[發明專利]一種消除環境溫濕度變化影響的氣體檢測系統及其方法

有效

• 申請號: 201980014797.1
• 申請日: 2019-05-29
• 公開（公告）號: CN112352153B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 王穎;孫力;張擎;寧治
• 申請（專利權）人: 深圳智人環保科技有限公司
• 主分類號: G01N27/26
• 分類號: G01N27/26;G01N1/34;G01N33/00
• 代理公司: 深圳市查策知識產權代理事務所(普通合伙) 44527
• 代理人: 曾令安

本發明提供了一種消除環境溫濕度變化影響的氣體檢測系統及其方法，該氣體檢測系統包括裸露傳感器(20)、基準傳感器(30)和計算模塊(40)，裸露傳感器(20)用于檢測環境氣體中的目標氣體獲取第一反饋信號；基準傳感器(30)用于選擇性隔離環境氣體中的目標氣體產生零氣，并對零氣進行檢測獲取第二反饋信號；計算模塊(40)用于計算第一反饋信號和第二反饋信號之間的差值獲取第三反饋信號，并根據第三反饋信號按照標定公式計算獲取目標氣體的濃度。本發明提供的氣體檢測系統及其方法消除了環境溫濕度變化對傳感器信號的影響，實現對目標氣體濃度的準確監測，高效可靠，具有良好的技術效果。

技術領域

本發明涉及氣體檢測技術領域，尤其涉及一種消除環境溫濕度變化影響的氣體檢測系統及其方法。

背景技術

氣體傳感器由于價格低、體積小、易集成、易布點等特性，正成為一種區別于傳統監測方式的新型空氣污染物監測技術。基于氣體傳感器的環境監測方法也被逐漸應用到不同的場景中，如環境大氣監測，網格化監測，工業監測等。由根據工作原理的不同，常用的氣體傳感器主要分為電化學傳感器、金屬氧化物傳感器、光離子電離傳感器、非分散紅外傳感器等。研究表明，多數氣體傳感器在測試、監測等運用過程中，氣體傳感器的輸出信號除了受到目標污染物濃度變化的影響外，還不可避免的受到由環境的溫濕度變化而帶來的影響。這類由溫濕度帶來的影響會使目標污染物的監測基準線和靈敏度產生變化，從而造成傳感器在環境應用中的測量誤差。同時，傳感器自身的物理化學結構隨著應用時間增加也會發生改變，從而產生信號偏移的問題。

目前，在氣體傳感器的環境監測運用中，為提高監測的準確度和精確度，通常采用數學算法對環境溫濕度進行補償，或對采樣氣體進行包括一系列控溫或控濕的前處理，以此來提高傳感器輸出信號與目標污染物之間關系的穩定性和可預測性。在對交叉環境污染物的干擾去除上，一些傳感器的集成商采用對干擾污染物進行過濾的方式來分離目標信號與干擾污染物信號，去除干擾污染物的影響。

然而，從目前的技術發展看，這些方法均無法有效分離傳感器輸出信號中的目標氣體污染物濃度信號與環境溫濕度的影響信號。數學算法包括線性擬合、非線性擬合、分段函數、機器學習、神經元網絡等亦無法準確捕捉環境溫濕度對傳感器影響的延遲性、非線性和交叉影響。而且，濕度變化對傳感器的短期急劇影響與長期慢性影響到目前依然無法有效用數學模型進行描述。同時，用物理手段對氣體進行前處理也極大的增加了傳感器系統的復雜性、體積以及功耗。且無論控溫或控濕，均無法對兩個環境變量進行同時控制，即使通過比例-積分-微分算法對溫度或濕度進行快速控制，此過程中產生的小的波動信號對傳感器信號也會產生放大效應，從而人為產生較大噪音，對檢測精度產生負面影響。

發明內容

本發明針對上述現有技術中提到的如何有效分離傳感器輸出信號中的污染物濃度信號與環境溫濕度的影響信號的問題，提供了一種消除環境溫濕度變化影響的氣體檢測系統以及方法，能夠消除環境溫濕度變化對氣體傳感器基準輸出信號的影響，使得易受環境溫濕度影響的氣體傳感器在環境檢測中免于溫濕度變化對傳感器基準信號的影響，繼而提高氣體傳感器在全天候條件下的測量準確度、精確度及穩定性。

本發明用于解決以上技術問題的技術方案為：一方面，提供一種消除環境溫濕度變化影響的氣體檢測系統，包括：

裸露傳感器，用于檢測環境氣體中的目標氣體獲取第一反饋信號；

基準傳感器，用于選擇性隔離所述環境氣體中的目標氣體產生零氣，并對所述零氣進行檢測獲取第二反饋信號；

計算模塊，連接所述裸露傳感器和基準傳感器，用于計算所述第一反饋信號和第二反饋信號之間的差值獲取第三反饋信號，并根據所述第三反饋信號按照標定公式計算獲取所述目標氣體的濃度。

本發明上述的氣體檢測系統中，所述基準傳感器包括：

傳感器本體，所述傳感器本體和裸露傳感器對所述目標氣體和環境溫濕度具有一致的信號反應；