专利名称：空气污染传感器系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种空气污染传感器系统，包括进气口、出气口、传 感器单元和空气置换设备，该空气置换设备被设置为建立从进气口经 过传感器单元到出气口的气流，该传感器单元包括用于从所述气流中 去除气载污染物的过滤器，该传感器单元被设置为基于由所述过滤器 从气流中去除的气载污染物的量生成输出信号。
背景技术：
空气污染传感器系统用于监测气载污染物的浓度，特别是对健康 有害的气栽污染物的浓度。结合包含在空气处理系统中的过滤系统， 空气污染传感器系统可以用于监测并控制用于接收来自空气处理系统 的换气空气的封闭体内部的气栽污染物的浓度。
空气污染传感器系统包括进气口、出气口、传感器单元和空气置 换设备，该空气置换设备被设置为建立从进气口经过传感器单元到出 气口的气流。该传感器单元通过与气载污染物的相互作用而运行，例 如通过使用过滤器从气流中去除气载污染物或通过借助与电磁辐射的 相互作用确定气流中气载污染物的存在而运行。
根据本发明的空气污染传感器系统的传感器单元包括用于从气流 中去除气载污染物的过滤器。结果，传感器单元生成具有与由过滤器 每单位时间去除的气载污染物的量成比例的幅度的输出信号。
在工作期间，增加量的气栽污染物沉积在传感器单元中。因此， 在某空气污染水平处测量的输出信号的幅度可以随时间变化，例如因 为改变了过滤器或过滤特性。空气污染传感器系统的寿命被定义为这
样的时间在该时间之后在确定的一组条件下测量的输出信号的幅度 已经改变为在清洁的过滤器存在的情况下初始测量值的某一百分比 (例如50%)。
从W02006/016346 Al可知包括传感器单元和用于置换空气的通风 机的空气污染传感器系统。该已知的空气污染传感器系统的传感器单 元包括颗粒沉降部分。针对维护问题和输出信号的可靠性，将需要提高这种空气污染传感器系统的寿命。
发明内容
本发明的目的是提供一种在开始段提出的具有增加的寿命的空气 污染传感器系统。
根据本发明，该目的通过将所述空气置换设备设置为由所迷输出 信号控制来实现。
为了提高开始段所提出的这种空气污染传感器系统的寿命，重要 的是，确保在工作期间气栽污染物沉积到传感器单元内部的速率和量 尽可能低。当传感器单元的输出信号用作反馈信号以控制空气置换设 备时，当输出信号超过某个阈值时可以例如减少通过该传感器单元的 气流。这降低了气载污染物在传感器单元中的沉积速率，由此延长了 空气污染传感器系统的寿命。
在权利要求2中，定义了本发明的空气污染传感器系统的实施例， 在该实施例中，空气置换设备被设置为当输出信号超过第一预定值时 调整气流以具有减少的体积流速。该实施例进一步增加了该空气污染 传感器系统的寿命，因为在气流具有减少的体积流速的时间周期期间， 减少量的气载污染物将沉积在传感器单元的内部。
在权利要求3中，定义了本发明的空气污染传感器系统的实施例， 在该实施例中，空气置换设备被设置为当输出信号低于第二预定值时 调整气流以具有减少的体积流速。该实施例进一步增加了该空气污染 传感器系统的寿命，因为在气流具有减少的体积流速的时间周期期间， 减少量的气载污染物将沉积在传感器单元的内部。
在权利要求4中，定义了本发明的空气污染传感器系统的实施例。 在该实施例中，空气置换设备被设置为对于当输出信号超过第一预 定值时或当输出信号低于第二预定值时的预定时间周期，将气流的体 积流速降低到零。该实施例进一步增加了空气污染传感器系统的寿命， 因为在所述预定的时间周期期间，没有气载污染物将会沉积在传感器 单元内内部。
在权利要求5中，定义了本发明的空气污染传感器系统的实施例。 在该实施例中，在气流的体积流速被降低到零的预定时间周期期间， 将输出信号重置为零，由此增加输出信号的可靠性和可重复性并且因此增加空气污染传感器系统的寿命。当没有气流通过空气污染传感器 系统时，没有污染物沉积在传感器单元内并且根据定义输出信号应当 为零。由此，输出信号中任何可能存在的非零偏置值可以经零重置而 被补偿。
在权利要求6中，定义了本发明的空气污染传感器系统的实施例， 在该实施例中，所述过滤器是透气性深度过滤器。该实施例进一步增 加空气污染传感器系统的寿命，因为在过滤器或过滤特性将响应于沉 积在过滤器内的大量污染物而显著改变之前，该实施例提高了被允许 沉积在传感器单元中的污染物的最大量。
在权利要求7中，定义了本发明的空气污染传感器系统的实施例。 在该实施例中，该空气污染传感器系统包括用于使得气流在进气口与 传感器单元之间沿曲线路径前行的装置。该实施例进一步提高了所述 空气污染传感器系统的寿命，因为它阻止了大的气载颗粒(所述传感 器对于该颗粒具有较低的敏感性)到达过滤器并且因此阻止了其沉积 在过滤器中。
在权利要求8中，定义了本发明的空气污染传感器系统的实施例。 在该实施例中，所述空气污染传感器系统包括被设置为降低至少一部 分气流的湿度的加热元件。该实施例进一步提高了该空气污染传感器 字体的寿命，因为它减少了所述传感器单元内部中湿气的吸收和/或冷 凝，从而防止了不期望的电流的出现。
通过参照下面描述的实施例，本发明的这些和其他方面将变得显 然并被阐明。
现在将参照附图详细地描述本发明的实例，在附图中
图1是根据本发明的空气污染传感器系统的第一实施例的示意性
表示；
图2A-2C是根据本发明的空气污染传感器系统的其他实施例的示 意性表示；
图3以曲线图示出空气污染传感器系统1的实施例的工作的第一 实例；
图4以曲线图示出空气污染传感器系统1的实施例的工作的第二实例；图5以曲线图示出空气污染传感器系统1的实施例的工作的第三 实例；图6以曲线图示出空气污染传感器系统1的实施例的工作的第四 实例。应当注意，这些附图是示意性的且没有按照比例绘制。在附图中， 为了清楚和方便，这些附图的部件的相对大小和比例在尺寸上被放大 或缩小。
具体实施方式
图l的空气污染传感器系统l包括进气口 ll、出气口 12、传感器 单元2和风扇3。为了达到本发明的目的，风扇3可以由任何其他空气 置换设备代替，比如被设置为泵或通过由空气密度的局部差异引起的 热烟自效应置换空气的加热元件。当工作时，风扇3产生横跨传感器 单元2降低的压力，由此产生通过传感器单元2的气流4，该气流的体 积流速由风扇3的旋转速度决定。该体积流速指示每单位时间穿过给 定体积的空气体积。在图1中，传感器单元2是被设置为感测气流4中的气载颗粒的 存在的颗粒传感器单元。为此目的，传感器单元2包括透气的深度过 滤器22，其被设置为从气流4中去除带电颗粒。所述带电颗粒由包括 在传感器单元2中并且被放置在进气口 11与过滤器22之间的颗粒充 电单元生成。为了本发明的目的，如果传感器单元的感测功能包括利用过滤器 去除来自气流的污染物，则传感器单元可以是被设置为感测气载污染 物的存在的任何设备。在本发明的上下文中，该过滤器可以是被设置 为从气流中去除气载污染物的任何设备。在空气污染传感器系统1工作期间，沉积在过滤器22上的颗粒质 量增加。因此，过滤器22的气流阻力增加，由此降低了气流4对于由 风扇产生的一确定的驱动力的体积流速。在图1中，过滤器22是具有至少几毫米厚度的透气的深度过滤器。 因此，过滤器22的气流阻力对沉积的颗粒质量不太敏感。因此，过滤 器22能够在气流阻力增大到这样的程度之前从气流4中去除相对较大的颗粒质量，所述这样的程度是气流4的体积流速减少到传感器单 元不再能够提供足够可靠的输出信号。传感器单元2被设置为基于气流4中的气载颗粒的存在生成输出 信号21。输出信号21的幅度依赖于每单位时间过滤器22从气流4中 去除的颗粒的量。由数据评价单元5处理输出信号21。数据评价单元 5被设置为基于输出信号21生成反馈信号51。控制器6被设置为处理 反馈信号51。风扇3被设置为被控制器6通过电压61控制。输出信号21与气流4的体积流速成正比。因为体积流速受到提供 给风扇的电压61的影响，所以输出信号将依赖于电压61的幅度。可 以通过针对由不同电压61引起的气流4中的差异自动补偿输出信号21 来简化对在不同电压61处测量的输出信号21的解释。为此目的，数 据评价单元5可以包括补偿算法。图1的空气污染传感器系统包括被放置为与传感器单元2接触的 加热元件24。加热元件24被设置为降低空气的相对湿度，以便减少传 感器单元2的内部中湿气的吸收和/或冷凝。因此，将防止不期望的电 流的出现，比如沿着传感器单元2的内部的绝缘表面流动的电流出现， 由此改进空气污染传感器系统关于寿命、测量准确性以及测量可靠性 方面的性能。加热元件24可以是电阻式加热元件，并且还可以位于传 感器单元2的附近。图2示出空气污染系统1的实施例，该系统包括用于使得气流4 沿进气口 11与传感器单元2之间的曲线路径前行的装置。在图2A和 2B中，该装置分别是弯曲的风道71和72。在图2C中，该装置是多个 平行板73，该平行板的表面被定向为垂直于气流4。在图2C的实施例 中，气流4在到达传感器单元2之前被迫穿过平行板73之间的之字形 路径。关于气流4离开空气污染传感器系统1的部分(即，空气置换 设备3与出气口 12之间的部分，这可以以任何方式构造，使得沿着期 望的方向引导气流4。图2A-C中所示的实施例防止了相对较大的气载颗粒进入到传感器 2中，这是由于通过惯性效应或重力效应所引起的传感器的颗粒沉积上 流而从气流4中去除粒子造成的结果。当传感器单元2被特别地设置 为响应于具有规定范围内的等效直径的颗粒，例如当传感器单元2是 超微颗粒传感器时，这是特别有用的。超微颗粒是具有大约10n迈到大颗粒。超微颗粒传感器对典型地在环境空 气中遇到的较大的气栽颗粒具有相对较低的敏感性。可以防止这种较 大的气载颗粒沉积在过滤器22中，因为它们从过滤器22的气流4上 流通过重力沉积或惯性效应(与固体表面碰撞，随后粘合)的沉积趋 势相对较大。此外，当空气污染传感器系统1用在通风管内部时(在通风管内 可以建立外部气流)，进气口 11可以相对于外部气流的方向进行适当 地定位，从而迫使由空气污染传感器系统1从外部气流中采样的空气 在能够经进气口 11进入空气污染传感器系统1之前在流动方向和/或 流动速度方面进行明显的改变。被采样的空气在流动方向和/或流动速惯性效应而进入i气4染传感器系统1。'图3以曲线图示出空气污染传感器系统1的实施例的工作的实例。 图3的上边的图示出作为时间函数的输出信号的实例。在该上边图指 示了预定值S^提供给风扇3的电压61通常被设置在额定电压处，使 得产生额定气流Fn来通过传感器单元2。当传感器信号21超过预定值 S,时，反馈信号51用于降低电压61以便降低风扇3的旋转速度，由此 获得减少的体积流速Fr并且因此获得减少的在过滤器22内侧污染物沉 积的速度。这种反馈功能延长了传感器单元2的寿命。图3的下边图示出作为时间函数的流体4的体积流速。在时间t31 和t"处，输出信号21超过预定值S，，并且气流4的体积流速从额定 体积流速Fn减少到降低的体积流速F,。降低的体积流速h可以是有限 值或零。在图3中，降低的体积流速民是有限值。在图3中，保持所 述降低的体积流速F"直到输出信号21下降到低于所述预定值S,为止，在这时(t32和t")额定体积流速Fn被恢复。图4以曲线图示出空气污染传感器系统1的实施例的工作的实例， 其中当示出信号21超过预定值S!时，风扇3被设置为关闭预定的时间 周期T。。在时间U处，输出信号21超过预定值S"并且流体4的体 积流速从额定的体积流速Fn减小到零。当气流4为零时，传感器单元2 不能生成输出信号21。因此，在预定时间周期T。(在此期间，不存在 输出信号21，如图4的上边图所示)之后恢复额定体积流速F。。在预 定的时间周期T。，从t"到t42，降低了气载污染物的浓度，使得在t42处输出信号21具有低于第一预定值S:的值，额定体积流速Fn被恢复。在时间tn处，输出信号21再次超过预定值Si并且体积流速再次降低 到零。在预定的时间周期T。之后，在时间"处恢复额定的体积流速Fn。 然而，在U处输出信号21仍然超过预定值使得体积流速立刻减 少到零(实践中，传感器单元2需要有限的采样时间L以用于产生输 出信号21)。在预定的时间周期T。之后，在时间1;45处恢复额定体积流 速Fn。现在，输出信号21已经降低到低于预定值Si的值，使得可以保 持额定体积流速Fn。在空气污染传感器系统1的另一个实施例中，可以定义输出信号 21的多个预定值，在预定值处将实现气流4的体积流速的适当减少。 图5中示出这种实施例的工作的实例。与图3和图4相似，图5的上 边图示出作为时间函数的输出信号21的实例。图5的下边图示出作为 时间函数的气流4的体积流速。在图5中，当输出信号21超过第一预 定值S,时(在时间151和153处)，气流4的体积流速减少到第一个有 限的降低的体积流速Fn。当输出信号21随后超过第二预定值S2时(在 时间t"处)，体积流速进一步减少到第二个降低的体积流速Fr2。在图5中，第二个降低的体积流速F,2具有有限值，但它也可以为零。在空气污染传感器系统的另一个实施例中，当传感器信号21下降 到低于预定值时，风扇3可以被设置为关闭预定的时间周期。图6以 曲线图示出作为时间函数的输出信号21的实例。图6上边的图示出了 作为时间函数的输出信号21的一个实例。在上边图中示出了预定值S" 当输出信号21下降到低于预定值S3时(在时间t"和L处)，风扇3 被关闭以便使得气流4的体积流速从额定体积流速Fn减少到零。在预 定的时间周期T。之后，该风扇将被打开以便重新建立额定体积流速Fn(在时间t62、tM和t"处)。如果输出信号仍然低于预定值(如在所要求的有限采样时间Ts内测量的)，风扇3将再次被关闭一随后的预定 的时间周期T。。对于图6的实施例，预定值S3优选地对应于在包含至多仅仅相对 少量的空气污染的标准"干净，，空气中测量的传感器信号21，从而使 得不必连续记录空气污染。在该实施例中，提高了空气污染传感器系 统1的寿命，因为在风扇3被关闭的预定时间周期T。期间，没有污染 物会沉积在过滤器22内。在图4和图6中，在相似的预定时间周期T。，气流4的体积流速 被减少到零。然而，也可以具有第一预定时间周期和第二预定时间周 期，在第一预定时间周期期间当输出信号21超过预定值St时所述体积 流速减少到零，而在第二预定时间周期期间当输出信号21下降到低于 预定值S3时所述体积流速减少到零，其中第一预定时间周期不同于第 二预定时间周期。本领域技术人员将会理解，可以将来自本文以上描述的实施例的 各个特征结合起来。以此方式，可以获得空气污染传感器系统1的实 施例，其中风扇3被设置为当输出信号21超过预定值Si时以及当输出 信号21下降到低于预定值S3时关闭，由此定义了输出信号21的值对 于该范围风扇3保持接通的范围，该范围具有下限S3和上限SlQ对于 S,和S3，甚至可以使用相同的值。以此方式，风扇3被设置为周期性 地接通，以便在风扇再次关闭达预定的时间周期T。之前，让传感器单 元2在所需的有限采样时间Ts测量气载污染物的浓度。在本文以上描述的实施例中，方便的是，在其中风扇3被关闭的 任何时间周期期间进行传感器信号21的零重置，以便补偿可能的非零 偏置信号。在没有空气穿过过滤器22的情况下，传感器信号21应该 被定义为零。由于例如影响空气污染传感器系统1内部的电流的温度 变化，可以出现非零偏置信号。在通过传感器单元2的体积流速为零 时将传感器信号21零重置还提高了传感器信号21的可靠性。尽管在附图和前面的描述中已经示出并描述了本发明，但是这样 的图示和描述应当被认为是说明性的或示范性的，而不是限制性的； 本发明不限于所公开的实施例。在实践要求保护的发明时，本领域技 术人员通过研究附图、公开和所附权利要求能够理解并实现对所公开 的实施例的改变。在权利要求中，文字"包括，，不排除其他元件，并 且不定冠词"一，，不排除多个。在相互不同的从属权利要求中叙述某 些措施这个起码的事实并不表示这些措施的组合不能被有利地使用。 权利要求中的任何附图标记不应当被解释为限制其范围。
权利要求
1.一种空气污染传感器系统(1)，包括进气口(11)、出气口(12)、传感器单元(2)和空气置换设备(3)，该空气置换设备(3)被设置为建立从进气口(11)经过传感器单元(2)到出气口(12)的气流(4)，该传感器单元(2)包括用于从气流(4)中去除气载污染物的过滤器(22)，该传感器单元(2)被设置为基于由过滤器(22)从气流(4)中去除的气载污染物的量生成输出信号(21)，该空气污染传感器系统的特征在于，空气置换设备(3)被设置为由输出信号(21)控制。
2. 根据权利要求1的空气污染传感器系统(1)，其中空气置换设 备被设置为当输出信号(21)超过第一预定值时调整气流以具有减少 的体积流速。
3. 根据权利要求1的空气污染传感器系统(1),其中空气置换设 备被设置为当输出信号低于第二预定值时，调整气流以具有减少的体 积流速。
4. 根据权利要求2或3的空气污染传感器系统(1)，在预定的时 间周期期间，气流(4)的所述减少的体积流速为零。
5. 根据权利要求4的空气污染传感器系统(1),被设置为在预定 时间周期期间，将输出信号(21)重置为零。
6. 根据权利要求1的空气污染传感器系统(1)，其中所述过滤器 (22)是透气深度过滤器。
7. 根据权利要求1的空气污染传感器系统(1),包括用于使得气 流(4)沿着在进气口 (11)与传感器单元(2)之间的曲线路径前行 的装置(71， 72， 73)。
8. 根据权利要求1的空气污染传感器系统(1)，包括被设置为降 低至少一部分气流(4)的相对湿度的加热元件(24)。
全文摘要
本发明涉及一种空气污染传感器系统(1)，包括进气口(11)、出气口(12)、传感器单元(2)和空气置换设备(3)。该空气置换设备被设置为建立从进气口经过传感器单元到出气口的气流(4)。该传感器单元包括用于从所述气流中去除气载污染物的过滤器(22)。该传感器单元被设置为基于由所述过滤器从气流中去除的气载污染物的量生成输出信号(21)。所述空气置换设备被设置为由该输出信号控制，从而通过最小化污染物的量来提高所述空气污染传感器系统的寿命，该污染物为当所述空气污染传感器系统在预定的条件下工作时将沉积在所述传感器单元内部的污染物。
文档编号B60H3/00GK101652259SQ200880011380
公开日2010年2月17日 申请日期2008年4月3日 优先权日2007年4月6日
发明者J·马拉 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司