ГАЗОИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 2013 года по МПК G01N27/12 G01N33/00 G01D11/24 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение испрашивает приоритет и выгоду с даты подачи предварительной заявки № 60/997083 на патент США, поданной 1 октября 2007 г. на "газоизмерительное устройство и способ его изготовления", полное содержание которого которого вкючено путем ссылки во всей его целостности.

Рассматриваемый здесь объект изобретения относится, в общем, к газоизмерительным устройствам и способам производства газоизмерительных устройств.

Газоизмерительные устройства, имеющие датчики, которые детектируют в воздухе определенные химические вещества или газы, используются для решения многих практических задач. Например, обнаружение вредных газов, таких как окись углерода, сероводород, окиси азота и им подобных, желательно производить таким образом, чтобы подавался сигнал, указывающий присутствие этих газов. После этого могут быть предприняты соответствующие шаги для предотвращения их воздействия или по эвакуации людей оттуда, где присутствуют эти газы.

Одним из типов газоизмерительных устройств, используемых для обнаружения присутствия газа, является структура металл-окисел-полупроводник для обеспечения раннего оповещения о возникновении опасности взрыва (например, при утечке горючего газа) или о присутствии в окружающем воздухе токсичных газов или паров. Такое устройство, как правило, включает в себя датчик на нагретой подложке, а также подсоединенные к датчику два металлических электрода. Присутствие представляющего опасность газа обнаруживается по заметному изменению сопротивления датчика посредством электродов, встроенных в соответствующую электронную схему.

Реакции, которые позволяют обнаружение искомых газов, обычно содержат окисление искомого газа на поверхности полупроводника (окиси), и изменение электрических свойств материала. Однако обычные датчики могут испытывать влияние изменений температуры или влажности. Поддерживать постоянную температуру чувствительного элемента оказалось трудно. По меньшей мере, некоторые из известных устройств преодолели эту проблему перенагревом датчика и удержанием его при сверхвысокой температуре таким образом, чтобы этот датчик был менее подвержен температурным изменениям. Но поддержание датчика при сверхвысоких температурах требует больше энергии для работы устройства.

Остается потребность в таком газоизмерительном устройстве и датчике, производство и эксплуатация которого были бы эффективными и надежными.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В одном варианте исполнения предложено газоизмерительное устройство для измерения присутствия предопределенного газа в текучей среде. Это газоизмерительное устройство содержит корпус датчика, определяющий полость датчика, продолжающуюся от открытого конца корпуса датчика, в котором текучая среда протекает в полость датчика через открытый конец. Датчик расположен внутри полости датчика для восприятия присутствия предопределенного газа, при этом датчик на одной стороне датчика имеет чувствительный элемент, и чувствительный элемент расположен внутри полости датчика таким образом, что чувствительный элемент обращен от отверстия.

Факультативно, открытый конец может закрывать пористый экран, который дает возможность текучей среде протекать сквозь него. Корпус датчика может включать в себя дно, обычно расположенное напротив открытого конца, а датчик расположен внутри полости датчика таким образом, что чувствительный элемент обращен ко дну корпуса датчика. Чувствительный элемент может быть восприимчив к предопределенному газу таким образом, что электрические свойства этого чувствительного элемента изменяются в зависимости от присутствия этого предопределенного газа. Факультативно, газоизмерительное устройство может дополнительно включать в себя контроллер, оперативно подсоединенный к чувствительному элементу для измерения по меньшей мере одного электрического свойства чувствительного элемента. Датчик может включать в себя подложку, имеющую чувствительный элемент, приложенный к одной стороне подложки, и нагревательный элемент, приложенный к противоположной стороне подложки, при этом нагревательный элемент способен нагревать этот чувствительный элемент до предопределенной температуры. Чувствительный элемент и нагревательный элемент могут покрывать по существу подобные области подложки.

В другом варианте исполнения предложен способ производства газоизмерительного устройства, причем способ включает в себя обеспечение корпуса датчика, определяющего полость датчика, продолжающуюся от открытого конца корпуса датчика и факультативно закрытие открытого конца полости датчика пористым экраном. Способ также включает в себя позиционирование датчика, имеющего чувствительный элемент на одной стороне датчика внутри полости датчика таким образом, что чувствительный элемент обращен от отверстия или, факультативно, от экрана. Датчик сконфигурирован для восприятия присутствия искомого газа, протекающего в полость датчика.

В еще одном варианте исполнения предложен способ производства газовых датчиков, который содержит обеспечение подложки, имеющей чувствительный элемент и нагревательный элемент. Нагревательный элемент способен нагревать чувствительный элемент до рабочей температуры, и этот нагревательный элемент имеет характеристику сопротивления. Способ также включает в себя калибровку нагревательного элемента измерением начального сопротивления нагревательного элемента при первой температуре, меньшей, чем рабочая температура датчика газа, а затем вычисление рабочего сопротивления нагревательного элемента при рабочей температуре.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 иллюстрирует газоизмерительное устройство, имеющее датчик, выполненный в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг. 2 иллюстрирует схему управления для газоизмерительного устройства и датчика, показанных на фиг. 1.

Фиг. 3 представляет собой поперечное сечение примерного варианта исполнения датчика для газоизмерительного устройства, показанного на фиг. 1.

Фиг. 4 представляет собой блок-схему примерного способа производства газоизмерительного устройства, такого как газоизмерительное устройство, показанное на фиг. 1.

Фиг. 5 представляет собой блок-схему другого примерного способа производства газоизмерительного устройства, такого как газоизмерительное устройство, показанное на фиг. 1.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На фиг. 1 показано газоизмерительное устройство 10, имеющее датчик 12. Газоизмерительное устройство 10 используется для измерения присутствия некоторого газа или газов в текучей среде, такой как воздух. Газоизмерительное устройство 10 может быть использовано для измерения присутствия вредных, токсичных, горючих или опасных газов иного типа, которые могут присутствовать в текучей среде. Например, газоизмерительное устройство 10 может быть использовано для обнаружения таких газов как сероводород, окись углерода, окиси азота и им подобных. В одном варианте исполнения газоизмерительное устройство 10 обнаруживает, присутствует газ или нет. В других вариантах исполнения газоизмерительное устройство 10 может определять количество или концентрацию газа, когда он присутствует.

Газоизмерительное устройство 10 передает результаты такие, как концентрацию газа любым из известных способов, таким как вывод на дисплей 14. Факультативно для взаимодействия пользователя с устройством 10 может быть обеспечен пользовательский интерфейс 16, такой как кнопочная клавиатура. Газоизмерительное устройство 10 может предупреждать пользователя таким образом, как звуковой или визуальный сигнал либо о присутствии газа, либо о присутствии газа выше порогового уровня. В некоторых вариантах исполнения газоизмерительное устройство 10 может сообщаться с другими устройствами или системами для предупреждения этого устройства или системы о присутствии газа. Такое сообщение может быть проводным или беспроводным. Газоизмерительное устройство 10 может быть портативным и переноситься пользователем или, альтернативно, оно может быть установлено в какой-либо конструкции в нужном месте.

На газоизмерительном устройстве 10 предусмотрен датчик 12 таким образом, что датчик 12 открыт воздуху, окружающему газоизмерительное устройство 10. Хотя датчик 12 показан расположенным на внешней поверхности газоизмерительного устройства 10, этот датчик 12 может быть размещен внутри газоизмерительного устройства 10, и воздушный поток может быть направлен на датчик 12 либо, например, через отверстие, открытое внешнему окружению, либо накачкой воздуха к датчику 12.

Фиг. 2 схематично показывает схему управления 20 для газоизмерительного устройства 10 и датчика 12. Схема управления 20 включает в себя контроллер 22, который оперативно связан с датчиком 12. Схема управления 20 включает в себя также низковольтный источник питания 24, который оперативно связан с датчиком 12.

В примерном варианте исполнения датчик 12 представляет собой металлооксидный датчик, но с газоизмерительным устройством 10 могут использоваться другие типы датчиков, а металлооксидный датчик, показанный на чертежах, является иллюстративным, и не предполагает какого-либо ограничения. Датчик 12 включает в себя подложку 30, такую как керамический изолятор. Один пример подложки 30 для датчика 12 представляет собой алюминиевую подложку. Датчик 12 включает в себя также чувствительный элемент 32 на подложке 30 и нагревательный элемент 34 на подложке 30. В примерном варианте исполнения чувствительный элемент 32 включает в себя газочувствительный материал и приложен к одной стороне подложки 30. Нагревательный элемент 34 приложен к противоположной стороне подложки 30. В альтернативном варианте исполнения чувствительный элемент 32 и нагревательный элемент 34 могут быть приложены к одной и той же стороне подложки 30. Датчик 12 факультативно может представлять собой слоистую структуру, в которой чувствительный элемент 32 и/или нагревательный элемент 34 являются слоями, наложенными на подложку 30. Например, чувствительный элемент 32 может быть печатным экраном из пленочного материала на подложке 30. Чувствительный элемент 32 может представлять собой пористую наноструктуру. Подобным же образом, и нагревательный элемент 34 может представлять собой печатный на подложке 30 экран из пленочного материала. Нагревательный элемент 34 может представлять собой керамический микрообработанный нагреватель.

Низковольтный источник питания 24 оперативно связан с чувствительным элементом 32 и подает на чувствительный элемент 32 предопределенное напряжение. Факультативно, подаваемое напряжение может быть постоянным напряжением. Контроллер 22 также связан с чувствительным элементом 32 и измеряет по меньшей мере одно электрическое свойство чувствительного элемента 32, такое как сопротивление, проводимость, емкость и/или импеданс. Чувствительный элемент 32 выполнен с использованием материала, имеющего такие электрические свойства, на которые влияет присутствие предопределенного искомого газа. Например, чувствительный элемент 32 может реагировать на газ таким образом, что электрические свойства чувствительного элемента 32 изменяются в зависимости от присутствия и/или концентрации газа. В примерном варианте исполнения поглощение газа на поверхности чувствительного элемента 32 вызывает изменение электрических свойств чувствительного элемента 32, такое как изменение сопротивления. Эти изменения электрических свойств обнаруживаются и/или измеряются контроллером 22.

В примерном варианте исполнения реакции газа с чувствительным элементом 32 имеют место, только когда чувствительный элемент 32 находится при повышенной температуре. Нагревательный элемент 34 используется для повышения температуры чувствительного элемента 32 до предопределенного значения. Источник питания 36 предусмотрен для подачи мощности нагревательному элементу 34. Источник питания 36 может оперативно управляться контроллером 22, например, с использованием импульсной модуляции. На температуру нагревательного элемента 34, а значит, и на чувствительный элемент 32 влияет величина подаваемой мощности, длительность импульса и частота импульсов. Например, во время работы, когда нагревательный элемент 34 запитан, температура подложки 30 повышена, что, таким образом, повышает до предопределенного уровня температуру чувствительного элемента 32. Когда температура чувствительного элемента 32 находится на предопределенном уровне, чувствительный элемент 32 может вступать в реакцию с газом на поверхности чувствительного элемента 32. В примерном варианте исполнения контроллер 22 также связан с нагревательным элементом 34 для измерения электрического свойства нагревательного элемента 34, такого как сопротивление, проводимость, емкость и/или импеданс. На основании электрических свойств этого нагревательного элемента 34 может производиться управление источником питания нагревательного элемента 34. Например, температура нагревательного элемента 34 может быть соотнесена с измеряемым свойством нагревательного элемента 34, таким как сопротивление. Раз так, то температура нагревательного элемента 34 может быть вычислена и/или изменена на основании измеренного электрического свойства нагревательного элемента 34, такого как сопротивление. Газоизмерительное устройство 10 может быть изготовлено и управляемо подобным же образом, как и устройство или датчик, показанные и описанные в сопутствующей заявке на патент США, озаглавленный "ГАЗОИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ЕГО РАБОТЫ", поданной согласованно с настоящей и приведенной здесь в качестве ссылки во всей ее полноте.

В альтернативных вариантах исполнения для управления источником питания нагревательного элемента 34 могут быть использованы другие схемы управления, отличные от импульсной модуляции. В другом варианте исполнения напряжение источника питания нагревателя может иметь пропорциональное управление для поддержания желаемого сопротивления нагревателя, при этом сопротивление нагревателя вычисляется из отношения напряжения нагревателя и измерения тока нагревателя.

Во время работы, когда контроллер 22 детектирует присутствие газа, этот контроллер 22 может выдавать сигнал, соответствующий такому присутствию и/или концентрации газа. Выходной сигнал контроллера может быть использован газоизмерительным устройством 10 для предупреждения пользователя и/или отображения информации относительно присутствия концентрации газа. В примерном варианте исполнения контроллер 22 может включать в себя схему или схемные компоненты, такую как усилитель, который манипулирует сигналами от чувствительного элемента 32, и/или аналого-цифровой преобразователь, который манипулирует сигналом от чувствительного элемента 32. Манипулируемый сигнал может быть выходным от контроллера 22 или иным образом использован газоизмерительным устройством 10 для выполнения других функций газоизмерительного устройства 10, таких как предупреждение или отображение. В то время как контроллер 22 показан как общий контроллер 22, который оперативно связан и с нагревательным элементом 34, и с чувствительным элементом 32, цепь 20 управления может включать в себя более одного контроллера.

Фиг. 3 представляет собой поперечное сечение примерного варианта исполнения датчика 12 для газоизмерительного устройства 10 (показанного на фиг. 1). Датчик 12 включает в себя корпус 50 датчика, определяющий полость 52 датчика. Корпус 50 датчика включает в себя боковые стенки 54 и закрытое дно 56. Корпус 50 датчика включает в себя также открытый верх 58, обычно противоположный дну 56, и, факультативно, фильтр или экранирующий элемент 60 на открытом верхе 58. Экранирующий элемент 60 является пористым и позволяет проходить через себя воздуху. Факультативно, экранирующий элемент 60 может быть использован для фильтрации определенных газов от протекания через него. В примерном варианте исполнения корпус 50 датчика может быть в общем цилиндрическим, но в альтернативных вариантах исполнения возможны другие формы.

Датчик 12 расположен внутри полости 52 датчика для восприятия присутствия предопределенных искомых газов в воздухе, протекающем через полость 52 датчика. Воздух из внешнего окружения может протекать через экранирующий элемент 60 и вокруг датчика 12. В примерном варианте исполнения датчик 12 расположен внутри полости 52 датчика таким образом, что чувствительный элемент 32 обращен от открытого верха 58. Например, чувствительный элемент 32 в общем случае может быть обращен ко дну 56. Поскольку окружающая среда находится при более низкой температуре, чем датчик, а открытый верх 58 или, если он используется, экранирующий элемент 60 имеет большую излучательную способность по сравнению с корпусом 50 датчика, то установка чувствительного элемента 32 подальше от отверстия или экранирующего элемента 60 может сократить степень или величину уменьшения температуры чувствительного элемента 32. Раз так, то температура чувствительного элемента 32 может более легко поддерживаться на постоянном температурном уровне по сравнению с тем случаем, когда чувствительный элемент 32 обращен к окружающей среде или необязательному экранирующему элементу 60. Датчик 12 может быть расположен ближе ко дну 56, чем к верху 58, так что чувствительный элемент 32 приближен ко дну 56, чтобы эффективно сохранять тепло и, таким образом, поддерживать температуру.

В примерном варианте исполнения чувствительный элемент 32 и нагревательный элемент 34 закрывают предопределенную часть подложки 30. Факультативно, чувствительный элемент 32 и нагревательный элемент 34 могут закрывать по существу всю подложку 30, однако площадь поверхности чувствительного элемента 32 и нагревательного элемента 34 может быть выбрана, чтобы закрывать только выбранный участок подложки 30. В одном варианте исполнения площади поверхностей чувствительного элемента 32 и нагревательного элемента 34 могут иметь по существу сходные опорные поверхности (то есть, по существу, одинаковые размеры и форму) и могут быть выровненными относительно друг друга. Как таковой, нагревательный элемент 34 может нагревать чувствительный элемент 32 равномерно. Факультативно, нагревательный элемент 34 может иметь бóльшую опорную поверхность, чем чувствительный элемент 32, такую что нагревательный элемент 34 полностью накрывает чувствительный элемент 32. Например, периметр чувствительного элемента 32 помещается внутри периметра нагревательного элемента 34.

К датчику 12 подсоединено множество электродов 62. Электроды 62 проходят сквозь корпус 50 датчика в полость 52 датчика. В примерном варианте исполнения электроды 62 являются частью схемы 20 управления и соединяют датчик 12 с контроллером 22 (показан на фиг. 2) и/или с источниками питания 24 и 36. Факультативно некоторые электроды 62 соединены с нагревательным элементом 34, и некоторые электроды 62 соединены с чувствительным элементом 32.

Фиг. 4 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую примерный способ производства газоизмерительного устройства, такого как газоизмерительное устройство 10 (показанное на фиг. 1). Способ включает в себя обеспечение 70 корпуса датчика, определяющего полость датчика, продолжающуюся от открытого конца корпуса датчика. Факультативно, открытый конец полости датчика может быть закрыт пористым экраном. Способ включает в себя также позиционирование 74 датчика внутри полости датчика. Датчик может иметь чувствительный элемент 32 на одной стороне датчика, так что чувствительный элемент обращен от экрана, а датчик может быть сконфигурирован с возможностью восприятия присутствия предопределенного искомого газа, текущего в полость датчика через пористый экран. В альтернативных вариантах исполнения может быть предусмотрен другой тип датчиков.

Датчик может быть расположен внутри полости датчика таким образом, что чувствительный элемент обращен к закрытому дну корпуса датчика, которое обычно расположено напротив открытой стороны. Датчик может иметь чувствительный элемент, который реагирует на предопределенный искомый газ таким образом, что электрические свойства чувствительного элемента изменяются в зависимости от присутствия предопределенного искомого газа. Датчик может включать в себя подложку, имеющую чувствительный элемент, прикрепленный к одной стороне подложки, а нагревательный элемент, прикрепленный к другой стороне подложки, при этом нагревательный элемент способен нагревать чувствительный элемент до предопределенной температуры.

Этот способ, кроме того, может включать в себя этап присоединения 76 контроллера к чувствительному элементу для измерения по меньшей мере одного электрического свойства чувствительного элемента. Во время работы контроллер используется для контроля или измерения по меньшей мере одного электрического свойства чувствительного элемента для обнаружения присутствия в воздухе по меньшей мере одного интересующего газа. Во время работы контроллер используется также для контроля температуры нагревательного элемента. Например, контроллер может включать в себя источник питания нагревателя, который оперативно связан с нагревательным элементом. Контроллер подает питание нагревательному элементу в соответствии со схемой управления для повышения температуры нагревательного элемента и чувствительного элемента. Факультативно, контроллер может контролировать или измерять по меньшей мере одно электрическое свойство нагревательного элемента для управления подачи питания нагревательному элементу.

Фиг. 5 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую другой примерный способ производства газоизмерительного устройства, такого как газоизмерительное устройство 10 (показано на фиг. 1). Этот способ включает в себя обеспечение 80 подложки, имеющей чувствительный элемент и нагревательный элемент, при этом нагревательный элемент способен нагревать чувствительный элемент до предопределенной рабочей температуры, и при этом нагревательный элемент имеет характеристику сопротивления, которая может быть отличной от одного датчика к другому. Характеристики сопротивления могут изменяться от одного датчика к другому как непосредственно, так и опосредованно, под влиянием таких свойств, как толщина, объемное удельное сопротивление и площадь поверхности чувствительного элемента. Вместо того, чтобы жестко контролировать характеристику сопротивления, например, настройкой чувствительного элемента или контролированием размера чувствительного элемента посредством дорогостоящего приложения или этапа производства, система сконфигурирована с возможностью подгонки вариаций характеристик сопротивления между последовательными устройствами калибровкой устройства под конкретный датчик. Способ включает в себя калибровку 82 нагревательного элемента измерением 84 начального сопротивления нагревательного элемента при первой температуре, меньшей, чем рабочая температура газового датчика, а затем вычислением 86 рабочего сопротивления нагревательного элемента при рабочей температуре. В общепринятой практике в соответствии с предшествующим уровнем техники рабочая температура чувствительного элемента приблизительно определяется обеспечением предопределенного сопротивления нагревательного элемента и подсоединением к нагревательному элементу предопределенного источника питания, работающего в предопределенной рабочей точке, например, 28 Ом. Строгое "управление" свойствами для достижения предопределенного сопротивления может потребовать значительных производственных затрат. Кроме того, настройка нагревательного элемента для получения предопределенного сопротивления может ослабить тепловое соединение между нагревательным элементом и чувствительным элементом, что может ухудшить температурную точность чувствительного элемента. Например, чувствительный элемент может иметь иную форму, чем нагревательный элемент после настройки, что может повлиять на тепловой градиент чувствительного элемента, например, неравномерный нагрев чувствительного элемента по всей его поверхности.

Способ может включать в себя этап подсоединения нагревательного элемента к контроллеру и управления 88 температурой нагревательного элемента регулированием подаваемой на нагревательный элемент мощности, как необходимо для поддержания вычисленной рабочей температуры. Контроллер измеряет сопротивление нагревательного элемента, и контроллер сконфигурирован электрически запитывать нагревательный элемент для увеличения температуры нагревательного элемента, пока сопротивление не является рабочим сопротивлением. Контроллер может управлять температурой нагревательного элемента. Способ может включать в себя также этап подсоединения чувствительного элемента к контроллеру и измерение 90 электрического свойства чувствительного элемента для определения присутствия искомого газа. Чувствительный элемент реагирует на предопределенный искомый газ таким образом, что электрические свойства чувствительного элемента изменяются в зависимости от присутствия предопределенного газа. Контроллер может измерять электрические свойства чувствительного элемента.

Во время работы газового датчика контроллером измеряется электрическое свойство нагревательного элемента, такое как сопротивление. На сопротивление нагревательного элемента могут влиять размер, площадь поверхности и/или объем нагревательного элемента, и в этом случае газовый датчик может потребовать калибровки, поскольку размер, площадь поверхности и/или объем нагревательного элемента у различных газовых датчиков могут быть различными. На электрические свойства нагревательного элемента могут влиять также температура нагревательного элемента, и в этом случае газовый датчик может иметь желательную рабочую температуру. В примерном варианте исполнения нагревательный элемент имеет заданные характеристики электрических свойств, которые могут быть использованы для сравнения электрического свойства с температурой. Например, характеристика может быть по существу линейной, нелинейной, по существу логарифмической характеристикой и т.п. При повышении температуры сопротивление может изменяться в соответствии с характеристикой, и, аналогично, при понижении температуры сопротивление может изменяться в соответствии с характеристикой. Раз так, то после измерения начального сопротивления при известной начальной температуре (например, при комнатной температуре), на основании желательной рабочей температуры может быть вычислено рабочее сопротивление нагревательного элемента. Например, если желательная рабочая температура нагревательного элемента - 350 градусов, то рабочее сопротивление может быть вычислено на основе характеристики сопротивления относительно температуры. Таким образом, во время работы температура нагревательного элемента может управляться с использованием контроллера для измерения сопротивления нагревательного элемента и увеличением или уменьшением подаваемой на нагревательный элемент мощности на основе измеренного сопротивления.

Следует понимать, что вышеприведенное описание приведено как иллюстративное, а не ограничивающее. Например, вышеприведенные варианты исполнения (и/или аспекты этих вариантов исполнения) могут быть использованы в комбинации друг с другом. Кроме того, для адаптации конкретной ситуации или материалов к методологии настоящего изобретения могут быть внесены многочисленные изменения, не отклоняясь от его объема. Предполагается, что приведенные здесь размеры, типы материалов, ориентации различных компонентов, а также количество и положения различных компонентов предназначены для определения параметров определенных вариантов исполнения, являются просто иллюстративными вариантами исполнения, но никоим образом не ограничивающими. По ознакомлении с вышеприведенным описанием специалистам в данной области будут очевидны многие другие варианты исполнения и модификации в рамках сущности и объема формулы изобретения. Поэтому объем изобретения будет определен со ссылками на приложенные пункты формулы изобретения, наряду с полным объемом эквивалентов, на которых такие пункты формулы изобретения основаны. В приложенных пунктах формулы изобретения термины "включающий" и "в котором" используются как прямые английские эквиваленты соответствующих терминов "содержащий" и "при этом". Кроме того, в нижеследующих пунктах формулы изобретения термины "первый", "второй", "третий" и т.д. используются просто как обозначения, при этом не предполагается, что они накладывают какие-либо численные требования на относящиеся к ним объекты. Далее, ограничения нижеследующих пунктов формулы изобретения не написаны в формате "средство плюс функция", и их не следует интерпретировать на основании шестого абзаца §112 Кодекса законов США, если и до тех пор, пока такие ограничения формулы не будут специально оговорены фразой "средство для", за которой следует формулировка функции, лишенная дальнейшей структуры.

Изобретение касается газоизмерительного устройства для измерения присутствия искомого газа в текучей среде, содержащего корпус датчика, определяющего полость датчика, продолжающуюся от открытого конца корпуса датчика, при этом упомянутый открытый конец закрыт экранирующим элементом, причем текучая среда протекает в полость датчика через открытый конец; и датчик, расположенный внутри полости датчика для восприятия присутствия искомого газа, нагревательный элемент, имеющий электроды, расположенный на одной стороне подложки между упомянутым датчиком и упомянутым открытым концом в полости датчика, с датчиком, расположенным на другой стороне подложки, посредством чего нагревательный элемент нагревает датчик через подложку, при этом датчик имеет чувствительный элемент на упомянутой стороне датчика дальше от отверстия, при этом чувствительный элемент расположен внутри полости датчика таким образом, что чувствительный элемент обращен от отверстия. Изобретение также касается способа производства газоизмерительного устройства для измерения присутствия искомого газа в текучей среде. Технический результат - эффективное и надежное измерение присутствия искомого газа в текучей среде. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Газоизмерительное устройство для измерения присутствия искомого газа в текучей среде, газоизмерительное устройство, содержащее:
корпус датчика, определяющий полость датчика, продолжающуюся от открытого конца корпуса датчика, при этом упомянутый открытый конец закрыт экранирующим элементом, причем текучая среда протекает в полость датчика через открытый конец; и
датчик, расположенный внутри полости датчика для восприятия присутствия искомого газа, нагревательный элемент, имеющий электроды, расположенный на одной стороне подложки между упомянутым датчиком и упомянутым открытым концом в полости датчика, с датчиком, расположенным на другой стороне подложки, посредством чего нагревательный элемент нагревает датчик через подложку, при этом датчик имеет чувствительный элемент на упомянутой стороне датчика дальше от отверстия, при этом чувствительный элемент расположен внутри полости датчика таким образом, что чувствительный элемент обращен от отверстия.

2. Газоизмерительное устройство по п.1, в котором корпус датчика включает в себя дно, обычно противоположное открытому концу, причем датчик расположен внутри полости датчика таким образом, что чувствительный элемент обращен ко дну корпуса датчика.

3. Газоизмерительное устройство по п.1, в котором чувствительный элемент восприимчив к искомому газу таким образом, что электрические свойства чувствительного элемента изменяются на основе присутствия искомого газа.

4. Газоизмерительное устройство по п.1, дополнительно содержащее схему, оперативно соединенную с чувствительным элементом для измерения по меньшей мере одного электрического свойства чувствительного элемента.

5. Газоизмерительное устройство по п.1, в котором нагревательный элемент способен нагревать чувствительный элемент до предопределенной температуры.

6. Газоизмерительное устройство по п.1, в котором чувствительный элемент и нагревательный элемент покрывают, по существу, подобные области подложки.

7. Газоизмерительное устройство по п.1, в котором нагревательный элемент покрывает по меньшей мере столько же подложки, сколько и чувствительный элемент.

8. Газоизмерительное устройство по п.1, в котором чувствительный элемент и нагревательный элемент выровнены друг с другом на противоположных сторонах подложки таким образом, что периметр чувствительного элемента помещается внутри периметра нагревательного элемента.

9. Способ производства газоизмерительного устройства для измерения присутствия искомого газа в текучей среде, содержащий:
обеспечение корпуса датчика, определяющего полость датчика, продолжающуюся от открытого конца корпуса датчика, при этом упомянутый открытый конец закрыт экранирующим элементом; и
позиционирование датчика, имеющего чувствительный элемент на одной стороне датчика внутри полости датчика таким образом, что чувствительный элемент обращен от отверстия, нагревательный элемент, имеющий электроды, расположенный на одной стороне подложки между упомянутым датчиком и упомянутым открытым концом в полости датчика, с датчиком, расположенным на другой стороне подложки, посредством чего нагревательный элемент нагревает датчик через подложку, причем датчик сконфигурирован для восприятия присутствия искомого газа, протекающего в полость датчика.

10. Способ по п.9, в котором позиционирование дополнительно содержит позиционирование датчика внутри полости датчика таким образом, что чувствительный элемент обращен к закрытому дну корпуса датчика, которое обычно противоположно отверстию.

11. Способ по п.9, в котором нагревательный элемент способен нагревать чувствительный элемент до предопределенной температуры.

12. Способ по п.9, в котором чувствительный элемент и нагревательный элемент покрывают, по существу, подобные области подложки.