[發明專利]一種污水有害氣體傳感器和方法

有效

• 申請號: 201611046609.8
• 申請日: 2016-11-23
• 公開（公告）號: CN106525963B
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發明（設計）人: 陳濤;楊帆;甄玉龍;徐正山;王旭;馬玉林;高杰
• 申請（專利權）人: 北京無線電計量測試研究所
• 主分類號: G01N29/02
• 分類號: G01N29/02
• 代理公司: 北京國昊天誠知識產權代理有限公司 11315
• 代理人: 黃熊

本申請提出一種污水有害氣體傳感器和方法，傳感器包括輸入叉指換能器、多個輸出叉指換能器、多個敏感膜、壓電基底；敏感膜吸附有害氣體分子，所述多個輸出叉指換能器的順序為按照機電耦合系數依次減小；在前向聲波作用范圍內沿傳播方向依次排列；沿垂直傳播方向分布排列；所述多個敏感膜的順序為對聲波的衰減效應依次減小；在前向聲波傳播方向上按照所述順序每一順位的敏感膜分別位于輸入叉指換能器和位于同一順位的輸出叉指換能器之間。一種污水有害氣體傳感方法包含以下步驟：向傳感器發出查詢脈沖；接收傳感器發出的多個前向脈沖、多個延遲脈沖；依次測量前向脈沖和延遲脈沖對應的時間間隔，根據每一個時間間隔的大小來計量有害氣體的濃度。

技術領域

本申請涉及物聯網技術領域，尤其涉及一種檢測污水管線有害氣體的傳感器。

背景技術

污水管線中，各種清水池、濃縮池、地下污水、污泥閘門井、不流動的污水池內以及消毒設施內都能產生或存在有害氣體，分為有毒氣體、腐蝕性氣體和易燃易爆氣體三大類。有毒氣體是通過人的呼吸器官在人體內部對人體內部其它組織器官造成危害的氣體，如硫化氫、一氧化碳等氣體。腐蝕性氣體一般有氨氣、氯氣、臭氧氣體、二氧化氯氣體等，對人體的呼吸系統起腐蝕作用產生毒害。易燃易爆氣體通過與空氣混合產生一定比例時遇明火引起燃燒、爆炸，如甲烷等。污水管線有害氣體的濃度監測十分必要，在管井等部位加裝有害氣體濃度傳感器，一旦管井中的有害氣體濃度上升到一定閾值，傳感器就進行報警。但是，通常采用的有害氣體傳感器都是有源的，采用電池供電，因此需要定期更換電池，十分不便，萬一電池發生損壞，還會污染環境。現場處理故障人員容易受到有害氣體傷害。

發明內容

本申請提出一種污水有害氣體傳感器和方法，實現無源、無線地進行有害氣體傳感，解決電池供電維護不方便和電池損壞污染環境的問題，減少人員傷害。

本申請實施例提供一種污水有害氣體傳感器，包括輸入叉指換能器、多個輸出叉指換能器、多個敏感膜、壓電基底；所述輸入叉指換能器、多個輸出叉指換能器、多個敏感膜都沉淀在所述壓電基底；所述輸出叉指換能器的數量和所述敏感膜的數量相同；所述輸入叉指換能器實現電聲轉換，用于將輸入無線脈沖轉換為前向聲波；所述多個敏感膜中的每一個，用于吸附一種有害氣體分子，改變所述前向聲波的波速，產生一個延遲聲波；所述多個輸出叉指換能器中的每一個，實現聲電轉換，用于接收所述前向聲波和所述延遲聲波，輸出多個前向脈沖、多個延遲脈沖；所述多個輸出叉指換能器的順序為按照機電耦合系數依次減小；在所述前向聲波作用范圍內沿所述前向聲波傳播方向依次排列；沿垂直所述前向聲波傳播方向分布排列；所述多個敏感膜的順序為對所述聲波的衰減效應依次減小；在所述前向聲波傳播方向上，按照所述順序，每一順位的所述敏感膜分別位于所述輸入叉指換能器和位于同一順位的所述輸出叉指換能器之間。

作為本發明進一步優化的一個實施例，所述多個輸出叉指換能器包含第一輸出叉指換能器、第二輸出叉指換能器、第三輸出叉指換能器、第四輸出叉指換能器；所述多個敏感膜包含第一敏感膜、第二敏感膜、第三敏感膜、第四敏感膜；所述第一敏感膜吸附第一種有害氣體分子，改變所述前向聲波的波速，產生第一延遲聲波；所述第二敏感膜吸附第二種有害氣體分子，改變所述前向聲波的波速，產生第二延遲聲波；所述第三敏感膜吸附第三種有害氣體分子，改變所述前向聲波的波速，產生第三延遲聲波；所述第四敏感膜吸附第四種有害氣體分子，改變所述前向聲波的波速，產生第四延遲聲波；所述第一輸出叉指換能器，用于接收所述前向聲波和所述第一延遲聲波，輸出所述第一前向脈沖、第一延遲脈沖；所述第二輸出叉指換能器，用于輸出接收所述前向聲波和所述第二延遲聲波，輸出所述第二前向脈沖、第二延遲脈沖；所述第三輸出叉指換能器，用于接收所述前向聲波和所述第三延遲聲波，輸出所述第三前向脈沖、第三延遲脈沖；所述第四輸出叉指換能器，用于接收所述前向聲波和所述第四延遲聲波，輸出所述第四前向脈沖、第四延遲脈沖。