[发明专利]一种基于NDIR的气体报警器及方法

说明书

本发明公开了一种基于NDIR的气体报警器及方法，报警器的主控单元适于调用温湿度及压力的历史数据变化规律，主控单元适于将预设时间段内连续实测的温湿度值及气压值的变化规律与温湿度及压力的历史数据在相同时间段内的变化规律进行比较，判断二者是否相符，如是，则判定此次待测气体的浓度测量有效，并以实测的温湿度值及气压值对气体浓度进行补偿，如否，则判定此次待测气体浓度测量无效，并向报警模块发出报警指令启动报警。本发明通过判断温湿度值及压力值是否符合变化规律来保证准确检测待测气体浓度，并且当温湿度值和压力值变化异常或温湿度及压力传感器发生故障时，会向用户进行报警提示，提高气体浓度检测的准确度，使用体验更加友好。

技术领域

本发明属于气体传感器领域，具体涉及一种基于NDIR的气体报警器及方法。

背景技术

NDIR(Non-dispersive Infrared sensor)气体传感器采用宽谱红外光源，光线穿过光路中的待测气体，透过窄带滤波片后到达红外探测器。这种气体传感器基于朗伯-比尔气体吸收理论，红外光源发出的红外辐射被一定浓度的待测气体吸收之后，与气体浓度成正比的光谱强度会发生变化，根据红外探测器接收到的光谱能量变化，就可以反演出待测气体的浓度。NDIR气体传感器主要用于检测气态化合物，如CH₄、CO₂、N₂O、CO、SO₂、NH₃、乙醇和苯等，广泛应用于化工、医疗健康和环境监测等多种场景，具有监测、报警和分析等功能。

然而，这种宽谱光源基于红外辐射原理，容易受到温度、气压和湿度等环境因素的影响，导致测量精度和稳定性下降。现有技术通常在NDIR气体传感器的内部增加温度传感器来进行温度补偿，以校准气体测量数据，但该方法不能输出用于提醒用户的报警信号，也仅对气体传感器数据进行校准，不能根据环境因素判断数据的可信度。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中存在的不足，增加温湿度和压力传感器，通过判断温湿度值及压力值是否符合变化规律来保证NDIR气体传感器准确检测待测气体的浓度，并且当温湿度值和压力值变化异常或温湿度及压力传感器发生故障时，会向用户进行报警提示，提高气体浓度检测的准确度，使用体验更加友好。

为实现上述发明目的，第一方面，本发明提供一种基于NDIR的气体报警器，包括主控单元及分别与其电连接的NDIR气体传感器、温湿度传感器、压力传感器和报警模块；所述NDIR气体传感器用于测量待测气体的浓度，所述温湿度传感器用于测量待测气体所处环境的温度和湿度，所述压力传感器用于测量待测气体的气压，所述主控单元适于调用温湿度及压力的历史数据变化规律，所述主控单元适于将预设时间段内连续实测的温湿度值及气压值的变化规律与温湿度及压力的历史数据在相同时间段内的变化规律进行比较，判断二者是否相符，如是，则判定此次待测气体的浓度测量有效，并以实测的温湿度值及气压值对待测气体的浓度进行补偿，如否，则判定此次待测气体的浓度测量无效，并向所述报警模块发出报警指令启动报警。

进一步地，所述主控单元还适于调用待测气体浓度的参考信号，所述主控单元还需将所述NDIR气体传感器的当前测量信号与所述参考信号进行比较，判断当前测量信号相对于所述参考信号是否变化超过预设范围，如是，才判定此次待测气体的浓度测量无效。

进一步地，所述参考信号包括历史正常数据和/或所述NDIR气体传感器的前次测量值。

进一步地，通过计算当前测量信号与所述参考信号的相关系数来判断当前测量信号相对于所述参考信号是否变化超过预设范围，当所述相关系数＜0.5时，则判定超过预设范围。

进一步地，所述相关系数的计算公式为：

其中，y1、y2为需要计算相关系数的两组测量信号数据，y10与y20分别为这两组测量信号数据的均值。

进一步地，所述变化规律包括温湿度值及气压值在预设时间段内的变化率。