本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種解決半導(dǎo)體式可燃?xì)怏w探測器長期穩(wěn)定性的方法。首先確定空氣中傳感器的穩(wěn)態(tài)電平；確定拋物線拐點(diǎn)電平和飽和區(qū)電平；將拐點(diǎn)濃度對應(yīng)的電平做為首次標(biāo)定值并存儲；將飽和區(qū)濃度對應(yīng)的電平作為報(bào)警動(dòng)作設(shè)定值電平并存儲（二次標(biāo)定值）；實(shí)時(shí)監(jiān)測測量曲線和標(biāo)定時(shí)的曲線平行度，平行條件是標(biāo)定曲線和測量曲線縱向連續(xù)相鄰測量10組數(shù)據(jù)之差為常數(shù)，既可視為探測器報(bào)警條件得到滿足。本發(fā)明專利技術(shù)提供的方法能夠保證探測器長期使用的穩(wěn)定性指標(biāo)，不會(huì)超過國家標(biāo)準(zhǔn)對可燃?xì)怏w探測器長期穩(wěn)定性的要求范圍；非常好地解決了半導(dǎo)體傳感器長期運(yùn)行的穩(wěn)定性問題。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)公開了。
技術(shù)介紹
用于家庭天然氣泄露檢測的民用可燃?xì)怏w探測器(俗稱報(bào)警器)所應(yīng)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(dǎo)體式(半導(dǎo)體式又包括半導(dǎo)體加熱式和常溫半導(dǎo)體兩個(gè)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(lǐng)域里很難推廣；半導(dǎo)體式雖然使用壽命較長、價(jià)格便宜很適合在民用領(lǐng)域里應(yīng)用，但半導(dǎo)體式的選擇性和長期穩(wěn)定性較差；普遍會(huì)存在誤報(bào)和長期使用后工作點(diǎn)漂移；導(dǎo)致工作點(diǎn)漂移主要因素有兩，一是傳感器受環(huán)境(主要是溫濕度)影響較大，會(huì)使工作點(diǎn)產(chǎn)生漂移；二是傳感器材料本身，長期通電狀態(tài)下使用，致使材料疲勞系數(shù)增大，傳感器輸出特性在使用過程中和出廠標(biāo)定時(shí)相差很大也會(huì)造成工作點(diǎn)漂移，使得該項(xiàng)技術(shù)和產(chǎn)品在市場中的應(yīng)用受到限制，阻礙了該行業(yè)的健康發(fā)展。目前市場上正在使用的半導(dǎo)體測量原理構(gòu)成的探測器在長期使用過程中均會(huì)逐漸出現(xiàn)不符合國家標(biāo)準(zhǔn)的情況，有的甚至使用時(shí)間一長，已經(jīng)達(dá)到或超過報(bào)警下限(以天然氣為例LEL=5%)，探測器仍不能響應(yīng)(報(bào)警)，起不到探測器應(yīng)當(dāng)報(bào)警的作用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)是在應(yīng)用實(shí)踐和科學(xué)試驗(yàn)中摸索和總結(jié)，開創(chuàng)性發(fā)現(xiàn)了半導(dǎo)體傳感器的輸出特性曲線的拐點(diǎn)、飽和區(qū)間、測量曲線和標(biāo)定曲線平行關(guān)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(yùn)行穩(wěn)定性的基礎(chǔ)，以出廠標(biāo)定(報(bào)警動(dòng)作設(shè)定值)為參考，動(dòng)態(tài)地、實(shí)時(shí)地圍繞三大要素將測量數(shù)據(jù)和出廠標(biāo)定值相比較；滿足報(bào)警器條件后做為探測器響應(yīng)依據(jù)，為研究和應(yīng)用半導(dǎo)體氣體傳感器，解決探測器長期使用的穩(wěn)定性提供了一種十分有效和可行的方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用如下技術(shù)方案，該方法包括以下步驟51、首先確定空氣中傳感器的穩(wěn)態(tài)電平值(該電平為常數(shù))；同時(shí)，隨著被測氣體濃度的增加，電平呈拋物線型態(tài)上升；52、確定拋物線拐點(diǎn)電平和飽和區(qū)電平；按國家標(biāo)準(zhǔn)注氣速率，當(dāng)相鄰采樣連續(xù)5個(gè)節(jié)點(diǎn)=O.1V時(shí)為拐點(diǎn)電平(對應(yīng)濃度為O. 05%);按國標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)注氣速率，當(dāng)相鄰采樣連續(xù)10個(gè)節(jié)點(diǎn)蘭O. OlV為飽和區(qū)電平(對應(yīng)濃度為O. 15%)；53、將S2中確定的拐點(diǎn)電平所對應(yīng)濃度O.05%做為首次標(biāo)定值，存儲于寄存器中，作為預(yù)警電平；54、將S2中確定的飽和區(qū)電平對應(yīng)濃度O.15%存儲在寄存器中并作為報(bào)警動(dòng)作值電平(二次標(biāo)定值);S5、檢查測量曲線和標(biāo)定S3、S4時(shí)的曲線平行關(guān)系。進(jìn)一步地，在實(shí)際測量標(biāo)定時(shí)，留有容冗空間，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)的要求，首次標(biāo)定對應(yīng)拐點(diǎn)濃度的電平應(yīng)取濃度為O. 07%時(shí)所對應(yīng)電平值，進(jìn)入該電平以后，探測器也具備響應(yīng)的條件。進(jìn)一步地，所述S2采用列表比對法得出拐點(diǎn)電平和進(jìn)入飽和區(qū)電平。進(jìn)一步地，所述S2中拐點(diǎn)電平為S4中報(bào)警動(dòng)作值的依據(jù)，設(shè)定的報(bào)警動(dòng)作值要大于拐點(diǎn)電平。進(jìn)一步地，所述S3中確定的預(yù)警電平為預(yù)警條件，但不是報(bào)警的唯一條件，需所述S4和S5中的關(guān)系成立為報(bào)警條件。進(jìn)一步地，所述S4和S5中關(guān)系不成立，但所述S3中關(guān)系成立且隨著被測氣體濃度增加且超過報(bào)警動(dòng)作值電平作為報(bào)警補(bǔ)充條件。由于采用了上述方案，本專利技術(shù)通過確定拋物線的拐點(diǎn)、進(jìn)入飽和區(qū)濃度和平行關(guān)系，無論傳感器受外界及自身何種影響，都會(huì)保證精確的測量，不會(huì)超過國家標(biāo)準(zhǔn)對可燃?xì)怏w探測器的要求< ±3%LEL (注LEL=燃?xì)獗ㄏ孪?范圍；非常好地解決了半導(dǎo)體傳感器長期運(yùn)行的穩(wěn)定性。附圖說明圖1為物理量轉(zhuǎn)換成電量的典型電路示意圖2為圖1的輸出特性曲線是拋物線示意圖3為圖2基礎(chǔ)上設(shè)有報(bào)警點(diǎn)的示意圖4為溫濕度變化下的拋物線示意圖5為圖4基礎(chǔ)上設(shè)有報(bào)警點(diǎn)的示意圖6為傳感器疲勞特性曲線的示意圖7為常溫常態(tài)-負(fù)十度環(huán)境下-疲勞衰老的綜合示意圖8為本專利技術(shù)的步驟流程示意圖。具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對本專利技術(shù)的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本專利技術(shù)可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。如圖8所示，本專利技術(shù)提供的，該方法包括以下步驟51、首先確定空氣中傳感器的穩(wěn)態(tài)電平值(該電平為常數(shù))；同時(shí)，隨著被測氣體濃度的增加，電平呈拋物線型態(tài)上升；52、確定拋物線拐點(diǎn)電平和飽和區(qū)電平；按國家標(biāo)準(zhǔn)注氣速率，當(dāng)相鄰采樣連續(xù)5個(gè)節(jié)點(diǎn)含O.1V時(shí)為拐點(diǎn)電平(對應(yīng)濃度為O. 05%);按國標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)注氣速率，當(dāng)相鄰采樣連續(xù)10個(gè)節(jié)點(diǎn)蘭O. OlV為飽和區(qū)電平(對應(yīng)濃度為O. 15%)；53、將S2中確定的拐點(diǎn)電平所對應(yīng)濃度O.05%做為首次標(biāo)定值，存儲于寄存器中，作為預(yù)警電平；54、將S2中確定的飽和區(qū)電平對應(yīng)濃度O.15%存儲在寄存器中并作為報(bào)警動(dòng)作值電平(二次標(biāo)定值);S5、檢查測量曲線和標(biāo)定S3、S4時(shí)的曲線平行關(guān)系。進(jìn)一步地，在實(shí)際測量標(biāo)定時(shí)，留有容冗空間，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)的要求，首次標(biāo)定對應(yīng)拐點(diǎn)濃度的電平應(yīng)取濃度為O. 07%時(shí)所對應(yīng)電平值，進(jìn)入該電平以后，探測器也具備響應(yīng)的條件。進(jìn)一步地，所述S2采用列表比對法得出拐點(diǎn)電平和進(jìn)入飽和區(qū)電平。進(jìn)一步地，所述S2中拐點(diǎn)電平為S4中報(bào)警動(dòng)作值的依據(jù)，設(shè)定的報(bào)警動(dòng)作值要大于拐點(diǎn)電平。進(jìn)一步地，所述S3中確定的預(yù)警電平為預(yù)警條件，但不是報(bào)警的唯一條件，需所述S4和S5中的關(guān)系成立為報(bào)警條件。進(jìn)一步地，所述S4和S5中關(guān)系不成立，但所述S3中關(guān)系成立且隨著被測氣體濃度增加且超過報(bào)警動(dòng)作值電平作為報(bào)警補(bǔ)充條件。具體分析我們通過典型電路(圖1)可以將物理量轉(zhuǎn)換成所需的電量，圖1中S代表傳感器，E為供電電壓，R為輸出電阻，V0為輸出電壓；從圖1中可以看出，如果S的阻值變化，勢必會(huì)使輸出電壓Vtj發(fā)生改變；其輸出特性曲線是拋物線如圖2 ;根據(jù)Vtj不斷的變化過程，達(dá)到檢測氣體濃度的目地。根據(jù)這種輸出特性曲線，設(shè)定一報(bào)警動(dòng)作值，如圖3，假定報(bào)警動(dòng)作值設(shè)定O. 15%，(該數(shù)據(jù)由標(biāo)定獲取)其對應(yīng)電平是3V ;那么，報(bào)警電壓就是3V，在氣體檢測中凡有電壓由空氣電壓躍變成3V時(shí)，探測器即刻發(fā)出聲光報(bào)警信號，這部份由測量電路和傳感器共同實(shí)現(xiàn)，達(dá)到報(bào)警的目地。問題在于當(dāng)傳感器受環(huán)境因素(主要是溫濕度)影響較大，尤其是傳感器制作材料本身會(huì)隨著使用年限的增加，其疲勞系數(shù)逐漸顯現(xiàn)。這些因素都會(huì)使探測器測量值偏離出廠標(biāo)定設(shè)定值，從而使報(bào)警動(dòng)作值發(fā)生改變。如圖4，傳感器受高溫、高濕影響，探測器還沒有達(dá)到報(bào)警濃度O. 15%時(shí)，被測氣體的電壓就已經(jīng)達(dá)到報(bào)警動(dòng)作電壓值(3V)，其對應(yīng)濃度僅有O. 07%左右，這樣就會(huì)造成探測器早報(bào)現(xiàn)象；此時(shí)探測器輸出電壓還沒有進(jìn)入飽和區(qū)，只是剛剛進(jìn)入拐點(diǎn)，如果將這種雖然已過報(bào)警電壓但還沒進(jìn)入飽和區(qū)間的濃度不做為唯一條件，還要滿足進(jìn)入飽和區(qū)間的條件，飽和區(qū)間的條件是相鄰O. 01%濃度區(qū)間的電位差均< O. OlV(見表2)才能報(bào)警；就完全可以解決早報(bào)現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)比較精確的測量。如圖5，雖然輸入濃度已達(dá)O. 15%，但對應(yīng)電平并沒有達(dá)到3V，只有繼續(xù)增加輸入濃度，才會(huì)使電平增長到3V就會(huì)出現(xiàn)晚報(bào)現(xiàn)象。如圖6，探測器長期使用傳感器材料疲勞系數(shù)造成的整體輸出曲線下移與圖5的特性曲線基本相似，但數(shù)值會(huì)不同，也只有增大濃度才會(huì)使電平升到報(bào)警設(shè)定值電壓(3V)。綜合上述各種因素的影響都直接破壞了探測器的長期穩(wěn)定性，既工作點(diǎn)漂移造成測量誤差增大。國家對燃?xì)馓綔y器規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)是報(bào)警設(shè)定值(該值由標(biāo)定獲取)和測量動(dòng)作值本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種解決半導(dǎo)體式可燃?xì)怏w探測器長期穩(wěn)定性的方法，其特征在于該方法包括以下步驟：S1、首先確定空氣中傳感器的穩(wěn)態(tài)電平值（該電平為常數(shù)）；同時(shí)，隨著被測氣體濃度的增加，電平呈拋物線型態(tài)上升；S2、確定拋物線拐點(diǎn)電平和飽和區(qū)電平；按國家標(biāo)準(zhǔn)注氣速率，當(dāng)相鄰采樣連續(xù)5個(gè)節(jié)點(diǎn)≦0.1V時(shí)為拐點(diǎn)電平（對應(yīng)濃度為0.05%）；按國標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)注氣速率，當(dāng)相鄰采樣連續(xù)10個(gè)節(jié)點(diǎn)≦0.01V為飽和區(qū)電平（對應(yīng)濃度為0.15%）；S3、將S2中確定的拐點(diǎn)電平所對應(yīng)濃度0.05%做為首次標(biāo)定值，存儲于寄存器中，作為預(yù)警電平；S4、將S2中確定的飽和區(qū)電平對應(yīng)濃度0.15%存儲在寄存器中并作為報(bào)警動(dòng)作值電平（二次標(biāo)定值）；S5、檢查測量曲線和標(biāo)定S3、S4時(shí)的曲線平行關(guān)系。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種解決半導(dǎo)體式可燃?xì)怏w探測器長期穩(wěn)定性的方法，其特征在于該方法包括以下步驟 51、首先確定空氣中傳感器的穩(wěn)態(tài)電平值(該電平為常數(shù))；同時(shí)，隨著被測氣體濃度的增加，電平呈拋物線型態(tài)上升； 52、確定拋物線拐點(diǎn)電平和飽和區(qū)電平；按國家標(biāo)準(zhǔn)注氣速率，當(dāng)相鄰采樣連續(xù)5個(gè)節(jié)點(diǎn)=O.1V時(shí)為拐點(diǎn)電平(對應(yīng)濃度為O. 05%);按國標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)注氣速率，當(dāng)相鄰采樣連續(xù)10個(gè)節(jié)點(diǎn)蘭O. OlV為飽和區(qū)電平(對應(yīng)濃度為O. 15%)； 53、將S2中確定的拐點(diǎn)電平所對應(yīng)濃度O.05%做為首次標(biāo)定值，存儲于寄存器中，作為預(yù)警電平； 54、將S2中確定的飽和區(qū)電平對應(yīng)濃度O.15%存儲在寄存器中并作為報(bào)警動(dòng)作值電平(二次標(biāo)定值); 55、檢查測量曲線和標(biāo)定S3、S4時(shí)的曲線平行關(guān)系。...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李秋陽，
申請(專利權(quán))人：深圳市戴維萊實(shí)業(yè)有限責(zé)任公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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