專利名稱：：數(shù)字氣體檢測(cè)器和噪聲降低技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：0002本申請(qǐng)涉及傳感器，更具體地，涉及包括數(shù)字電路的氣體傳感器(gassensor)，該數(shù)字電路適于處理感測(cè)的信號(hào)從而產(chǎn)生可靠的氣體感測(cè)指示，本申請(qǐng)還涉及感測(cè)設(shè)備的噪聲降低技術(shù)。
背景技術(shù)：
：0003公眾對(duì)空氣中危險(xiǎn)氣體的有害影響和危險(xiǎn)認(rèn)識(shí)的增加導(dǎo)致對(duì)檢測(cè)這類氣體的精確、廉價(jià)且小型化設(shè)備的需求增加。傳統(tǒng)的電池操作的便攜式氣體探測(cè)設(shè)備包括檢測(cè)感興趣氣體的傳感器。0004已知有多種探測(cè)有害氣體特別是一氧化碳("CO")的光學(xué)氣體傳感器。示例性光學(xué)氣體傳感器在美國(guó)專利5063164，5302350，5346671，5405583，5618493，5793295，6172759，6251344和6819811中予以描述，這些專利的公開內(nèi)容因此包括在此以供參考。通過(guò)光學(xué)組合氣體傳感器已經(jīng)制造出改進(jìn)的光學(xué)氣體傳感器系統(tǒng)，其對(duì)寬范圍的濕度和溫度條件都有響應(yīng)，如美國(guó)專利5618493所公開。0005通常，光學(xué)氣體傳感器包括浸漬進(jìn)入或涂敷到半透明襯底上的自生的化學(xué)傳感器試劑。襯底通常是多孔單塊材料，如二氧化硅、氧化鋁、鋁硅酸鹽等。在暴露于預(yù)定的目標(biāo)氣體時(shí)，傳感器的光學(xué)特征改變，其取決于傳感器的化學(xué)作用或者變暗或者發(fā)光。0006利用光學(xué)氣體傳感器的電池供電的目標(biāo)氣體探測(cè)設(shè)備是商業(yè)可得的并取得了很大的市場(chǎng)成功。傳統(tǒng)上，這類設(shè)備包括至少一個(gè)設(shè)置在發(fā)光裝置和光探測(cè)裝置之間的光路上的傳感器。光探測(cè)裝置通過(guò)測(cè)量光透過(guò)傳感器的水平監(jiān)測(cè)傳感器的光學(xué)特征。該設(shè)備的電子元件的設(shè)計(jì)使得在透射光的檢測(cè)水平降到預(yù)定的固定水平之下時(shí)激活警報(bào)或其他警告裝置。0007在典型的設(shè)備中，電子元件包括由流經(jīng)光探測(cè)裝置的電流充電的電容器。這里，流經(jīng)電容器的電流的量取決于傳感器的光學(xué)特征。因此，電容器充電的速度取決于與傳感器相互作用的目標(biāo)氣體的濃度水平。為確定該濃度水平，設(shè)備例如可將電容器放電，然后就可知道電容器充電所需的時(shí)間。為此，設(shè)備可包括含有用于定時(shí)操作的時(shí)鐘電路(如基于晶體的振蕩器)的處理元件和檢測(cè)電容器何時(shí)被充電的電平檢測(cè)電路。諸如此類的設(shè)備例如公開在美國(guó)專利5573953和6096560中，這些專利中的每一個(gè)的公開內(nèi)容內(nèi)容因此包括在此以供參考。0008通常，電子元件的特征對(duì)設(shè)備的精度可能具有不利的影響。例如，特定電容器的實(shí)際電容值可能不精確。更確切地，電容器通常由標(biāo)稱電容值表征，以便實(shí)際電容落在標(biāo)稱值附近的公差范圍內(nèi)。結(jié)果，一個(gè)設(shè)備中電容器的充電速率可能與另一個(gè)設(shè)備中的電容器不同。此外，晶體振蕩器可能不是正好在其預(yù)定的標(biāo)稱頻率下工作的。結(jié)果，一個(gè)設(shè)備中的定時(shí)器電路可能比另一個(gè)設(shè)備中的定時(shí)器電路計(jì)時(shí)更快或更慢。而且，制造加工元件中出現(xiàn)的工藝變化可導(dǎo)致不同設(shè)備的電平探測(cè)電路具有稍微不同的閾值電平和/或漏泄電流。因此，不同設(shè)備可做出判斷電容器是以不同電壓水平充電的。而且，許多這些參數(shù)可能都與溫度有關(guān)?？紤]到諸如此類的問(wèn)題，對(duì)更精確的而成本有效的感測(cè)氣體濃度用設(shè)備存在需要。
發(fā)明內(nèi)容0009在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明涉及氣體傳感器，其引入線性和/或數(shù)字處理以識(shí)別氣體濃度。在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明涉及用于降低傳感設(shè)備中的噪聲從而提高由該傳感設(shè)備產(chǎn)生的信號(hào)的信噪比的裝置和方法。方便起見，按照本發(fā)明所構(gòu)造的系統(tǒng)或?qū)嵤┑姆椒ǖ膶?shí)施方式在此可簡(jiǎn)單稱為"實(shí)施方式"。0010在一些實(shí)施方式中，氣體濃度的計(jì)算可通過(guò)利用線性方程從光探測(cè)器的輸出信號(hào)獲得。例如，使用基于指數(shù)的氣體擴(kuò)散特征的傳感器和光與電流成對(duì)數(shù)的特征的光電二極管，線性方程可用來(lái)關(guān)聯(lián)氣體濃度和從光電二極管電流獲得的輸出電壓。0011在一些實(shí)施例中，線性方程可用于從輸出電壓的特定變化速率獲得特定濃度水平。在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)預(yù)定義的乘數(shù)可分配給不同的輸出電壓范圍。例如，可為每個(gè)范圍的線性方程定義不同的乘數(shù)。0012在一些實(shí)施方式中，傳感器包括產(chǎn)生光的LED、暴露于周圍環(huán)境的傳感器和用于感測(cè)光的光電二極管。布置元件使得來(lái)自LED的光可通過(guò)傳感器到達(dá)光電二極管。以該方式，光電二極管可檢測(cè)周圍環(huán)境中氣體濃度水平的變化而引起的傳感器光漫射特性(如光透射值)的變化。0013在一些實(shí)施方式屮，光電二極管的電流輸出被提供給電流-電壓轉(zhuǎn)換器。電流-電壓轉(zhuǎn)換器的輸出然后可提供給模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器。諸如微控制器的處理元件然后可讀取由模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器提供的電壓水平從而判斷電壓改變率。使用線性技術(shù)，處理元件然后可從電壓變化確定氣體的濃度水平。處理元件可產(chǎn)生關(guān)于當(dāng)前氣體濃度水平的適當(dāng)指示(如顯示氣體濃度水平或發(fā)出警報(bào)信號(hào))。這里，警報(bào)條件可通過(guò)測(cè)量的濃度與預(yù)定義濃度水平的比較而被指示。0014在一些實(shí)施方式中，線性方程的預(yù)定義乘數(shù)可從經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲得。例如，針對(duì)各種已知的氣體濃度水平和溫度可確定關(guān)于輸出電壓的輸出電壓變化率。根據(jù)該數(shù)據(jù)，可以針對(duì)不同溫度計(jì)算不同輸出電壓下氣體濃度和斜率(V/Hr)之間的關(guān)系。然后由此，可確定各種輸出電壓范圍的乘數(shù)。這里，不同的乘數(shù)組可應(yīng)用于不同溫度。0015在一些實(shí)施方式中，傳感器可通過(guò)調(diào)整線性方程校準(zhǔn)。例如，由設(shè)備提供的濃度讀數(shù)和已知的濃度水平之間的差異可用來(lái)配置設(shè)備以補(bǔ)償該讀數(shù)。在一些實(shí)施方式中，該補(bǔ)償因子可包括用于線性方程乘數(shù)的亞乘數(shù)(sub-multiplier)。在一些實(shí)施方式中，補(bǔ)償因子可存儲(chǔ)在設(shè)備內(nèi)非易失性存儲(chǔ)器中。0016一些實(shí)施方式涉及用于改善由傳感設(shè)備產(chǎn)生的信號(hào)的信噪比頁(yè)的裝置和方法。例如，該裝置可被設(shè)計(jì)為降低與傳感設(shè)備相關(guān)的干擾和噪聲。0017當(dāng)結(jié)合下面詳細(xì)的描述、所附的權(quán)利要求和附圖考慮時(shí)，將會(huì)更充分地理解本發(fā)明的這些和其他特征、方面和優(yōu)點(diǎn)。0018圖1是按照本發(fā)明構(gòu)造的傳感器設(shè)備實(shí)施方式的簡(jiǎn)化方框圖；0019圖2是示出輸出電壓和時(shí)間之間關(guān)系的一個(gè)實(shí)例的簡(jiǎn)化圖；0020圖3是可以按照本發(fā)明執(zhí)行的氣體濃度探測(cè)操作的一個(gè)實(shí)施方式的流程0021圖4是按照本發(fā)明構(gòu)造的傳感器設(shè)備的一個(gè)實(shí)施方式的簡(jiǎn)化方框圖和電路0022圖5是可按照本發(fā)明執(zhí)行的初始化、配置和校準(zhǔn)操作的一個(gè)丄p~ua"、,女卞mr7Ti頭力也刀工、tf、JMR主閨；0023圖6是可按照本發(fā)明執(zhí)行的氣體濃度探測(cè)操作的一個(gè)實(shí)施方式的流程0024圖7是圖解輸出電壓變化率和輸出電壓之間關(guān)系的一個(gè)實(shí)例的簡(jiǎn)化0025圖8是圖解不同溫度時(shí)氣體濃度和斜率之間關(guān)系的一個(gè)實(shí)例的簡(jiǎn)化0026圖9是圖解不同輸出電壓時(shí)氣體濃度和斜率之間關(guān)系的一個(gè)實(shí)例的簡(jiǎn)化0027圖IO是按照本發(fā)明構(gòu)造的傳感器設(shè)備的一個(gè)實(shí)施方式的簡(jiǎn)化示0028圖11示出在結(jié)合CO和煙霧探測(cè)器中使用傳感器元件的一個(gè)實(shí)施方式，該CO和煙霧探測(cè)器通過(guò)一個(gè)傳感器的交叉催育(crossfertilization)作用增強(qiáng)早期火災(zāi)檢測(cè)而增加另一個(gè)傳感器的靈敏度；以及0029圖12是火災(zāi)探測(cè)器的一個(gè)實(shí)施方式的簡(jiǎn)化示意圖，該火災(zāi)探測(cè)器包括多個(gè)組合傳感器，即CO、RH、T和煙霧和/或離子傳感器。0030按照通常的實(shí)踐，附圖中示出的各種特征可不按比例繪制。因此，為清楚起見，各種特征的尺寸可被任意擴(kuò)大或縮小。此外，為清楚起見，一些附圖可被簡(jiǎn)化。因此，附圖可能不描繪特定裝置或方法的所有組件。最后，整個(gè)說(shuō)明書和附圖中相同的標(biāo)識(shí)號(hào)表示相同的特征。發(fā)明詳述0031下面參考詳細(xì)的示例性實(shí)施方式描述本發(fā)明。顯然，本發(fā)明可以很多種形式實(shí)施，一些形式可以與那些所公開的實(shí)施方式顯著不同。因此，這里公開的特定結(jié)構(gòu)和功能細(xì)節(jié)僅是代表性的而不限制本發(fā)明的范圍。0032圖1是氣體傳感器裝置100的一個(gè)實(shí)施方式的簡(jiǎn)化方框圖。根據(jù)傳感器106附近目標(biāo)氣體的濃度水平，裝置100產(chǎn)生諸如在顯示器102上的字符的指示或發(fā)出可驅(qū)動(dòng)警報(bào)器(如汽笛)104的警報(bào)信號(hào)。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>込生tJ恐裕丄Ut)Kl"定'土'寸"f從您T^歐奮，出iCL/R^歐琉tfj兀邁牙j'忖iii:狀決于傳感器周圍空氣中氣體的濃度水平。0033裝置中的檢測(cè)電路產(chǎn)生輸出信號(hào)，其中輸出信號(hào)的大小取決于氣體濃度。例如，光源108產(chǎn)生穿過(guò)傳感器106的光(由虛線110表示)。從傳感器106發(fā)射的光(由虛線112表示)由光探測(cè)器114探測(cè)。在一些實(shí)施例中，光探測(cè)器114產(chǎn)生電流信號(hào)，該電流信號(hào)可由電流-電壓轉(zhuǎn)換器116轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。0034在一些實(shí)施方式中，模擬-數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換器120可用來(lái)將輸出信號(hào)(電流或電壓)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)?？蛇x地，模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換可由處理器118(如微處理器)中的電路執(zhí)行。0035在任何情形中，輸出信號(hào)由處理器118處理，該處理器118被配置為基于輸出信號(hào)來(lái)計(jì)算氣體濃度。在一些實(shí)施方式中，該計(jì)算可基于線性方程。例如，一些傳感器的氣體擴(kuò)散特征可以eCOK形式的指數(shù)方程描述，其中CO表示氣體濃度，而K表示常數(shù)。此外，一些光探測(cè)器的輸出特征實(shí)際上是對(duì)數(shù)的。因此，光探測(cè)器的輸出可通過(guò)線性方程與氣體濃度再次相關(guān)，因?yàn)閘og(eCOK)等于KICOK。0036在一些實(shí)施方式中，可用于從輸出電壓計(jì)算氣體濃度的線性方程形式為CO=M(AV/Hr)+k方程1射CO是氣體濃度，M是乘數(shù)，AV/Hr是每小時(shí)輸出電壓的變化，以及k是常數(shù)。0037通過(guò)使用相對(duì)簡(jiǎn)單的線性方程，氣體濃度計(jì)算的復(fù)雜性與傳統(tǒng)技術(shù)比較可顯著減小。這樣的簡(jiǎn)化可在該實(shí)施方式中實(shí)現(xiàn)，因?yàn)橛?jì)算涉及相對(duì)少的査表和/或相對(duì)簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)運(yùn)算。例如，所需的斜率可相對(duì)快地利用兩個(gè)樣品點(diǎn)獲得。此外，方程1僅涉及一次乘法、一次除法和一次加法。相反，傳統(tǒng)的基于電容器的技術(shù)涉及多個(gè)取決于1/i的量的計(jì)算，其中i是經(jīng)過(guò)電容器的電流。這些形式的計(jì)算可能相對(duì)復(fù)雜和/或涉及使用相對(duì)大量的査表。0038處理器118可與一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器122和124關(guān)聯(lián)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器可包括易失性存儲(chǔ)器(如RAM)或非易失性存儲(chǔ)器(如ROM、閃存)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器可用來(lái)存儲(chǔ)例如程序代碼、一個(gè)或多個(gè)乘數(shù)或常數(shù)參數(shù)、校準(zhǔn)數(shù)據(jù)、報(bào)警閾值等。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(如存儲(chǔ)器122)可以是處理器118的元件或與處理器118分開(如存儲(chǔ)器124)。0039處理器118產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)信號(hào)(如由線126和128所表示的)，該信號(hào)可以指示由處理器118計(jì)算的氣體濃度。例如，處理器118可發(fā)送信息給顯示器102，其使得顯示器102顯示例如當(dāng)前濃度水平、警告指示等。處理器也可發(fā)送信號(hào)使警報(bào)器104產(chǎn)生警報(bào)指示(如汽笛聲)。0040圖2是曲線圖200，其示出當(dāng)裝置受特定氣體濃度影響時(shí)輸出電壓對(duì)時(shí)間的關(guān)系的實(shí)例。在該例子中，由于氣體注入到傳感器中，輸出電壓隨時(shí)間而減小。這里氣體的注入導(dǎo)致傳感器"暗化(darken)",從而減小光探測(cè)器產(chǎn)生的電流量。0041曲線圖200被水平線202分成兩個(gè)區(qū)域。線下的飽和區(qū)204表示光探測(cè)器可能飽和的區(qū)域。在該情形中，來(lái)自傳感器的讀數(shù)可能不可靠，且傳感器可能需要暴露于清新空氣以再生傳感器?？蛇x地，線202以下的區(qū)域可表示輸出電壓相對(duì)變化太小而不足以針對(duì)特定分辨率的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器提供精確結(jié)果的區(qū)域。0042該線之上的線性區(qū)206表示輸出電壓可表現(xiàn)出線性或基本線性特征的區(qū)域。在一些實(shí)施方式中，線性區(qū)可被再分成多個(gè)線性子區(qū)。例如，每個(gè)子區(qū)208、210和212可由線性方程描述或近似。由于曲線斜率隨時(shí)間變化，可能需要不同的線性方程。該斜率變化是氣體越來(lái)越深地注入傳感器時(shí)所需的路徑更長(zhǎng)的結(jié)果。換句話說(shuō)，氣體傳遞到傳感器的中部比氣體傳遞到傳感器外部更困難。0043每個(gè)這些子區(qū)可進(jìn)而與特定范圍的輸出電壓關(guān)聯(lián)。例如，在一個(gè)實(shí)施方式中，范圍1.5V到2.0V可與子區(qū)212相關(guān)，范圍2.0V到2.5V可與子區(qū)210相關(guān)，而范圍"大于2.5V"可與子區(qū)208相關(guān)。0044注意，每個(gè)線性方程具有不同的斜率。因此，當(dāng)輸出電壓在特定范圍內(nèi)時(shí)，每個(gè)區(qū)域的斜率可用在方程1中來(lái)計(jì)算與輸出電壓變化率相關(guān)的氣體濃度。如下面更詳細(xì)的討論，每個(gè)線性方程的斜率可通過(guò)例如收集并分析關(guān)于各種控制條件下輸出電壓的數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算。0045可由裝置100執(zhí)行的簡(jiǎn)化操作實(shí)例將結(jié)合圖3的流程圖來(lái)處理。如方框302所示，裝置起初以規(guī)則的間隔對(duì)輸出電壓值采樣。0046如方框304所示，結(jié)合采樣，可記錄輸出電壓值。例如，可執(zhí)行該步驟以確定將在下面方程1中使用的乘數(shù)M的適當(dāng)值。0047在采樣所需數(shù)量的數(shù)據(jù)后，裝置計(jì)算輸出電壓的變化率(方框306)。在一些實(shí)施方式中，該值可轉(zhuǎn)換為相應(yīng)于每小時(shí)的電壓變化(AV/Hr)。0048如方框308所示，氣體濃度是用方程1計(jì)算的。在一些實(shí)施方式中，方程l中預(yù)定義的參數(shù)M和k的值可存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的表中。這里M的值以及可能k的值可針對(duì)不同范圍的輸出電壓進(jìn)行存儲(chǔ)。因此，該操作可涉及利用在方框304記錄的輸出電壓的值確定適當(dāng)?shù)姆秶?。然后，相?yīng)的參數(shù)(一個(gè)或多個(gè))從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中檢索并同在方框306中計(jì)算的AV/Hr值一起用在方程1中。0049然后，傳感器裝置可產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于計(jì)算的氣體濃度的某些形式的信號(hào)(方框310)。例如，在一些實(shí)施方式中，顯示裝置可顯示氣體濃度值(如以ppm計(jì))。在一些實(shí)施方式中，傳感器裝置可基于預(yù)定義的閾值，產(chǎn)生指示氣體濃度是否可接受(如顯示"OK")或不可接受(如顯示警告信息)的顯示。在一些實(shí)施方式中，傳感器裝置可產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)其他關(guān)于氣體濃度的信號(hào)。例如，當(dāng)氣體濃度超過(guò)預(yù)定義的閾值時(shí)，適當(dāng)?shù)男盘?hào)可發(fā)送到聽得見或看得到的警報(bào)設(shè)備，如閃光燈或汽笛(或類似的音頻發(fā)生器)?？蛇x地，信號(hào)可經(jīng)由例如有線或無(wú)線連接被發(fā)送到另一個(gè)元件(如安全控制臺(tái))。0050所公開的用于測(cè)量和顯示氣體濃度的方法和結(jié)構(gòu)可通過(guò)利用相對(duì)簡(jiǎn)單的計(jì)算和/或數(shù)字技術(shù)提供更精確的測(cè)量。此外，這些方法和結(jié)構(gòu)可提供確定傳感器壽命終止的更直接的方法。而且，如這里所述而構(gòu)造和操作的傳感器可在室溫下提供例如1%以內(nèi)的精度，且在-40°C到70°C的范圍內(nèi)提供優(yōu)于5%的精度。0051本傳感器設(shè)備可提供優(yōu)于傳統(tǒng)傳感器的改進(jìn)的精度，部分因?yàn)闈舛葴y(cè)量的精度基于裝置中電阻器值。這里，公差1%或更好的電阻器可以在相對(duì)低的成本下引入系統(tǒng)中。而且，即使電阻器經(jīng)受溫度改變時(shí)，電阻器的電阻值可相對(duì)穩(wěn)定。0052借助上述思想，傳感器系統(tǒng)的其他細(xì)節(jié)將如一氧化碳("CO")傳感器裝置中所實(shí)施的進(jìn)行描述。所述CO裝置僅是一個(gè)可引入本文教導(dǎo)的實(shí)例。因此，應(yīng)當(dāng)理解這里的教導(dǎo)可適用于多種其他類型的氣體傳感器。0053圖4是傳感器裝置400的一個(gè)實(shí)施方式的簡(jiǎn)化的示意方框圖，該傳感器裝置計(jì)算傳感器附近CO的濃度并關(guān)于所計(jì)算的CO濃度生成指示(如可感知的輸出事件)。圖5和6是簡(jiǎn)化的流程圖，其示出可結(jié)合或由傳感器裝置如裝置400執(zhí)行的操作。0054裝置400包括控制器402(如包括處理器440和外圍元件的計(jì)算系統(tǒng))、LED404、傳感器406、光電二極管408、運(yùn)算放大器電路410、顯示設(shè)備412、呼叫設(shè)備414、任選的溫度傳感器416和任選的煙霧探測(cè)器418。0055控制器402控制感測(cè)并報(bào)告裝置的操作。如圖4所示，在一些實(shí)施方式中，與控制器關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器442和444可在控制器402內(nèi)實(shí)施?？刂破?02提供一個(gè)或多個(gè)通信接口446，這些接口可用于編程、再配置、調(diào)試或另外與裝置通信。如在傳統(tǒng)處理系統(tǒng)中，振蕩器電路448如晶體或共振器為控制器402提供時(shí)鐘信號(hào)?？刂破?02也可提供各種輸入端口和輸出端口用于接收來(lái)自裝置其他元件的信號(hào)或向其發(fā)送信號(hào)。這些信號(hào)將更詳細(xì)地在下面結(jié)合相應(yīng)的元件進(jìn)行討論。0056在一些實(shí)施方式中，控制器402可控制LED404的操作。例如，控制器402可產(chǎn)生信號(hào)420，該信號(hào)或者接通LED404或者關(guān)閉LED404。在圖4的實(shí)施方式中，這是通過(guò)接通和關(guān)閉LED404的偏壓電路424中的晶體管422實(shí)現(xiàn)的。0057偏壓電路424可用來(lái)偏置光電二極管404以提供期望的線性響應(yīng)。例如，在一些實(shí)施方式中，光電二極管404可被偏置并配置，以在約1到4伏特的范圍內(nèi)有效地操作。這里4伏特可表示電路的零而l伏特可表示范圍限制。0058在其他實(shí)施方式中，控制器402可調(diào)整流經(jīng)LED404的電流量。例如，信號(hào)420可包括非數(shù)字信號(hào)，其控制經(jīng)過(guò)晶體管(且因此經(jīng)過(guò)LED偏壓電路)的電流量?？蛇x地，控制器402可具有幾個(gè)控制經(jīng)過(guò)電阻器網(wǎng)絡(luò)或其他電路的LED電流的輸出端口(未示出)。0059運(yùn)算放大器電路410產(chǎn)生輸出電壓信號(hào)426，其相應(yīng)于經(jīng)過(guò)光電二極管408的電流大小。這里，光電二極管電流流過(guò)電阻器R4，其使得運(yùn)算放大器電路410產(chǎn)生例如比例輸出電壓信號(hào)426。0060在一些實(shí)施方式中，基準(zhǔn)電壓信號(hào)430可提供給運(yùn)算放大器電路410。在圖4的實(shí)施方式中，基準(zhǔn)電壓信號(hào)430可由來(lái)自控制器402的信號(hào)428控制。如上所述，基準(zhǔn)電壓可用來(lái)建立輸出電壓426的最大值(如4V)?？梢赃x擇最大電壓，以為輸出電壓426提供足夠邊限(margin)和范圍。在一些實(shí)施方式中，傳感器裝置400可被配置為在氣體濃度為0ppm時(shí)提供4V的輸出電壓。0061輸出電壓信號(hào)426提供給控制器402。在圖4的實(shí)施方式中，控制器402引入模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器450，其將輸出電壓信號(hào)426轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)(圖4中沒有示出)。0062來(lái)自控制器402的一個(gè)或多個(gè)輸出信號(hào)432控制顯示設(shè)備412。因此，通過(guò)適當(dāng)?shù)木幊?，控制?02可使顯示設(shè)備412顯示期望的信息或其他指示。0063另一個(gè)輸出信號(hào)434控制呼叫設(shè)備414的操作。因此，當(dāng)測(cè)量的CO濃度超過(guò)閾值水平時(shí)，控制器可使呼叫設(shè)備414發(fā)生聽得到的警報(bào)。0064在一些實(shí)施方式中，CO感測(cè)操作可結(jié)合其他感測(cè)操作工作，或作為其他感測(cè)操作的補(bǔ)充操作。例如，溫度傳感器416可用來(lái)提供溫度信息給控制器402。此外，煙霧探測(cè)器418可用來(lái)向控制器提供有關(guān)煙霧存在的指示，以及在某些應(yīng)用中，提供煙霧的性質(zhì)和/或密度。一個(gè)這樣的傳感器裝置的實(shí)施方式結(jié)合圖11和12更詳細(xì)地予以描述。0065可由傳感器裝置如裝置400執(zhí)行的操作的簡(jiǎn)化例子將結(jié)合圖5和圖6中的流程圖進(jìn)行描述。圖5示出可用來(lái)初始化、配置和校準(zhǔn)傳感器設(shè)備的多種操作。圖6示出可用來(lái)測(cè)量CO濃度水平并基于測(cè)量CO水平和/或其他信號(hào)執(zhí)行多種操作的多種操作。0066參考圖5，如方框502表示，定義了濃度計(jì)算的線性方程。如上所述，在一些實(shí)施方式中，這涉及針對(duì)不同范圍的輸出電壓產(chǎn)生不同的方程(如圖2的子區(qū))。產(chǎn)生線性方程的方法的一個(gè)實(shí)施方式可參考圖7、8和9吏好地理解。0067圖7以圖的形式示出輸出電壓變化率(伏特/小時(shí))對(duì)輸出電壓(伏特)的實(shí)例。針對(duì)多種氣體濃度和溫度，產(chǎn)生數(shù)據(jù)點(diǎn)集合，如圖7中所示的數(shù)據(jù)點(diǎn)集合。例如，裝置可放置在受控環(huán)境中，在該環(huán)境種氣體濃度和溫度可被設(shè)定并緊密調(diào)節(jié)。在一個(gè)實(shí)施方式中，在70ppm、150ppm、250ppm和M0ppm的氣體濃度下進(jìn)行測(cè)量。此外，對(duì)于這些濃度水平的每一種，測(cè)量是在-40。C、0°C、25°C、40。C和70'C時(shí)進(jìn)行的。0068輸出電壓讀數(shù)的改變?nèi)缓罂梢栽谔囟ǖ拈g隔下記錄(如每120秒)。該過(guò)程也可用幾個(gè)不同傳感器裝置執(zhí)行以獲得統(tǒng)計(jì)上可靠的數(shù)據(jù)數(shù)量。0069根據(jù)該數(shù)據(jù)集合，可計(jì)算諸如那些在圖8中所示的關(guān)系。圖8以圖表形式描繪了針對(duì)特定輸出電壓(如2.5V)的氣體濃度(PPM)對(duì)輸出電壓斜率(伏特/小時(shí))。這里，針對(duì)每個(gè)溫度定義了獨(dú)立的線。圖8中的線用來(lái)說(shuō)明氣體濃度與斜率之間的關(guān)系在相當(dāng)大的數(shù)值范圍內(nèi)是線性或基本線性的。圖8中所示的數(shù)據(jù)點(diǎn)因此可用來(lái)定義線性方程，其相當(dāng)精確地關(guān)聯(lián)輸出電壓的變化與氣體濃度。0070可針對(duì)不同輸出電壓水平計(jì)算如圖8表示的數(shù)據(jù)集合。在一個(gè)實(shí)施方式中，在上限輸出范圍為4V的裝置中，針對(duì)1.5V、2.0V、2.5V、3.0V和3.5V的輸出電壓，收集數(shù)據(jù)(如圖2所示)。這些表用來(lái)說(shuō)明，對(duì)于某些溫度范圍，線的斜率(如該輸出電壓的線性方程)可以相同或基本相同。0071此外，從該數(shù)據(jù)集合可獲得斜率補(bǔ)償數(shù)據(jù)，該斜率補(bǔ)償數(shù)據(jù)可用于調(diào)整在其他溫度(如O'C)下操作時(shí)線性方程的斜率。例如，傳感器裝置可測(cè)量環(huán)境溫度并使用適當(dāng)?shù)乃惴ㄒ葬槍?duì)與溫度相關(guān)的任何斜率變化進(jìn)行調(diào)整。0072圖9以圖示形式闡述了在特定溫度(如25'C)下與不同輸出電壓關(guān)聯(lián)的線性方程的斜率的相似性和差異。例如，可以觀察到2.5V和3.0V的線的斜率類似。相反，可以觀察到2.0V和1.5V的斜率與其他斜率顯著不同。0073上述關(guān)系說(shuō)明方程1所需的參數(shù)(如M和k)可從上面的數(shù)據(jù)集合獲得。此外，假定不同斜率應(yīng)用到不同的輸出電壓范圍，可獲得針對(duì)每個(gè)范圍的單獨(dú)的參數(shù)集合。0074下面是如何獲得參數(shù)的例子。首先，關(guān)于哪些范圍的輸出電壓具有相似的斜率做出決定(通過(guò)分析收集的數(shù)據(jù))。然后，從相應(yīng)于每個(gè)范圍的數(shù)據(jù)集合得出近似值，以針對(duì)每個(gè)范圍定義單個(gè)線性方程。例如，如圖9所示，可定義在2.5V和3.0V的線之間運(yùn)行的線902。換句話說(shuō)，線902可表示該兩個(gè)斜率的平均值。0075線902的斜率然后可從數(shù)據(jù)點(diǎn)計(jì)算。例如，450到50ppm的濃度變化對(duì)應(yīng)于53.5到0的斜率變化。因此，該線的斜率為7.4766。該線的y截距為50ppm。因此，線902的線性方程為PPM=7.4766'斜率+50。重排方程l(其中AV/Hr是變量)給出CO=7.4766(AV/Hr)+50方程0076然后，可針對(duì)其他范圍的輸出電壓計(jì)算相似的斜率。例如，表l描述了不同范圍的輸出電壓(Vt)的M值的一個(gè)例子。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>0077如上所述，在一些水平的輸出電壓下，光電二極管可能是飽和的。此時(shí)，濃度水平例如可假定為輸出電壓達(dá)到飽和水平(如1.5V)之前測(cè)量的值。0078應(yīng)當(dāng)理解，為了解釋的目的，上面所討論的關(guān)系和計(jì)算以圖形的形式予以描述。在實(shí)踐中，可對(duì)原始數(shù)據(jù)執(zhí)行必要的計(jì)算。也就是，不需要生成圖形來(lái)獲得所需的參數(shù)。0079再參考圖5，如方框504所示，每個(gè)裝置可被校準(zhǔn)。例如，裝置可放置在受控環(huán)境中，在該環(huán)境中氣體濃度和溫度可設(shè)定并保持在已知的值。然后，由傳感器裝置顯示的氣體濃度可與實(shí)際值比較。如果存在差異，則可計(jì)算補(bǔ)償參數(shù)(如m)并存儲(chǔ)在傳感器裝置的非易失性存儲(chǔ)器中。當(dāng)這樣的參數(shù)存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器中時(shí)，方程1可如下修改<formula>formulaseeoriginaldocumentpage19</formula>方程0080在一些實(shí)施方式中，參數(shù)m是校正乘數(shù)，其表示該傳感器與傳感器平均值比較快慢程度的百分?jǐn)?shù)。例如，對(duì)于具有為平均響應(yīng)時(shí)間的傳感器，m可以設(shè)定為l。對(duì)于比平均值慢的傳感器，參數(shù)m可設(shè)定為l.l。對(duì)于比平均值快的傳感器，參數(shù)m可設(shè)定為0.9。0081在傳感器裝置沒有被調(diào)整(如校準(zhǔn))以表現(xiàn)出期望公差內(nèi)的校正值的情況下，傳感器和/或傳感器裝置可棄去。例如，該部分可修復(fù)、丟棄或用在需要較不精確測(cè)量的應(yīng)用中。0082如方框506表示，可在裝置制造時(shí)或隨后調(diào)整時(shí)設(shè)定其他與傳感器裝置關(guān)聯(lián)的參數(shù)。例如，控制器可通過(guò)調(diào)整輸出信號(hào)420控制通過(guò)LED的電流。因?yàn)樵撾娏骺刂朴蒐ED產(chǎn)生的光的量，因此該電流可被控制，例如以補(bǔ)償濾波器的特征和/或調(diào)整光電二極管的輸出響應(yīng)。0083此外，處理器可通過(guò)調(diào)整信號(hào)430控制輸出電壓的基準(zhǔn)電平。在圖2的例子中，基準(zhǔn)電平被設(shè)定為4V。該4V電平可用在例如具有5V的電源電壓的傳感器裝置中。在該情形中，輸出電壓可限制在最大4V。如果電源電壓下降時(shí)這可提供足夠的余量，同時(shí)仍提供相對(duì)大范圍的輸出電壓值。0084現(xiàn)參考圖6，可由傳感器裝置執(zhí)行的一個(gè)操作實(shí)施方式將更詳細(xì)地討論。這些操作例如可包括測(cè)量CO濃度、產(chǎn)生關(guān)于測(cè)量濃度的指示、檢測(cè)傳感器終止壽命等。0085起初，在方框602，控制器接通LED并在獲得任何讀數(shù)之前延遲預(yù)定的時(shí)間段(如50pS)。該延遲可用來(lái)確保檢測(cè)電路是相對(duì)穩(wěn)定的。0086在方框604，控制器重復(fù)讀取模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出的值。這里，模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的輸出是數(shù)字化形式的輸出電壓(如信號(hào)426)。該值是以相應(yīng)于上述At的規(guī)則間隔讀取的。0087在一些實(shí)施方式中，At的值可根據(jù)測(cè)量的(或前面測(cè)量的)輸出電壓變化率設(shè)定。例如，如果每小時(shí)電壓變化(以下方便起見稱為"VCH")IO為以下，At可設(shè)定為120秒。可選地，如果每小時(shí)電壓變化為10以上，則At可設(shè)定為20秒。0088在一些實(shí)施力式屮，可處理讀數(shù)從而試圖改善瀆數(shù)的精度。例如，對(duì)于每個(gè)讀數(shù)，可累積4個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)并取平均值。這些數(shù)據(jù)點(diǎn)例如可每隔A間隔提取。在一些實(shí)施方式中，A間隔可初始設(shè)定為5mS。然后最高和最低值可丟棄。0089在方框606，控制器在期望數(shù)目的讀數(shù)已經(jīng)取得后關(guān)閉LED。此時(shí)，上面讀取的數(shù)據(jù)將存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中以用在隨后的操作中。0090在方框608，最近的讀數(shù)或輸出電壓Vt是從前面取得的值抽取的(如Vt-At)。其差可乘以3600以轉(zhuǎn)換為小時(shí)的結(jié)果。該乘積然后可除以At以得出VCH表示的斜率。換句話說(shuō)，下面的方程可用來(lái)計(jì)算在120秒的期間內(nèi)取樣時(shí)每小時(shí)的電壓變化VCH二[(Vt-Vt.At)/120秒]'3600方程0091在方框610，控制器按照方程l計(jì)算CO濃度(如在該例子中使用方程4)。如上所述，參數(shù)M和k例如可從存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的表(如表1)獲得。這里M的值是利用方框608中提到的Vt值從表中獲得的。0092在方框612，控制器處理計(jì)算的CO值和/或其他信號(hào)并采取適當(dāng)?shù)男袆?dòng)。例如，在一些實(shí)施方式中，控制器可產(chǎn)生信號(hào)，其使得顯示設(shè)備412顯示CO濃度的計(jì)算值(如以ppm計(jì))。0093在一些實(shí)施方式中，可建立多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，以確定傳感器裝置顯示0ppm的值的時(shí)間。例如，可在VCH小于-lV/Hr時(shí)顯示0ppm。此夕卜，可在Vt大于VCH第一次測(cè)量超過(guò)1V/Hr時(shí)的電壓時(shí)顯示Oppm。0094在一些實(shí)施方式中，當(dāng)顯示值不是0ppm且不滿足0ppm的條件，以及VCH<1V/Hr時(shí)，傳感器裝置顯示前面計(jì)算的CO濃度值。0095可選地，當(dāng)顯示值為0ppm時(shí)，傳感器裝置將繼續(xù)顯示該值，直到VCH〉2V/Hr為止。在一些實(shí)施方式中，VCH>2V/Hr與70ppm的條件有關(guān)。0096控制器可比較CO值和一個(gè)或多個(gè)閾值。例如，CO值可以與指示報(bào)警條件是否存在的閾值比較。0097在一些實(shí)施方式中，報(bào)警條件(如閾值)定義如下。當(dāng)CO濃度(PPM)為70ppm到150ppm時(shí)，報(bào)警時(shí)間(以秒計(jì))可用公式"24PPM—1280"計(jì)算。當(dāng)CO濃度(PPM)為150ppm及以上時(shí)，報(bào)警時(shí)間可用公式"18PPM—456"ii算。0098在一些實(shí)施方式中，當(dāng)報(bào)警計(jì)數(shù)(alarmcount)達(dá)到十六進(jìn)制800時(shí)，則達(dá)到報(bào)警條件。這里，報(bào)警計(jì)數(shù)的值可以每At的報(bào)警增量(alarmincrement)增加。報(bào)警增量例如可以是報(bào)警時(shí)間At/1000。0099在一些實(shí)施方式中，計(jì)算報(bào)警增量，以通過(guò)UL報(bào)警時(shí)間要求。例如，對(duì)于70ppm+A5ppm的CO濃度，報(bào)警時(shí)間為60到240分鐘。對(duì)于150ppm+/-5ppm的CO濃度，報(bào)警時(shí)間為10到50分鐘。對(duì)于400ppm十/陽(yáng)10ppm的CO濃度，報(bào)警時(shí)間為4到15分鐘。00100在一些實(shí)施方式中，報(bào)警條件可以按照美國(guó)專利5624848中所述技術(shù)產(chǎn)生。該專利的公開內(nèi)容因此包括在此以供參考。00101當(dāng)警報(bào)待被激活時(shí)，控制器產(chǎn)生適當(dāng)?shù)男盘?hào)(一個(gè)或多個(gè))，以激活例如呼叫設(shè)備和/或顯示設(shè)備。在一些實(shí)施方式中，如果飽和(如Vt<1.5V)也已達(dá)到，額外的報(bào)警指示(如顯示"出去")可在達(dá)到警報(bào)條件之后被提供20分鐘。00102在一些實(shí)施方式中，在方框612控制器可處理CO值和/或其他信息，以確定傳感器是否已達(dá)到其終止壽命。這里終止壽命條件可基于輸出電壓進(jìn)行指示。例如，傳感器的透明度可隨著傳感器老化和/或重復(fù)受到目標(biāo)氣體影響而降低。因此，當(dāng)沒有CO時(shí)，如果輸出電壓下降到例如初始最大輸出值的約20%(如對(duì)于4V的基準(zhǔn)為0.8V)，則傳感器可視為處于其終止壽命。在一些實(shí)施方式中，計(jì)時(shí)器可用來(lái)確定傳感器的壽命終止。00103圖IO是傳感器裝置1000的一個(gè)實(shí)施方式的簡(jiǎn)化圖。在該附圖中，裝置1000的部分外殼被截去以顯示內(nèi)部元件。00104電路板1002、光導(dǎo)管1004、傳感器1006和過(guò)濾器或吸氣劑1008安裝在外殼1012內(nèi)。過(guò)濾器/吸氣劑1008安裝的方式要使得空氣通過(guò)外殼1012內(nèi)的端口1010，經(jīng)過(guò)吸氣劑1008并到達(dá)傳感器1006。00105光導(dǎo)管1004安裝在外殼1012內(nèi)以便至少部分來(lái)自LED1028的光(如虛線1014表示)通過(guò)光導(dǎo)管1004耦合到傳感器1006。傳感器1006安裝在外殼1012內(nèi)，以便至少部分通過(guò)傳感器1006的光1014傳遞到光電二極管1016。00106LED1028、光電二極管1016和處理器1018可安裝在電路板1002上。此外，其他元件，如這里所討論的那些元件，可安裝在或連接至電路板1002上。例如，顯示設(shè)備1020、報(bào)警器1022、溫度傳感器1024、煙霧探測(cè)器1026或其他元件可安裝在電路板上或另外連接到其上。通常，外殼1012可包括熔接密封，以將一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部元件密封。00107應(yīng)當(dāng)理解，多種元件(如LED、傳感器、光電二極管、光導(dǎo)管、吸氣劑、處理器、顯示器、報(bào)警器、外殼和相關(guān)元件)可用來(lái)實(shí)施如本文所教導(dǎo)的裝置。例如，在一些實(shí)施方式中，LED可以是EverlightElectronicCo.,Ltd銷售的IR42-21C/TR8紅外LED。在一些實(shí)施方式中，傳感器包括如在美國(guó)專利5063164;5302350;5346671;5405583;5618493;5793295;6172759;6251344和6819811中所述的傳感器。優(yōu)選地，傳感器具有相對(duì)優(yōu)良的穩(wěn)定性，以使其能夠提供具有感興趣范圍的期望的線性。在一些實(shí)施方式中，光電二極管可以是EverlightElectronicCo.,Ltd銷售的PD15-22CPIN光電二極管。在一些實(shí)施方式中，可由諸如聚碳酸酯(如Lexanl21R)的材料構(gòu)造光導(dǎo)管。00108過(guò)濾器或吸氣劑可除去酸性氣體，如二氧化硫、三氧化硫、氮的氧化物和來(lái)自空氣流的類似酸性化合物。在一些實(shí)施方式中，吸氣劑包括多孔空氣過(guò)濾物質(zhì)，其浸漬有酸反應(yīng)化學(xué)物質(zhì)，如碳酸氫鈉、碳酸鈉、碳酸鈣和氫氧化鎂。此外，過(guò)濾部件或吸氣劑可專門與堿(如氨)反應(yīng)。吸氣劑可由檸檬酸、酒石酸、磷酸、鉬硅酸和其他浸在硅膠或其他合適基底上的酸性聚合酸組成。一層木炭可將酸與堿性層分開。有用的空氣凈化系統(tǒng)可包括4到5層由惰性材料如多孔氈分開的活性層。該空氣凈化系統(tǒng)是美國(guó)專利6,251,344的主題。00109圖11示出傳感器1110在結(jié)合的CO和煙霧探測(cè)器1100中的使用。這種結(jié)合的使用通過(guò)來(lái)自一個(gè)傳感器系統(tǒng)如煙霧傳感器系統(tǒng)的交叉催育作用可增強(qiáng)早期火災(zāi)檢測(cè)，以增加另一個(gè)傳感器的靈敏度?；馂?zāi)檢測(cè)設(shè)備也可引入其他傳感器，如熱、C02和氫傳感器。多重感測(cè)火災(zāi)檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)是增加的可靠性和降低的故障警報(bào)。在一個(gè)火災(zāi)檢測(cè)系統(tǒng)的實(shí)施方式中，光電煙霧傳感器與煙霧探測(cè)器以一定方式結(jié)合，以使由煙霧顆粒偏折的光子1120或散射的光子1121使得較少的光子撞擊傳感器1110后面的光電探測(cè)器1140。散射的光子1121改為撞擊煙霧電路中的暗光電探測(cè)器1125傳感器。從光子源1130發(fā)射的光子1120，在沒有任何顆粒的情況下，直接傳輸經(jīng)過(guò)傳感器1110并撞擊光電探測(cè)器1140,如光電二極管。如果CO傳感器開始變暗，則煙霧電路敏化。00110圖12表示結(jié)合的CO/RH/T/煙霧探測(cè)器/報(bào)警設(shè)備的示意圖。紅外LED1203、紅LED1202、紅外光電二極管1204和大量程光電二極管1201安裝在設(shè)備的探測(cè)腔1200內(nèi)。溫度傳感器1208設(shè)置在探測(cè)腔外部，但是在警報(bào)圍罩內(nèi)。用于該系統(tǒng)的算法被嵌入在微控制器1207內(nèi)。微控制器被配置為從探測(cè)元件接收下面四個(gè)信號(hào)煙霧1210、通過(guò)傳感器的紅LED1205、通過(guò)傳感器的紅外LED1206和溫度1210。嵌入微控制器內(nèi)的軟件執(zhí)行這些信號(hào)間的計(jì)算并對(duì)關(guān)于溫度("T")、CO水平、相對(duì)濕度("RH")和煙霧的環(huán)境狀態(tài)作出決定。溫度和RH的快速上升是火災(zāi)的早期指示。嵌入微控制器中的算法將決定何時(shí)以及是否觸發(fā)警報(bào)。該算法包括不同火災(zāi)情形中四個(gè)參數(shù)之間的關(guān)聯(lián)，這使得該警報(bào)以最快的方式響應(yīng)。00111例如，當(dāng)檢測(cè)到CO時(shí)，系統(tǒng)可使用算法解釋CO讀數(shù)并調(diào)整煙霧探測(cè)器以便更靈敏。當(dāng)CO水平增加和/或CO變化的速率增加時(shí)，系統(tǒng)可進(jìn)行進(jìn)一步的靈敏度調(diào)整。相反，當(dāng)檢測(cè)到煙霧時(shí)，系統(tǒng)可減小COHb或CO水平，它們將開始警報(bào)條件。00112設(shè)備具有光捕獲翅片(lighttrappingfin)，該光捕獲翅片彎曲以便煙霧從所有方向進(jìn)入。這是優(yōu)于專利5793295中所述的CO/煙霧報(bào)警器的改進(jìn)，后者采用下降的電阻器以增強(qiáng)氣流通過(guò)具有加熱煙囪效應(yīng)(抽吸作用，chimneyeffect)的煙霧腔。00113能夠察覺相對(duì)濕度快速增加的火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)可提供額外的優(yōu)點(diǎn)。RH和溫度都快速增加指示嚴(yán)重的燃燒問(wèn)題，如受阻的通氣道(flu)或火災(zāi)。當(dāng)CO和濕度探測(cè)特征與溫度和煙霧(離子和/或煙霧顆粒)結(jié)合時(shí)，可獲得關(guān)于火災(zāi)更可靠的早期警告系統(tǒng)。00114如這里所述的傳感器裝置可用在多種產(chǎn)品和應(yīng)用中。例如，該裝置可用在如下應(yīng)用中，其使用電池電源；AC電源；12伏低電力系統(tǒng)以及帶輔助電池的AC。在示例性實(shí)施方式中，低功率形式的裝置在待機(jī)操作中可汲取低于25微安的電流。00115傳感器裝置可被引入通過(guò)布線或無(wú)線電波與中央面板通信的警報(bào)系統(tǒng)中。以該方式，數(shù)字CO讀數(shù)可傳輸給中央面板。在中央面板，系統(tǒng)可處理最高水平的位置，如在建筑物中。此外，系統(tǒng)可處理任何測(cè)量參數(shù)的增加速率以發(fā)現(xiàn)測(cè)量參數(shù)的源頭并提供關(guān)于如火或CO移動(dòng)的信息。00116此外，一些實(shí)施方式可與交通工具如RV或汽車一起使用。例如，便攜式傳感器可在駕駛時(shí)放置在車輛遮陽(yáng)板上或其他位置(如儀表盤或乘客口袋或皮帶上)。此外，便攜式裝置可容易地移去以用在車輛外部的其他位置，如工人和/或承包商、消防員、市政或其他維修人員等的工作間中用于CO防護(hù)，或用在鏟車和沒有遮陽(yáng)板的類似車輛上。00117便攜式產(chǎn)品可以在可容易更換的普通電池供電下工作。傳感器系統(tǒng)可分開更換或與電池一起更換。能夠響應(yīng)30ppm以下CO的最精確的探測(cè)器系統(tǒng)可含有需要不定期(1到15年)更換的傳感器(一個(gè)或多于一個(gè))。這對(duì)于燃料電池控制和用于防火的遠(yuǎn)程應(yīng)用特別重要。00118在便攜式CO探測(cè)單元含可充電電池的情形中，電池可在操作過(guò)程中在車輛內(nèi)或在車輛外部使用時(shí)再充電。在一些應(yīng)用中，可充電電池可用作電池備用，這也是有利的。設(shè)備應(yīng)當(dāng)被配置，使得通過(guò)絕緣來(lái)自車輛或其他電源的任何可能的線路功率，備用電池可安全更換。這可通過(guò)電池開口來(lái)實(shí)現(xiàn)，該電池開口要求該單元與電源斷開以便接近電池或另一個(gè)絕緣裝置。某些車輛，如通過(guò)燃料電池供電的電動(dòng)汽車，可包括烴重組器，以將烴轉(zhuǎn)換為氫、二氧化碳和一氧化碳。CO感測(cè)系統(tǒng)可以燃料電池或其他發(fā)電裝置產(chǎn)生的主車輛電功率為動(dòng)力工作，并可具有電池備用系統(tǒng)。除了CO，在某些環(huán)境中也可探測(cè)濕度和溫度，因?yàn)闈穸群蜏囟仁侵匾氖覂?nèi)空氣質(zhì)量參數(shù)。00119上面CO傳感器技術(shù)可以被引入小尺寸CO探測(cè)器或數(shù)字監(jiān)控器中。傳感器可用在例如通風(fēng)控制、醫(yī)療設(shè)備燃料電池和數(shù)字監(jiān)控器以及警報(bào)器上。00120對(duì)于目標(biāo)氣體是CO且傳感器包括一個(gè)或多個(gè)對(duì)CO光學(xué)響應(yīng)的傳感器(例如，每個(gè)都具有不同的范圍，如在美國(guó)專利6096560中所述)的情形，該系統(tǒng)可在較大范圍內(nèi)自動(dòng)切換到傳感器。該傳感器可通過(guò)美國(guó)專利6251344中所述的同樣的濕度和空氣質(zhì)量控制方法來(lái)保護(hù)。通過(guò)采用濕度和空氣質(zhì)量管理系統(tǒng)，傳感器更具選擇性且使用壽命比具有控制系統(tǒng)的那些長(zhǎng)得多。00121一些實(shí)施方式涉及降低傳感設(shè)備中噪聲的方法和/或裝置。一般地，信號(hào)和安全傳感設(shè)備經(jīng)歷電磁噪聲和干擾(EMI)。例如，電磁信號(hào)可干擾警報(bào)信號(hào)或控制信號(hào)。降低噪聲和/或其他干擾并改善傳感器信噪比的裝置可通過(guò)使所有或部分感測(cè)外殼導(dǎo)電或更具導(dǎo)電性而實(shí)現(xiàn)。這類圍繞任何感測(cè)裝置的導(dǎo)電裝置將用來(lái)減小潛在的干擾和噪聲，例如通過(guò)降低來(lái)自傳感器的噪聲。根據(jù)傳感器的類型可決定是否使外殼導(dǎo)電。例如，某些類型的傳感器可比其他類型的傳感器發(fā)出更大的噪聲。00122導(dǎo)電裝置可通過(guò)利用導(dǎo)電塑料、導(dǎo)電聚合物、金屬、導(dǎo)電涂敷(如金屬)的塑料、復(fù)合材料、其混合物或其他技術(shù)，應(yīng)用到傳感設(shè)備中部分或所有感測(cè)外殼或另一個(gè)外殼結(jié)構(gòu)而實(shí)現(xiàn)。使用導(dǎo)電塑料或用薄金屬涂敷的塑料可提供對(duì)非導(dǎo)電腔增加導(dǎo)電性的相對(duì)低成本方法，該非導(dǎo)電腔可含有一個(gè)或多個(gè)傳感設(shè)備元件。00123在一些實(shí)施方式中，通過(guò)使感測(cè)元件導(dǎo)電，傳感設(shè)備可降低噪聲和來(lái)自EMI的干擾。傳感設(shè)備可包括圍繞任何傳感器的導(dǎo)電塑料傳感器外殼或金屬外殼或絕緣惰性層與導(dǎo)電外層的混合體。00124在一些實(shí)施方式中，傳感設(shè)備使用導(dǎo)電塑料外殼包圍光學(xué)感測(cè)元件而降低光學(xué)傳感器信號(hào)的噪聲。所述傳感設(shè)備可包括LED和光電二極管及位于LED的光子路徑和光電二極管之間的感測(cè)元件，該光電二極管作為待測(cè)量氣體的函數(shù)改變其任選傳播。00125多種修改和增強(qiáng)可應(yīng)用到這類傳感設(shè)備。例如，在一些實(shí)施方式中，外部導(dǎo)電層是在內(nèi)部非導(dǎo)電材料上形成的。在一些實(shí)施方式中，導(dǎo)電涂層是至少一種金屬，其選自金、鈀、鉑、鈦、鈮、鉍、銀、鉛、鐵、鎳、銅、錫、鋅、鋁、鉻或不易腐蝕的合金，所述不易腐蝕的合金如焊料、不銹鋼、青銅、黃銅以及其他類似合金，如鎂和鋰的合金、鈹和銅的合金、鎘的合金以及其他金屬合金。在一些實(shí)施方式中，傳感設(shè)備包括被罩在絕緣塑料內(nèi)的電化學(xué)傳感器，并且該絕緣塑料涂敷有導(dǎo)電材料以減小來(lái)自電磁信號(hào)的噪聲。00126應(yīng)當(dāng)理解，這里所述的各種元件和特征可以獨(dú)立于其他元件和特征而被包括在裝置內(nèi)。例如，包括此處教導(dǎo)的裝置可包括這些元件和特征的各種組合。因此，并非所有在這里所述的元件和特征可以被用在每一個(gè)這類裝置中。00127對(duì)公開的實(shí)施方式中具體結(jié)構(gòu)和方法的提及應(yīng)當(dāng)被理解為僅僅是可用在按照本文所提供的教導(dǎo)的這些或其他實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)和方法的一個(gè)例子。因此，另外的限制性術(shù)語(yǔ)，如"是(單數(shù))"、"是(復(fù)數(shù))"等，應(yīng)當(dāng)被理解為包括較少限制的意義，如"可以是"，等。00128本發(fā)明不同實(shí)施方式可包括多種硬件和軟件處理元件。在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，硬件元件如控制器、狀態(tài)機(jī)器和/或邏輯用在按照本發(fā)明構(gòu)造的系統(tǒng)中。在一些實(shí)施方式中，諸如在一個(gè)或多個(gè)處理設(shè)備上執(zhí)行的軟件或固件的代碼可用來(lái)執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)所述操作。00129這類元件可在一個(gè)或多個(gè)集成電路上執(zhí)行。例如，在一些實(shí)施方式中，這些元件中的幾個(gè)可組合在單個(gè)集成電路中。在一些實(shí)施方式中，一些元件可以作為單個(gè)集成電路來(lái)執(zhí)行。在一些實(shí)施方式中，一些元件可以幾個(gè)集成電路來(lái)執(zhí)行。00130這里所述的元件和功能可以許多不同方式連接/耦合。實(shí)現(xiàn)方式可以部分取決于所述元件是否與其他元件分開。在一些實(shí)施方式中，由附圖中的引線線條(leadline)表示的一些連接可以是在集成電路中和/或位于電路板上。00131這里討論的信號(hào)可采用幾種形式。例如在一些實(shí)施方式中，信號(hào)可以是經(jīng)布線傳輸?shù)碾娦盘?hào)，而其他信號(hào)可由經(jīng)光纖傳輸?shù)墓饷}沖組成。00132信號(hào)可包括一個(gè)以上信號(hào)。例如，信號(hào)可由系列信號(hào)組成。而且，差頻信號(hào)包括兩個(gè)互補(bǔ)信號(hào)或一些其他信號(hào)組合。此外，一組信號(hào)在本文可總稱為信號(hào)。00133如這里討論的信號(hào)也可釆用數(shù)據(jù)形式。例如，在一些實(shí)施方式中，應(yīng)用程序可發(fā)送信號(hào)給另一個(gè)應(yīng)用程序。這類信號(hào)可存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中。00134這里所述的元件和功能可直接或間接地連接/耦合。因此，在一些實(shí)施方式中，在連接/耦合的元件之間可以有或沒有居間設(shè)備(如緩沖器)。00135多種設(shè)備可用來(lái)執(zhí)行這里討論的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。例如，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器可包括RAM、ROM、閃存、一次可編程(one-time-programmable,OTP)存儲(chǔ)器或其他類型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備。00136雖然某些示例性實(shí)施方式已經(jīng)在上面予以描述并在附圖中示出，但應(yīng)當(dāng)理解這類實(shí)施方式僅僅是說(shuō)明性的而非限定本發(fā)明范圍。具體地，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到本發(fā)明的教導(dǎo)適用于多種系統(tǒng)和方法。因此要認(rèn)識(shí)到，可對(duì)上述本發(fā)明的示例性和其他實(shí)施方式做出多種修改，而不會(huì)偏離本發(fā)明的寬范圍。00137例如，多種類型的光源(例如可見光等)和光探測(cè)器可用在按照本文教導(dǎo)構(gòu)造的裝置中。此外，可使用多種類型的傳感器，并且這些傳感器可以配置為與不同目標(biāo)(如，CO以外)氣體或蒸氣或毒素反應(yīng)。例如，傳感器可適于探測(cè)水銀、環(huán)氧乙烷、揮發(fā)性有機(jī)材料、硫化氫等，例如，如在美國(guó)專利5063164中所討論的。第一衍生有源電路(derivativeactivecircuit)或其他電路可用來(lái)直接輸出斜率值。電流-電壓轉(zhuǎn)換器可以用與光電二極管并聯(lián)布置的電阻器取代，以便電壓可直接從電阻器讀取。在該情形中，電壓值可用結(jié)合模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的控制器的高阻抗輸入讀取。00138綜上所述，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明將不限于所公開的特定實(shí)施方式或排列，而是意欲涵蓋落在如權(quán)利要求限定的本發(fā)明范圍和精神內(nèi)的任何改變、改編或修改。權(quán)利要求1.一種用于感測(cè)目標(biāo)氣體存在的裝置，其包括光源；傳感器，其具有按照目標(biāo)氣體的濃度而改變的光學(xué)特征；光探測(cè)器，其與所述傳感器和所述光源光學(xué)耦合以探測(cè)從所述光源傳遞經(jīng)過(guò)所述傳感器的光，所述光探測(cè)器被配置為按照所探測(cè)的光產(chǎn)生輸出信號(hào)；和處理器，其耦合到所述光探測(cè)器并適于按照所述輸出信號(hào)的變化率和至少一個(gè)預(yù)定義斜率計(jì)算所述目標(biāo)氣體的濃度水平，所述處理器進(jìn)一步適于按照所計(jì)算的濃度水平提供至少一種指示。2.如權(quán)利要求1所述的裝置，進(jìn)一步包括耦合到所述光探測(cè)器的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器，用于將所述輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸出信號(hào)，其中所述處理器處理所述數(shù)字輸出信號(hào)以計(jì)算所述目標(biāo)氣體的濃度水平。3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中對(duì)于特定的所述輸出信號(hào)值，所述至少一個(gè)預(yù)定義斜率與所述輸出信號(hào)的變化率相關(guān)。4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述處理器適于利用線性方程計(jì)算所述氣體濃度。5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述處理器適于基于關(guān)于輸出電壓、溫度和目標(biāo)氣體濃度的相互關(guān)系的經(jīng)驗(yàn)測(cè)量，利用線性方程來(lái)計(jì)算所述氣體濃度。6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述處理器適于基于與所述輸出信號(hào)和所述輸出信號(hào)的變化率相關(guān)的至少一個(gè)預(yù)定義斜率，利用線性方程計(jì)算所述氣體濃度。7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中所述至少一個(gè)預(yù)定義斜率存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中。8.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中所述至少一個(gè)預(yù)定義斜率包括多個(gè)斜率，所述斜率的每一個(gè)與所述輸出電壓的范圍相關(guān)聯(lián)。9.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述至少一個(gè)預(yù)定義斜率包括與多個(gè)所述輸出信號(hào)范圍關(guān)聯(lián)的多個(gè)斜率中的一個(gè)。10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其中每個(gè)斜率是與所述范圍中的一個(gè)關(guān)聯(lián)的斜率的平均值。11.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述處理器適于按照補(bǔ)償因子計(jì)算所述氣體濃度。12.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中所述補(bǔ)償因子存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中。13.如權(quán)利要求ll所述的裝置，其中所述至少一個(gè)預(yù)定義斜率包括多個(gè)斜率，所述斜率的每一個(gè)都與所述輸出電壓的范圍關(guān)聯(lián)；禾口所述至少一個(gè)預(yù)定斜率義乘以所述補(bǔ)償因子。14.一種利用光學(xué)氣體傳感器系統(tǒng)數(shù)字確定目標(biāo)氣體濃度的方法，包括測(cè)量輸出信號(hào)，所述輸出信號(hào)與暴露于目標(biāo)氣體時(shí)的傳感器的光透射比值關(guān)聯(lián)；使在第一時(shí)間和較早的第二時(shí)間的所述輸出信號(hào)的值相減，以確定所述兩個(gè)時(shí)間之間所述輸出信號(hào)的變化率；利用所述變化率、所述第一時(shí)間所述輸出信號(hào)的值和至少一個(gè)預(yù)定義斜率，計(jì)算所述目標(biāo)氣體的濃度水平；和按照所計(jì)算的濃度水平提供有形的輸出事件。15.如權(quán)利要求14所述的方法，其包括比較所述目標(biāo)氣體的所述計(jì)算濃度值和預(yù)定的警報(bào)值并且如果存在危險(xiǎn)條件則觸發(fā)警報(bào)。16.如權(quán)利要求14所述的方法，其中對(duì)于特定的輸出信號(hào)值，所述至少一個(gè)預(yù)定義斜率與所述輸出信號(hào)的變化率關(guān)聯(lián)。17.如權(quán)利要求14所述的方法，體濃度。18.如權(quán)利要求14所述的方法，和目標(biāo)氣體濃度的相互關(guān)系的經(jīng)驗(yàn)測(cè)濃度。其包括利用線性方程計(jì)算所述氣其包括基于關(guān)于輸出電壓、溫度量，利用線性方程計(jì)算所述氣體19.如權(quán)利要求14所述的方法，其包括基于至少一個(gè)與所述輸出信號(hào)及所述輸出信號(hào)變化率關(guān)聯(lián)的預(yù)定義斜率，利用線性方程計(jì)算所述氣體濃度。20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中所述至少一個(gè)預(yù)定義斜率存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中。21.如權(quán)利要求19所述的方法，其中所述至少一個(gè)預(yù)定義斜率包括多個(gè)斜率，所述斜率中的每一個(gè)都與所述輸出電壓的范圍關(guān)聯(lián)。22.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述至少一個(gè)預(yù)定義斜率包括與多個(gè)與所述輸出信號(hào)范圍關(guān)聯(lián)的多個(gè)斜率中的一個(gè)。23.如權(quán)利要求22所述的方法，其中每個(gè)斜率是與所述范圍中的一個(gè)關(guān)聯(lián)的斜率平均值。24.如權(quán)利要求14所述的方法，其包括按照補(bǔ)償因子計(jì)算所述氣體濃度。25.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述補(bǔ)償因子存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中。26.如權(quán)利要求24所述的方法，其中所述至少一個(gè)預(yù)定義斜率包括多個(gè)斜率，所述斜率中的每一個(gè)都與所述輸出電壓的范圍關(guān)聯(lián)；禾口所述至少一個(gè)斜率乘以所述補(bǔ)償因子。27.—種用于感測(cè)目標(biāo)氣體存在的方法，其包括提供傳感器，其具有按照目標(biāo)氣體濃度而變化的光學(xué)特征；得到所述傳感器的多個(gè)初始讀數(shù)；得到所述傳感器的多個(gè)后期讀數(shù)，每個(gè)后期讀數(shù)都是在相鄰初始讀數(shù)之后的預(yù)定時(shí)間得到的；從相鄰的后期讀數(shù)中減去所述初始讀數(shù)以得到多個(gè)差值；除以該差值以得到輸出信號(hào)的變化率；以預(yù)定義斜率乘以所述改變率以得到乘積值；和將預(yù)定的常數(shù)與所述乘積值相加得到所述目標(biāo)氣體的濃度水平。28.如權(quán)利要求27所述的方法，其包括按照所述濃度水平產(chǎn)生指示。29.如權(quán)利要求27所述的方法，其包括按照所述濃度水平輸入至少一種警報(bào)模式。30.—種用于識(shí)別傳感器壽命終止條件的方法，其包括提供傳感器，該傳感器具有按照目標(biāo)氣體濃度而變化的光學(xué)特征；探測(cè)通過(guò)所述傳感器的光；按照所探測(cè)的光產(chǎn)生輸出信號(hào)；將所述輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；和按照所述數(shù)字信號(hào)值識(shí)別所述傳感器的壽命終止條件。531.如權(quán)利要求30所述的方法，其包括比較所述數(shù)字信號(hào)的值和閾值。32.如權(quán)利要求30所述的方法，其包括按照所識(shí)別的壽命終止條件產(chǎn)生指示。33.—種用于感測(cè)目標(biāo)氣體存在的裝置，其包括-光源；傳感器，其具有按照目標(biāo)氣體濃度而變化的光學(xué)特征；光探測(cè)器，其與所述傳感器和所述光源光學(xué)耦合以探測(cè)從所述光源傳遞經(jīng)過(guò)所述傳感器的光，所述光探測(cè)器被配置為響應(yīng)所探測(cè)的光產(chǎn)生在操作范圍內(nèi)的輸出信號(hào)，使得至少一個(gè)基本線性的輸出信號(hào)范圍提供在所述操作范圍內(nèi)；模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其耦合到所述光探測(cè)器，用于將所述輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸出信號(hào)；和處理器，其耦合從而接收來(lái)自所述模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的所述數(shù)字輸出信號(hào)，所述處理器適于按照所述至少一個(gè)基本線性輸出信號(hào)范圍計(jì)算所述目標(biāo)氣體的濃度水平，所述處理器進(jìn)一步適于按照所計(jì)算的濃度水平提供至少一種指示。34.如權(quán)利要求33所述的裝置，其中所述操作范圍包括約1伏特到4伏特的范圍。35.如權(quán)利要求33所述的裝置，其中所述至少一個(gè)基本線性輸出信號(hào)范圍包括多個(gè)線性范圍。36.如權(quán)利要求35所述的裝置，其中所述處理器適于利用與所述線性范圍關(guān)聯(lián)的線性方程計(jì)算所述氣體濃度。37.如權(quán)利要求33所述的裝置，其中配置所述光源包括偏置至少一個(gè)光電二極管。38.如權(quán)利要求33所述的裝置，其中所述光源包括至少一個(gè)LED并且所述光探測(cè)器包括至少一個(gè)光電二極管。39.—種傳感設(shè)備，其通過(guò)使感測(cè)元件導(dǎo)電而降低噪聲和來(lái)自EMI的干擾，所述傳感設(shè)備包括圍繞任何傳感器的導(dǎo)電塑料傳感器外殼或金屬外殼或絕緣惰性層和導(dǎo)電外層的混合體。40.如權(quán)利要求39所述的傳感設(shè)備，其包括在內(nèi)部非導(dǎo)電材料上形成的外導(dǎo)電層。41.如權(quán)利要求39所述的傳感設(shè)備，其中所述導(dǎo)電涂層是一種選自金、鈀、鉬、鈦、鈮、鉍、銀、鉛、鐵、鎳、銅、錫、鋅、鋁、鉻或不易腐蝕的合金的金屬，所述不易腐蝕的合金如焊料、不銹鋼、青銅、黃銅以及其他類似合金，如鎂和鋰的合金、鈹和銅的合金、鎘的合金，以及其他金屬合金。42.如權(quán)利要求39所述的傳感設(shè)備，其包括被罩在絕緣塑料中的電化學(xué)傳感器，并且所述絕緣塑料涂敷有導(dǎo)電材料以降低來(lái)自電磁信號(hào)的噪聲。43.—種降低光學(xué)傳感器信號(hào)中的噪聲的傳感設(shè)備，其使用導(dǎo)電塑料外殼來(lái)包圍光學(xué)感測(cè)元件，所述傳感設(shè)備包括LED和光電二極管以及位于所述LED的光子路徑與所述光電二極管之間的感測(cè)元件，所述光電二極管作為待測(cè)量氣體的函數(shù)改變其任選傳輸。全文摘要傳感器裝置包括響應(yīng)氣體傳感器以測(cè)量和顯示氣體濃度或其他指示。氣體濃度的計(jì)算可通過(guò)利用線性方程從光探測(cè)器的輸出信號(hào)獲得。通過(guò)數(shù)字處理，可采樣輸出信號(hào)從而基于輸出電壓的變化率計(jì)算氣體濃度。文檔編號(hào)G01N21/78GK101292151SQ200680039140公開日2008年10月22日申請(qǐng)日期2006年8月25日優(yōu)先權(quán)日2005年8月25日發(fā)明者E·岡薩雷斯,M·K·戈?duì)柎奶股暾?qǐng)人:昆騰集團(tuán)有限公司