[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

本發明涉及氣敏傳感裝置、系統及氣體檢測方法，通過將環境中的能量轉換為電能并進行蓄積和輸出，然后一方面將電能輸送至氣敏傳感器的采集單元以為采集單元供電，另一方面將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以為加熱單元提供電能，該種對氣敏傳感器的加熱和采集采用分別供能的方式減少了對氣敏傳感器的加熱時間，降低了氣敏傳感器的整體功耗，并且通過由環境中的能量轉換為的電能為氣敏傳感器供電，解決了采用電池供能所無法避免的電池更換問題。

技術領域

本發明涉及氣敏傳感技術領域，特別是涉及一種氣敏傳感裝置、系統及氣體檢測方法。

背景技術

氣敏傳感技術是一種能夠監測環境中特定氣體濃度的技術，在環境監控和安全監測等生產生活情境中得到廣泛應用。通常需要以網絡節點的形式在生產生活環境中分布大量的氣敏傳感器，從而量化環境中有毒有害氣體的濃度，起到預警，降低生命財產損失的重要作用。

通常采用傳統電池為各網絡節點的氣敏傳感器提供電能。然而對于需要在特定工作溫度下才能達到最佳性能的氣敏傳感器，由于需要持續供電以對氣敏傳感器進行加熱，功耗過高，通常需要頻繁更換電池，維護不便，且會造成環境污染。

發明內容

基于此，有必要提供一種低功耗的氣敏傳感裝置、系統及氣體檢測方法。

一種氣敏傳感裝置，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；

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；

采集單元，與所述儲能單元連接，用于采集氣體濃度數據。

在其中一個實施例中，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。

在其中一個實施例中，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。

在其中一個實施例中，所述電路調制單元調制所述電能的電壓為脈沖電壓包括調制以下至少一項：脈沖周期、脈沖占空比和脈沖幅值。

在其中一個實施例中，

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。

在其中一個實施例中，所述氣敏傳感器為半導體型氣敏傳感器。

在其中一個實施例中，所述能量采集模塊包括以下至少一種：