[发明专利]一种解决半导体式可燃气体探测器长期稳定性的方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种解决半导体式可燃气体探测器长期稳定性的方法。

背景技术

用于家庭天然气泄露检测的民用可燃气体探测器（俗称报警器）所应用的气敏元件（又称气体传感器）主要有两种测量原理的传感器所组成。一种是催化燃烧式，另外一种是半导体式（半导体式又包括半导体加热式和常温半导体两个分支）。

 催化燃烧式的线性度、选择性比较好，但使用寿命比较短因此在民用领域里很难推广；半导体式虽然使用寿命较长、价格便宜很适合在民用领域里应用，但半导体式的选择性和长期稳定性较差；普遍会存在误报和长期使用后工作点漂移；导致工作点漂移主要因素有两，一是传感器受环境（主要是温湿度）影响较大，会使工作点产生漂移；二是传感器材料本身，长期通电状态下使用，致使材料疲劳系数增大，传感器输出特性在使用过程中和出厂标定时相差很大也会造成工作点漂移，使得该项技术和产品在市场中的应用受到限制，阻碍了该行业的健康发展。

目前市场上正在使用的半导体测量原理构成的探测器在长期使用过程中均会逐渐出现不符合国家标准的情况，有的甚至使用时间一长，已经达到或超过报警下限（以天然气为例LEL=5%），探测器仍不能响应（报警），起不到探测器应当报警的作用。

发明内容

 本发明是在应用实践和科学试验中摸索和总结，开创性发现了半导体传感器的输出特性曲线的拐点、饱和区间、测量曲线和标定曲线平行关系的三大要素，并以三大要素为主轴作为解决探测器长期运行稳定性的基础，以出厂标定（报警动作设定值）为参考，动态地、实时地围绕三大要素将测量数据和出厂标定值相比较；满足报警器条件后做为探测器响应依据，为研究和应用半导体气体传感器，解决探测器长期使用的稳定性提供了一种十分有效和可行的方法。

 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种解决半导体式可燃气体探测器长期稳定性的方法，该方法包括以下步骤：

S1、首先确定空气中传感器的稳态电平值（该电平为常数）；同时，随着被测气体浓度的增加，电平呈抛物线型态上升；

S2、确定抛物线拐点电平和饱和区电平；按国家标准注气速率，当相邻采样连续5个节点≦0.1V时为拐点电平（对应浓度为0.05%）；按国标标准注气速率，当相邻采样连续10个节点≦0.01V为饱和区电平（对应浓度为0.15%）；

S3、将S2中确定的拐点电平所对应浓度0.05%做为首次标定值，存储于寄存器中，作为预警电平；

S4、将S2中确定的饱和区电平对应浓度0.15%存储在寄存器中并作为报警动作值电平（二次标定值）；

S5、检查测量曲线和标定S3、S4时的曲线平行关系。

进一步地，在实际测量标定时，留有容冗空间，根据国家标准的要求，首次标定对应拐点浓度的电平应取浓度为0.07%时所对应电平值，进入该电平以后，探测器也具备响应的条件。

进一步地，所述S2采用列表比对法得出拐点电平和进入饱和区电平。

进一步地，所述S2中拐点电平为S4中报警动作值的依据，设定的报警动作值要大于拐点电平。

进一步地，所述S3中确定的预警电平为预警条件，但不是报警的唯一条件，需所述S4和S5中的关系成立为报警条件。

进一步地，所述S4和S5中关系不成立，但所述S3中关系成立且随着被测气体浓度增加且超过报警动作值电平作为报警补充条件。

由于采用了上述方案，本发明通过确定抛物线的拐点、进入饱和区浓度和平行关系，无论传感器受外界及自身何种影响，都会保证精确的测量，不会超过国家标准对可燃气体探测器的要求≤±3%LEL（注LEL=燃气爆炸下限）范围；非常好地解决了半导体传感器长期运行的稳定性。

附图说明

图1为物理量转换成电量的典型电路示意图；

图2为图1的输出特性曲线是抛物线示意图；

图3为图2基础上设有报警点的示意图；

图4为温湿度变化下的抛物线示意图；

图5为图4基础上设有报警点的示意图；

图6为传感器疲劳特性曲线的示意图；

图7为常温常态-负十度环境下-疲劳衰老的综合示意图；

图8为本发明的步骤流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图8所示，本发明提供的一种解决半导体式可燃气体探测器长期稳定性的方法，该方法包括以下步骤：