專利名稱：可連續(xù)工作的氣體檢測儀的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種氣體檢測儀，尤其涉及一種可連續(xù)工作的氣體檢測儀。
背景技術：
氣體檢測儀是人們工作生活中經常用到的檢測儀器，根據其內部設置的氣敏傳感 器的類型，可以用于測量各種氣體，如酒精、一氧化碳或硫化氫等有毒氣體。多數氣體檢測 儀在工作原理上大致相同，因此其結構也大致相同，主要包括氣敏傳感器、微型氣泵、信號 處理模塊、電源模塊、控制電路、顯示電路及外殼等組成。 氣體檢測儀根據有無微型氣泵可以分為兩類，一類是擴散式氣體檢測儀，另一類 是抽吸式氣體檢測儀。相應地，傳感器也分為擴散式氣敏傳感器及抽吸式氣敏傳感器。氣 敏傳感器根據檢測原理的不同，可以分為半導體式、電化學式及紅外光學式等；其中，檢測 有毒氣體的氣體檢測儀多采用電化學氣敏傳感器。 如圖1所示，其為擴散式氣敏傳感器的結構示意圖。環(huán)境中的氣體通過擴散式氣 敏傳感器5上面的小孔51擴散進入到傳感器內部，通過鉑絲52的催化，與擴散式氣敏傳感 器5內的敏感元件55進行電化學反應，在敏感元件55表面產生電流反應信號，信號處理 電路通過陽極54及陰極53得到電流反應信號，該電流的大小與參與反應的氣體濃度成比 例，因此通過測量電流的大小可以知道氣體的濃度。但有時待測量的氣體位于管道內，氣體 檢測儀不能直接進入以與待測氣體接觸，因此，人們設計了泵吸式擴散式氣體檢測儀；如圖 2所示，其為泵吸式擴散式氣敏傳感器的結構示意圖，泵吸式擴散式氣體檢測儀所采用的泵 吸式擴散式氣敏傳感器6位于一個密閉的外殼66內，該外殼66 —般是儀器外殼的一部分； 在該外殼66的前面接有細長的吸管61，該吸管61可以進入到待測管道內；在該外殼66的 后部留有氣泵接口 65，通過氣泵的吸引，管道內的氣體63能夠進入到該外殼66內，當氣體 63經過泵吸式擴散式氣敏傳感器6前面的擴散孔62時，氣體擴散進入到泵吸式擴散式氣敏 傳感器6內部進行反應，反應后產生的電流信號通過電極64引出到信號處理電路中進行分 析。 如圖3所示，其為抽吸式氣敏傳感器的結構示意圖；抽吸式氣敏傳感器1的表面 沒有擴散孔，因此，在出氣口 13處必須接有取樣氣泵；這樣，氣泵工作時， 一定量的氣體通 過進氣口 11被抽吸到抽吸式氣敏傳感器1內部的反應室15內，與敏感元件14接觸后起電 化學反應，產生的電流信號通過電極12引出到信號處理電路中。采用抽吸式氣敏傳感器的 氣體檢測儀中的氣泵的取樣精度會直接影響到測量精度，因此，抽吸式氣體檢測儀中一般 采用活塞式電磁微型氣泵(簡稱活塞式氣泵)，該類氣泵一般只單次工作，每次抽氣后活塞 必須復位，并需要等待一段時間直到殘留在傳感器或氣泵內的氣體完全消耗完后才進行下 次工作，這樣，抽吸式氣體檢測儀測量精度比擴散式要高，但檢測效率比較低。而泵吸式擴 散式氣體檢測儀中的氣泵一般可以連續(xù)工作，因此，對于該類氣泵基本上沒有取樣精度的 要求；但擴散式氣敏傳感器工作時，從氣體進入傳感器到得到穩(wěn)定的輸出信號，即響應時間 (T90)，一般要幾十秒時間。因此，擴散式檢測儀的檢測效率也不高。
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以常見的酒精檢測儀為例，其為一種通過對人體呼出氣體進行取樣然后分析出其 中的酒精含量的設備；酒精檢測儀主要包括吹氣管道、酒精傳感器、微型氣泵、信號處理模 塊、電源模塊、控制電路、氣體壓力傳感器及顯示電路等，通過取樣人體呼出氣體中酒精氣 體的含量實現(xiàn)對被測人員酒后駕駛情況的檢測。 酒精檢測儀所采用的傳感器分類也有擴散式與抽吸式兩類。擴散式多用于個人檢 測用，抽吸式多用于警察執(zhí)法用，并以燃料電池型電化學傳感器為主。作為執(zhí)法用的酒精檢 測儀需要進行定量分析，因此，必須采用比較精確的氣泵，目前多采用活塞式氣泵。該類氣 泵只能單次工作， 一次抽氣后必須復位后才能進行下次工作。圖4為進行一次取樣后燃料 電池型酒精傳感器的電化學反應信號曲線圖，一個完整的反應信號曲線的持續(xù)時間取決于 參與反應的酒精濃度的高低，但對于處罰范圍內的酒精濃度，一次測量的時間至少在5秒 以上，因此，不管采用何種類型的氣泵，如果警用酒精檢測儀采用電化學傳感器，這類儀器 只能進行單次取樣及分析。顯然，這類酒精檢測儀的檢測效率不高；交警上路進行酒后駕駛 檢測時造成道路堵塞的情況已經時有發(fā)生，現(xiàn)有的酒精檢測儀已經不滿足快速酒精檢測的 需要。 同時，從統(tǒng)計數據來看，酒后駕駛的人員在所有被檢測的駕駛員中的所占比例并 不高，也就是，大部分駕駛員并不需要進行很高精度的測量，因此，有必要開發(fā)一種可以進 行快速篩查的儀器。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種可連續(xù)工作的氣體檢測儀，解決現(xiàn)有氣體檢測儀只能 單次間斷取樣氣體、檢測效率低的缺點，能夠連續(xù)取樣并分析待測量氣體，提高測試效率。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種可連續(xù)工作的氣體檢測儀，包括氣體取樣管 道、信號處理模塊、電源模塊、控制電路、顯示電路及顯示裝置等，還包括抽吸式氣敏傳感器 及可連續(xù)抽取氣體的微型氣泵(簡稱連續(xù)氣泵)，該抽吸式氣敏傳感器的進氣口連通氣體 取樣管道，可以抽取外界待取樣氣體，該抽吸式氣敏傳感器的出氣口連接所述連續(xù)氣泵的 進氣口 ，該連續(xù)氣泵的排氣口連通外界；該氣體檢測儀連續(xù)取樣時，所述連續(xù)氣泵的進氣口 進行連續(xù)抽氣，取樣氣體自所述抽吸式氣敏傳感器的進氣口進入到傳感器內以進行反應， 反應后的取樣氣體自所述抽吸式氣敏傳感器的出氣口排入所述連續(xù)氣泵，再由所述連續(xù)氣 泵的排氣口連續(xù)排出。 其中，氣體取樣管道可以是吹嘴及與之相連的管路，也可以是泵吸式擴散式氣體 檢測儀中所用的細長吸管。 其中，所述連續(xù)氣泵為微型振動膜氣泵，又稱隔膜泵。
其中，所述連續(xù)氣泵為微型轉子泵。 其中，所述抽吸式氣敏傳感器為半導體式氣敏傳感器、電化學式氣敏傳感器或紅 外光學式氣敏傳感器。 其中，所述抽吸式氣敏傳感器為抽吸式燃料電池型酒精傳感器。 其中，所述抽吸式氣敏傳感器為抽吸式一氧化碳電化學傳感器。 本發(fā)明中采用連續(xù)取樣的氣泵，待反應的氣體都是通過抽吸方式而不是通過擴散
方式進入到傳感器內部，因此，反應速度較快，儀器可以連續(xù)工作，可以用于快速篩查。以連續(xù)工作外，通過結合一活塞式氣泵，同樣可以精確 取樣氣體；將該活塞式氣泵的進氣口也與所述抽吸式氣敏傳感器的出氣口連接，或者，將該 活塞式氣泵的進氣口與所述抽吸式氣敏傳感器的又一出氣口連接；在控制電路控制下，所 述連續(xù)氣泵和活塞式氣泵可以分別進行工作。這樣，如果要進行快速篩查時，活塞式氣泵停 止工作，連續(xù)氣泵通電工作，氣體將通過連續(xù)氣泵從氣體取樣管道中進入到抽吸式氣敏傳 感器。如果要進行精確測量時，連續(xù)氣泵停止工作，活塞式氣泵通電工作，檢測儀進行單次 精確取樣及分析。本發(fā)明中采用活塞式氣泵時，待反應的氣體得到精確的定量，因此，檢測 精度較高，檢測結果可以作為執(zhí)法依據。 在本發(fā)明中，取樣氣體的測量結果通過顯示裝置以數值或文字的形式進行顯示。
在本發(fā)明中，該氣體檢測儀連續(xù)工作時，所述抽吸式氣敏傳感器檢測連續(xù)輸入的 取樣氣體并輸出連續(xù)的反應信號，所述顯示裝置連續(xù)實時地顯示出所述反應信號隨時間變 化的圖形。 在本發(fā)明中，該氣體檢測儀連續(xù)工作時，取樣氣體的測量結果或所述抽吸式氣敏 傳感器輸出的反應信號與預設的報警限進行實時比較，對超過此限的測量結果或傳感器輸 出的反應信號實時地進行聲光提示。 本發(fā)明的有益效果本發(fā)明可以連續(xù)對氣體進行取樣及分析，提高測試效率；還 可以進行精確取樣及分析，方便用戶既可以進行快速檢測，又可以進行高精度檢測；可以通 過數值或文字的形式顯示檢測到的氣體濃度檢測結果，還可以通過曲線、圖形等形式，連續(xù) 實時顯示傳感器輸出的反應信號；可以設定報警極限，當測量結果或傳感器的反應信號超 過報警極限后用聲光進行提示。 為了能更進一步了解本發(fā)明的特征以及技術內容，請參閱以下有關本發(fā)明的詳細 說明與附圖，然而附圖僅提供參考與說明用，并非用來對本發(fā)明加以限制。


下面結合附圖，通過對本發(fā)明的具體實施方式
詳細描述，將使本發(fā)明的技術方案 及其它有益效果顯而易見。
圖1為擴散式氣敏傳感器的結構示意圖；
圖2為泵吸式擴散式氣敏傳感器的結構示意圖；
圖3為抽吸式氣敏傳感器的結構示意圖； 圖4為進行一次取樣后燃料電池型酒精傳感器的反應信號曲線圖；
圖5為發(fā)明一較佳實施例中連續(xù)氣泵與抽吸式氣敏傳感器的連接結構示意圖；
圖6為發(fā)明又一較佳實施例中連續(xù)氣泵與抽吸式氣敏傳感器的連接結構示意圖；
圖7為本發(fā)明再一較佳實施例中連續(xù)氣泵與抽吸式氣敏傳感器的連接結構示意 圖； 圖8為本發(fā)明實時顯示傳感器輸出的反應信號的曲線示意圖。
具體實施例方式
如圖5所示，其為本發(fā)明一較佳實施例中連續(xù)氣泵與抽吸式氣敏傳感器的連接結 構示意圖，該抽吸式氣敏傳感器的結構可參見圖3，在此具體以抽吸式燃料電池型酒精傳感
5器來說明。該較佳實施例的氣體檢測儀包括抽吸式燃料電池型酒精傳感器10及可連續(xù)抽 取氣體的連續(xù)氣泵2。連續(xù)氣泵2可采用可連續(xù)抽取氣體的微型振動膜氣泵，又稱隔膜泵， 或者采用轉子泵等，與活塞式氣泵相比，這類氣泵工作時氣體可以連續(xù)地從進氣口進入并 從排氣口排出，避免了活塞式氣泵進氣口工作時一次抽氣后活塞必須復位后才能進行另一 次抽氣的間斷工作的弊端；由于該較佳實施例應用于酒精檢測儀中，因此抽吸式燃料電池 型酒精傳感器10的進氣口被連接到吹氣管道3即吹嘴上，以抽取被測人的呼出氣體。抽 吸式燃料電池型酒精傳感器10的出氣口連接到連續(xù)氣泵2的進氣口，該連續(xù)氣泵2的排氣 口連通外界；如圖5中氣體流向的箭頭所示，該氣體檢測儀連續(xù)取樣氣體時，連續(xù)氣泵2的 進氣口進行連續(xù)單向抽氣，取樣氣體自抽吸式燃料電池型酒精傳感器10的進氣口進入到 反應室，與敏感元件接觸后進行反應，反應后的取樣氣體自抽吸式燃料電池型酒精傳感器 10的出氣口排入連續(xù)氣泵2，再由連續(xù)氣泵2的排氣口連續(xù)排出。通過該較佳實施例的結 構，配合以信號處理模塊、顯示電路、電源模塊、控制電路、氣體壓力傳感器、顯示裝置及殼 體等，即可制成一個酒精測試儀。對于本領域的普通技術人員來說，怎樣連接這些電路及結 構單元是公知技術，本發(fā)明中不作詳細介紹。本領域技術人員可以理解，如果調換圖5中抽 吸式燃料電池型酒精傳感器10與連續(xù)氣泵2之間的位置，也即連續(xù)氣泵2位于吹嘴與抽吸 式燃料電池型酒精傳感器IO之間時，也能達到與圖5所示連接結構相同的工作效果。
采用了本發(fā)明該較佳實施例的可連續(xù)工作的酒精測試儀最大的特點在于，連續(xù)氣 泵2可以連續(xù)不斷的對氣體進行取樣，新取樣的氣體不間斷的傳送到抽吸式燃料電池型酒 精傳感器IO，抽吸式燃料電池型酒精傳感器IO在排出上一次測量廢氣的同時，又開始對新 一次傳送進來的取樣氣體進行測量分析，該過程避免了傳統(tǒng)酒精測試儀需要進行完一次完 整測量并將測量廢氣排出儀器外部后才進行下一次氣體采集而導致的測量時間長測試效 率較低的弊端，達到了節(jié)約時間，提高測試效率的目的；可供給檢查人員對大批量的駕駛員 進行酒后駕駛的篩查，通過區(qū)分是否有酒精存在而迅速甄別有酒后駕駛嫌疑的駕駛員，從 而進行進一步處理。根據燃料電池型酒精傳感器10的性能特點，由于燃料電池型酒精傳感 器反應需要有一定時間，因此，在外界同樣的氣體濃度條件下，連續(xù)取樣方式與單次抽氣相 比可以增加傳感器內部的反應物的濃度，從而提高檢測的敏感性。與帶有泵吸的擴散式檢 測儀相比，由于本發(fā)明中抽取的氣體是直接進入而不是擴散方式進入到傳感器內部的，因 此，本發(fā)明比帶有泵吸的擴散式檢測儀有更快的反應速度。 采用了如圖5所示結構的酒精測試儀，可對酒后駕駛的駕駛員進行篩查，但是在
執(zhí)法取證時還是需要采用傳統(tǒng)的活塞式氣泵才能夠保證測得準確的酒精濃度。如圖6所 示，其為本發(fā)明又一較佳實施例中連續(xù)氣泵與抽吸式氣敏傳感器的連接結構示意圖，在此
較佳實施例中，還包括一活塞式氣泵4，該活塞式氣泵4的進氣口也與所述抽吸式燃料電池 型酒精傳感器1的出氣口連接，抽吸式燃料電池型酒精傳感器10、活塞式氣泵4及連續(xù)氣泵 2之間形成了三通結構，通過控制氣泵的工作時間來選擇氣體的流向，可實現(xiàn)篩查和取證兩 種不同的功能。也即，如果要進行快速篩查時，活塞式氣泵4停止工作，連續(xù)氣泵2通電工 作；如果要進行精確測量時，連續(xù)氣泵2停止工作，活塞式氣泵4通電工作。顯而易見，進行 快速篩查時，活塞式氣泵4與連續(xù)氣泵2也可以同時進行工作，但此時活塞式氣泵4的工作 并不能帶來比只有連續(xù)氣泵2單獨工作時更加有益的幫助，反而會消耗更多的電能。
如圖7所示，其為本發(fā)明再一較佳實施例中連續(xù)氣泵與抽吸式氣敏傳感器的連接結構示意圖。在此較佳實施例中，活塞式氣泵4的進氣口直接與抽吸式燃料電池型酒精傳
感器10的又一出氣口連接，同樣可以同時實現(xiàn)篩查和取證兩種不同的功能。在圖6和圖7
所示的結構中，為了防止活塞式氣泵4工作時連續(xù)氣泵2出現(xiàn)漏氣，也可以在連續(xù)氣泵2后
面串接一個電磁閥門，以確?；钊綒獗?抽氣量的準確以測得準確的酒精濃度。 在應用了本發(fā)明上述較佳實施例的的酒精測試儀中，呼氣中的酒精氣體進入到傳
感器后，傳感器輸出的電流反應信號經過信號放大、模數轉換后，控制電路根據一定的算法
計算出檢測到的氣體中的酒精濃度，并以數值來顯示得到的酒精濃度，如10mg/100ml，或
以文字來顯示是否通過了測試，如"無酒精"，"有酒精"等。本發(fā)明在以數值及文字的方式
顯示酒精濃度的測量結果的同時，還連續(xù)實時地把數字化后的傳感器輸出的反應信號以曲
線或圖標等其他圖形形式在顯示裝置上顯示出來，如采用隨時間變化的柱形圖或波形圖形
式。在現(xiàn)有的酒精測試儀中，傳感器輸出的反應信號只是作為中間過程用于內部計算，并不
在顯示裝置上連續(xù)顯示出來供使用者參考，因此，本發(fā)明比現(xiàn)有的酒精測試儀具有更大的
優(yōu)勢。如圖8所示，其為實時顯示傳感器輸出的反應信號的曲線示意圖，是通過點陣液晶屏
來實時顯示傳感器輸出的反應信號曲線，通過該曲線，使用者可以清晰地分辨出什么時候
呼出氣體中開始有酒精成分的存在，儀器靠近被測者哪個部位時酒精濃度比較高，從而可
以幫助交警對測量結果的準確性作出判斷，提高檢出率。 本發(fā)明還可以通過設定報警極限來對檢測到的酒精濃度結果或傳感器的反應信 號進行提示。如圖8所示，圖中的點劃線代表濃度為20mg/100ml的酒精氣體的反應信號， 也即設定20mg/100ml的酒精濃度作為報警極限，那么，當任一時刻，檢測到的傳感器輸出 的反應信號的大小超過了該報警限，儀器就會把曲線顯示成紅色，并發(fā)出報警聲，或在屏幕 上顯示出"有酒精"等字樣。可以理解，顯示傳感器輸出的反應信號的也可以是曲線以外的 其他圖形，如圖標等。顯示裝置也不僅限于點陣液晶屏。 以上通過采用抽吸式燃料電池型酒精傳感器的酒精檢測儀來對本發(fā)明進行了說 明，可以理解，本發(fā)明同樣適用于其他氣敏傳感器，如抽吸式一氧化碳傳感器，來實現(xiàn)測量 其他種類的氣體。 綜上，本發(fā)明可以連續(xù)對氣體進行取樣及測試，提高了測試效率。采用了抽吸式氣 敏傳感器以提高氣體反應速度，有助于提高檢出率。采用實時連續(xù)顯示傳感器反應信號曲 線的方式有助于使用者準確判斷測量結果。 以上所述，對于本領域的普通技術人員來說，可以根據本發(fā)明的技術方案和技術 構思作出其他各種相應的改變和變形，而所有這些改變和變形都應屬于本發(fā)明后附的權利 要求的保護范圍。
權利要求
一種可連續(xù)工作的氣體檢測儀，包括氣體取樣管道、信號處理模塊，電源模塊、控制電路、顯示電路及顯示裝置，其特征在于，還包括抽吸式氣敏傳感器及連續(xù)氣泵，該抽吸式氣敏傳感器的進氣口連通氣體取樣管道，可以抽取外界待取樣氣體，該抽吸式氣敏傳感器的出氣口連接所述連續(xù)氣泵的進氣口，該連續(xù)氣泵的排氣口連通外界；該氣體檢測儀連續(xù)工作時，控制電路控制所述連續(xù)氣泵，該連續(xù)氣泵的進氣口進行連續(xù)抽氣，取樣氣體自所述抽吸式氣敏傳感器的進氣口進入以進行反應，反應后的取樣氣體自所述抽吸式氣敏傳感器的出氣口排入所述連續(xù)氣泵，再自所述連續(xù)氣泵的排氣口連續(xù)排出。
2. 如權利要求1所述的可連續(xù)工作的氣體檢測儀，其特征在于，取樣氣體的測量結果 通過顯示裝置以數值或文字的形式進行顯示。
3. 如權利要求1所述的可連續(xù)工作的氣體檢測儀，其特征在于，該氣體檢測儀連續(xù)工 作時，所述抽吸式氣敏傳感器檢測連續(xù)輸入的取樣氣體并輸出連續(xù)的反應信號，所述顯示 裝置連續(xù)實時地顯示出所述反應信號隨時間變化的圖形。
4. 如權利要求1所述的可連續(xù)工作的氣體檢測儀，其特征在于，該氣體檢測儀連續(xù)工 作時，取樣氣體的測量結果或所述抽吸式氣敏傳感器輸出的反應信號與預設的報警限進行 實時比較，對超過報警限的測量結果或傳感器輸出的反應信號實時地進行聲光提示。
5. 如權利要求1所述的可連續(xù)工作的氣體檢測儀，其特征在于，所述連續(xù)氣泵為微型 振動膜氣泵。
6. 如權利要求1所述的可連續(xù)工作的氣體檢測儀，其特征在于，所述連續(xù)氣泵為轉子泵。
7. 如權利要求1所述的可連續(xù)工作的氣體檢測儀，其特征在于，所述抽吸式氣敏傳感 器為半導體式氣敏傳感器、電化學式氣敏傳感器或紅外光學式氣敏傳感器。
8. 如權利要求7所述的可連續(xù)工作的氣體檢測儀，其特征在于，所述抽吸式氣敏傳感 器為抽吸式燃料電池型酒精傳感器或抽吸式一氧化碳電化學傳感器。
9. 如權利要求1至8任一所述的可連續(xù)工作的氣體檢測儀，其特征在于，還包括一活塞 式氣泵，該活塞式氣泵的進氣口也與所述抽吸式氣敏傳感器的出氣口連接，在控制電路控 制下，所述連續(xù)氣泵和活塞式氣泵可以分別進行工作。
10. 如權利要求1至8任一所述的可連續(xù)工作的氣體檢測儀，其特征在于，還包括一活 塞式氣泵，該活塞式氣泵的進氣口與所述抽吸式氣敏傳感器的又一出氣口連接，在控制電 路控制下，所述連續(xù)氣泵和活塞式氣泵可以分別進行工作。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可連續(xù)工作的氣體檢測儀，包括氣體取樣管道、信號處理模塊，電源模塊、控制電路、顯示電路及顯示裝置，還包括抽吸式氣敏傳感器及連續(xù)氣泵，該抽吸式氣敏傳感器的進氣口連通氣體取樣管道，可以抽取外界待取樣氣體，該抽吸式氣敏傳感器的出氣口連接所述連續(xù)氣泵的進氣口，該連續(xù)氣泵的排氣口連通外界；該氣體檢測儀連續(xù)工作時，控制電路控制所述連續(xù)氣泵，該連續(xù)氣泵的進氣口進行連續(xù)抽氣，取樣氣體自所述抽吸式氣敏傳感器的進氣口進入以進行反應，反應后的取樣氣體自所述抽吸式氣敏傳感器的出氣口排入所述連續(xù)氣泵，再自所述連續(xù)氣泵的排氣口連續(xù)排出。本發(fā)明可以連續(xù)對氣體進行取樣及測試，提高了測試效率。
文檔編號G01N27/00GK101769887SQ20101004441
公開日2010年7月7日 申請日期2010年1月14日 優(yōu)先權日2010年1月14日
發(fā)明者潘衛(wèi)江 申請人:潘衛(wèi)江