電平；

S4、將S2中確定的飽和區電平對應濃度0.15%存儲在寄存器中并作為報警動作值電平（二次標定值）；

S5、檢查測量曲線和標定S3、S4時的曲線平行關系。

進一步地，在實際測量標定時，留有容冗空間，根據國家標準的要求，首次標定對應拐點濃度的電平應取濃度為0.07%時所對應電平值，進入該電平以后，探測器也具備響應的條件。

進一步地，所述S2采用列表比對法得出拐點電平和進入飽和區電平。

進一步地，所述S2中拐點電平為S4中報警動作值的依據，設定的報警動作值要大于拐點電平。

進一步地，所述S3中確定的預警電平為預警條件，但不是報警的唯一條件，需所述S4和S5中的關系成立為報警條件。

進一步地，所述S4和S5中關系不成立，但所述S3中關系成立且隨著被測氣體濃度增加且超過報警動作值電平作為報警補充條件。

由于采用了上述方案，本發明通過確定拋物線的拐點、進入飽和區濃度和平行關系，無論傳感器受外界及自身何種影響，都會保證精確的測量，不會超過國家標準對可燃氣體探測器的要求≤±3%LEL（注LEL=燃氣爆炸下限）范圍；非常好地解決了半導體傳感器長期運行的穩定性。

附圖說明

圖1為物理量轉換成電量的典型電路示意圖；

圖2為圖1的輸出特性曲線是拋物線示意圖；

圖3為圖2基礎上設有報警點的示意圖；

圖4為溫濕度變化下的拋物線示意圖；

圖5為圖4基礎上設有報警點的示意圖；

圖6為傳感器疲勞特性曲線的示意圖；

圖7為常溫常態-負十度環境下-疲勞衰老的綜合示意圖；

圖8為本發明的步驟流程示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的實施例進行詳細說明，但是本發明可以由權利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。

如圖8所示，本發明提供的一種解決半導體式可燃氣體探測器長期穩定性的方法，該方法包括以下步驟：