[發明專利]氣敏傳感裝置、系統及氣體檢測方法

有效

• 申請號: 202010587693.4
• 申請日: 2020-06-24
• 公開（公告）號: CN111879825B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發明（設計）人: 汪飛;胡玉申;羅安信;牛高強
• 申請（專利權）人: 南方科技大學
• 主分類號: G01N27/12
• 分類號: G01N27/12;H02J7/32
• 代理公司: 華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 熊文杰

1.一種氣敏傳感裝置，其特征在于，包括：

能量轉換模塊，用于采集環境中的能量，并將所述能量轉換為電能；

能量管理模塊，包括：

儲能單元，與所述能量轉換模塊連接，用于蓄積并輸出所述電能；

電路調制單元，與所述儲能單元連接，用于將所述電能的電壓調制為脈沖電壓并輸出；

所述將所述電能的電壓調制為脈沖電壓包括調制脈沖周期、脈沖占空比和脈沖幅值中至少一項；一個所述脈沖周期由高電平輸出時間和低電平輸出時間組成；

氣敏傳感器，包括：

加熱單元，與所述電路調制單元連接，用于將所述電能轉換為熱能；所述加熱單元產生的熱能使采集單元溫度升高；

采集單元，與所述儲能單元連接，用于采集氣體濃度數據。

2.根據權利要求1所述的氣敏傳感裝置，其特征在于，所述能量管理模塊還包括：

控制單元，分別與所述儲能單元、所述電路調制單元、所述采集單元連接，用于在所述儲能單元蓄積的所述電能達到電能閾值時控制輸出所述儲能單元蓄積的所述電能至所述電路調制單元和所述采集單元。

3.根據權利要求2所述的氣敏傳感裝置，其特征在于，所述氣敏傳感裝置還包括:

電源模塊，與所述控制單元連接；

所述控制單元還用于在所述儲能單元蓄積的所述電能未達到電能閾值時，控制輸出所述電源模塊的電能至所述電路調制單元和所述采集單元。

4.根據權利要求1所述的氣敏傳感裝置，其特征在于，

所述采集單元包括：

測試電極，所述測試電極表面覆有氣敏材料；

負載電阻，串聯在所述測試電極和所述儲能單元之間，與所述測試電極共同接收所述儲能單元輸出的所述電能；

檢測電路，與所述負載電阻并聯，用于檢測并輸出所述負載電阻的電壓，所述電壓對應氣體濃度數據；

所述加熱單元，環繞于所述測試電極，并與所述電路調制單元連接，所述加熱單元用于將所述電路調制單元輸出的電能轉換為熱能。

5.根據權利要求1所述的氣敏傳感裝置，其特征在于，所述氣敏傳感器為半導體型氣敏傳感器。

6.根據權利要求1所述的氣敏傳感裝置，其特征在于，所述能量采集模塊包括以下至少一種：

風能發電單元，用于采集環境中的風能；

太陽能發電單元，用于采集環境中的太陽能；

振動能發電單元，用于采集環境中的振動能；

電磁能發電單元，用于采集環境中的電磁能；和

熱電發電單元，用于采集環境中的熱能。

7.根據權利要求1所述的氣敏傳感裝置，其特征在于，所述氣敏傳感裝置還包括：

處理模塊，分別與所述能量管理模塊和所述采集單元連接；

所述采集單元還用于將所述氣體濃度數據傳輸至所述處理模塊，

所述處理模塊用于接收并處理所述氣體濃度數據。

8.根據權利要求7所述的氣敏傳感裝置，其特征在于，所述氣敏傳感裝置還包括：

通信模塊，分別與所述能量管理模塊和所述處理模塊連接，

所述通信模塊用于接收并發送處理后的所述氣體濃度數據至監控終端。

9.一種氣體檢測方法，其特征在于，所述方法包括：

采集環境中的能量，并將所述能量轉換為電能；

蓄積并輸出所述電能；

將所述電能的電壓調制為脈沖電壓，并輸送至氣敏傳感器的加熱單元；所述將所述電能的電壓調制為脈沖電壓包括調制脈沖周期、脈沖占空比和脈沖幅值中至少一項；一個所述脈沖周期由高電平輸出時間和低電平輸出時間組成；所述加熱單元產生的熱能使采集單元溫度升高；

所述氣敏傳感器的采集單元采集氣體濃度數據。

10.一種氣敏傳感系統，其特征在于，包括：

如權利要求1-8任一項所述的氣敏傳感裝置。