一种模块化报警器的设计及标定方法与流程

本发明属于传感器，具体涉及一种模块化报警器的设计及标定方法。

背景技术：

1、在可燃气体报警器的设计和应用中，尽管已有许多技术尝试解决可燃气体浓度的准确检测问题，但仍存在诸多不足，现有的可燃气体报警器大多只依赖单一的可燃气体传感器，这种设计忽视了环境因素对传感器性能的影响。实际上，温度和湿度的变化会显著影响传感器的电阻值，从而导致误报或漏报的情况，这种缺乏对环境因素的考虑，使得报警器的准确性和稳定性受到严重挑战。

2、目前，对报警器的标定通常采用静态标定，即在特定条件下对传感器进行标定，并假设这些条件在后续使用中保持不变，实际使用中，环境条件往往会发生动态变化，这使得静态标定的结果难以适应实际情况；许多报警器只是简单地设定一个固定的报警阈值，而没有考虑到不同环境下可燃气体浓度的变化，这种一刀切的报警阈值设置方式，可能导致在某些环境下报警器过于敏感，而在其他环境下则不够敏感。

3、如何解决报警器依赖单一的传感数据，提高报警器的准确度和环境适应性是目前面临的需要解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种模块化报警器的设计及标定方法，具体技术方案如下：

2、一种模块化报警器的设计及标定方法，所述报警器用于可燃气体的报警，所述报警器在设计上按照功能划分为多个功能模块，所述功能模块包括：传感器模块、控制模块以及报警模块。

3、进一步的，所述传感器模块与所述控制模块连接，所述传感器模块至少包括：可燃气体传感器单元、温度传感器单元和湿度传感器单元；所述传感器模块放置于目标检测区域，将检测到的实时数据发送至控制模块；所述实时数据包括可燃气体传感器敏感元件电阻值以及目标检测区域的环境温度数据和湿度数据。

4、所述控制模块基于所述实时数据，根据设置的可燃气体的报警阈值和预设标定模型对所述报警模块进行动态标定。

5、进一步的，所述动态标定方法包括以下步骤：

6、步骤1，将所述传感器模块放置在测试箱中并通入常温干燥的洁净空气，测量可燃气体传感器敏感元件的基线电阻值。

7、步骤2，保持测试箱干燥，改变测试箱的环境温度，测量拟合出敏感元件的电阻值随环境温度变化的第一函数关系式。

8、步骤3，将测试箱恢复常温，改变测试箱的环境湿度，测量拟合出敏感元件的电阻值随环境湿度变化的第二函数关系式。

9、步骤4，在测试箱环境为常温干燥条件下，通入不同浓度的可燃气体，测量拟合出传感器中敏感元件的电阻值随可燃气体浓度变化的第三函数关系式。

10、步骤5，根据第一函数关系式和第二函数关系式得到所述敏感元件的实际电阻值随温度、湿度以及可燃气体浓度变化的标定模型。

11、步骤6，将可燃气体的报警阈值和所述实时数据带入所述标定模型的计算式得到当前环境下的报警阈值对应的敏感元件的阈值电阻值。

12、步骤7，将所述阈值电阻值的与当前可燃气体传感器敏感元件电阻值进行比较，当时，所述控制模块发送报警指令至所述报警模块。

13、进一步的，所述步骤2中，第一函数关系式，其中，为当前环境温度值，是温度系数，表示电阻随温度变化的敏感程度，单位为 /℃，=0.01；是传感器敏感元件在温度时的电阻值，为常温，取25℃。

14、进一步的，所述步骤3中，第二函数关系式，其中，是湿度系数，是表征气体浓度对电阻影响的系数，=0.005，为当前环境湿度值，单位为%。

15、进一步的，所述第三函数关系式，其中，为可燃气体浓度，是一个常数，表示电阻值随浓度变化的灵敏度；所述的计算式为，其中为在常温洁净空气条件下敏感元件的电阻值；r2为在标准浓度的可燃气体中敏感元件的电阻值，所述标准浓度为5%vol的天然气或甲烷。

16、进一步的，所述标定模型：；其中，为当前环境温度值，是传感器敏感元件在温度时的电阻值，为常温，取25℃；表示电阻值随浓度变化的灵敏度，为当前环境湿度值为可燃气体的报警阈值。

17、本发明与现有技术相比，其有益效果是：

18、1、本发明通过采用模块化设计，提高了可燃气体报警器的灵活性和可扩展性，模块化设计使得报警器的各个功能模块可以独立更换和升级，降低了生产成本和维护成本；这种设计方式使得报警器能够更好地适应不同环境和用户需求的变化，从而提高了其市场竞争力。

19、2、通过引入多传感器融合技术和动态标定方法，综合考虑了可燃气体浓度、环境温度和湿度等因素，使得报警器的检测更加全面和准确；根据实时数据对报警模块进行标定，以适应不同环境下的变化，从而避免了误报和漏报的情况。

技术特征：

1.一种模块化报警器的设计及标定方法，所述报警器用于可燃气体的报警，其特征在于，所述报警器在设计上按照功能划分为多个功能模块，所述功能模块包括：传感器模块、控制模块以及报警模块；

2.根据权利要求1所述的一种模块化报警器的设计及标定方法，其特征在于，所述步骤2中，第一函数关系式，其中，为当前环境温度值，是温度系数，表示电阻随温度变化的敏感程度，单位为 /℃，=0.01；是传感器敏感元件在温度时的电阻值，为常温，取25℃。

3.根据权利要求2所述的一种模块化报警器的设计及标定方法，其特征在于，所述步骤3中，第二函数关系式，其中，是湿度系数，是表征气体浓度对电阻影响的系数，=0.005，为当前环境湿度值，单位为%。

4.根据权利要求3所述的一种模块化报警器的设计及标定方法，其特征在于，所述第三函数关系式，其中，为可燃气体浓度，是一个常数，表示电阻值随浓度变化的灵敏度；所述的计算式为，其中为在常温洁净空气条件下敏感元件的电阻值；r2为在标准浓度的可燃气体中敏感元件的电阻值，所述标准浓度为5%vol的天然气或甲烷。

5.根据权利要求1所述的一种模块化报警器的设计及标定方法，其特征在于，所述标定模型：；其中，为当前环境温度值，是传感器敏感元件在温度时的电阻值，为常温，取25℃；表示电阻值随浓度变化的灵敏度，为当前环境湿度值为可燃气体的报警阈值。

技术总结本发明公开了一种模块化报警器的设计及标定方法，该报警器按功能分为传感器、控制和报警模块；传感器模块含可燃气体、温度和湿度传感器单元，实时发送数据至控制模块；控制模块基于实时数据、报警阈值和预设标定模型，对报警模块进行动态标定；该标定方法包括：在测试箱中测量基线电阻值，拟合电阻随温度、湿度和气体浓度变化的函数关系式，得到标定模型，将报警阈值和实时数据带入模型，计算阈值电阻值，并与当前电阻值比较，触发报警。本发明的设计及标定方法提高了报警器的准确性和可靠性，适用于多种场景。技术研发人员：杨振琪,沈上圯,商宇扬,胡博,来海新,孙宝瑞,杨洋,李峰,黄俊祺受保护的技术使用者：北京市计量检测科学研究院技术研发日：技术公布日：2024/5/27