[发明专利]氢气氯气水平探测器

说明书

技术领域

本文公开的一些实施方案可涉及气体监测，而且具体而言，涉及用于测量和/或监测气体成分的相对浓度的方法和系统。

背景技术

许多化学方法产生各种气体，例如氢气、氯气和氧气。为了在封闭系统中控制反应和监测条件，探测气体的混合物是重要的。通常，探测气体组成的方法需要使用昂贵的设备(例如，气相色谱仪)。另外，通常必须从包括气体混合物的容器中获取样品。而且，涉及某些气体(例如氢气和氯气)的一些化学反应如果不以受控的方式实施，可能是有害的。

用于确定气体混合物的组成的示例性系统描述在U.S.专利No.4,226,112和U.S.专利No.4,891,629中。这些系统通常依赖于对参比气体进行的热导率测量的使用。这样，可进行相对测量且其可与混合物中的气体浓度相关联。然而，如果样品不能容易地得到，对参比气体使用的依赖可造成困难。另外，参比样品的使用使得原位分析困难或不可能。

因此，需要能放置于反应容器中且探测由各种化学方法产生的气体成分的浓度的传感器。

发明内容

传感器系统，用于探测第一物质和第二物质的气体混合物中第一物质的浓度与第二物质的浓度的比率，其中第一物质和第二物质具有基本上不同的热导率，该传感器系统包括能够测量气体混合物的温度的温度传感器；能够测量气体混合物的压力的压力传感器；以及热敏电阻。

用于探测气体混合物中第一物质的浓度与第二物质的浓度的比率的方法，该方法包括：在包括气体混合物的、具有已知温度和压力的环境中放置传感器，该传感器包括以耗散模式运行且运送规定电流的热敏电阻；测量该热敏电阻上的电压变化；以及在应用气体依赖性常数校正之后，由测量的电压确定第一气体的浓度与第二气体的浓度的比率。

传感器系统，用于探测第一物质和第二物质的气体混合物中第一物质的浓度与第二物质的浓度的比率，其中第一物质和第二物质具有基本上不同的热导率，该传感器系统包括：热敏电阻；和与该热敏电阻串联连接的电阻器；其中所述电阻器根据以下方法选择：测量当热敏电阻放置在具有已知浓度摩尔比率的第一物质和第二物质的气体混合物中时该热敏电阻上的电压；将测量电压与标准电压比较；以及选择当与热敏电阻串联放置时，将热敏电阻的测量电压改变为与标准电压基本相等的电阻器。

附图说明

受益于实施方案的以下详细描述以及参考附图，本发明的优点对于本领域技术人员将变得明晰，在所述附图中：

图1示出浓度传感器的实施方案；

图2示出传感器系统可使用的曲线图；

图3示出热敏电阻；

图4示出基于热敏电阻的浓度传感器系统；

图5示出电压对Cl₂∶H₂的浓度摩尔比率的曲线图；

图6示出不同热敏电阻的电压对浓度摩尔比率的多个曲线图；和

图7示出热敏电阻探测系统的替代实施方案。

虽然本发明可容许各种改进和替代形式，但是其具体实施方式作为实例在附图中显示并且将在本文中详细描述。附图可能不是按比例的。然而，应理解，附图以及对其的详细描述不意图将本发明限制为所公开的具体形式，而是相反，本发明应涵盖落入如由所附权利要求书所限定的本发明精神和范围内的所有改进、等价物以及替代物。

具体实施方式

应理解本发明不限于具体的装置或方法，其当然可以变化。还应理解本文使用的术语仅仅出于描述具体实施方案的目的，而不旨在限制。如在本说明书和所附权利要求中使用的，单数形式的“一个”、“一种”和“该”包括单数和复数对象，除非该内容另外明确指示。

下面描述气体传感器的实施方案，其测量气体混合物中两种或更多种气体的相对浓度。应理解该传感器可适用于许多应用。一种具体的应用涉及探测气体混合物中氢气和氯气的相对浓度。因此，虽然实施方案是参考氯气和氢气的相对浓度的测量描述的，根据一些实施方案的传感器也可能够测量其它气体混合物(例如氧气和氢气)的相对浓度。

气体传感器的目的是在缺乏参比气体时，具有使用单一的温度探针测量两种或更多种气体的相对浓度的能力。进一步的目的是，在已知的气体体系下，我们应能够使用不依赖于显著的软件补偿的硬件系统测量组成。