[发明专利]自供能气体传感装置、系统和方法

说明书

公开了一种自供能气体传感系统、装置和方法，用于识别待测气体环境中的气体的属性。自供能气体传感系统包括：自供能气体传感装置，包括：能量收集器，被配置为获取机械能，并将所述机械能转换为电能；击穿放电器，被设置在所述待测气体环境中，所述击穿放电器被配置为获取所述电能，其中所述电能使得所述击穿放电器在待测气体环境中进行击穿放电，击穿放电所产生的电流导致电磁波信号的发射，并且其中，所述电磁波信号携带与所述待测气体环境中的气体的属性相关联的信息；以及气体属性识别装置，被配置为从所述自供能气体传感装置接收所述电磁波信号，并基于所述电磁波信号识别所述待测气体环境中的气体的属性。

技术领域

本公开涉及传感技术领域，并且更具体地，涉及一种自供能气体传感装 置、系统和方法。

背景技术

气体传感器在工业排气、室内环境检测等领域中扮演重要的角色，具有 广阔的应用背景。传统的气体传感器通常依赖于外部电源提供能量，例如， 催化燃烧式气体传感器、半导体式气体传感器、热导式气体传感器、红外气 体传感器等等。需要依靠外部电源供电大大地限制了气体传感器的应用范围。 即使现在已经出现了无线传能，但是这种供电方式受限于有限的传输距离， 并且仍然存在需要外部电源给能量发射部分供电的需求。

自供能技术是一种无需外加电源，收集周围环境中其他形式能量(如太 阳能、风能、机械能、热能等)并将其转换成电能，为电子设备提供安全、 稳定、高效的电能供给技术。但是，这种基于自供能技术的供电方式由于能 量收集器具有的不同阻抗和输出特性，通常需要引入能量管理电路，这样又 引入额外的能量需求，并增大了整个系统的体积。

同时，现有的气体传感器还往往具有检测范围的局限性并具有其他缺陷， 例如催化燃烧式气体传感器仅限于测试可燃气体并且有引燃爆炸的危险，半 导体式气体传感器受背景气体干扰较大、易受温度影响，热导式气体传感器 受温度影响明显，检测精度差，灵敏度低，以及红外气体传感器成本高、系 统复杂、仅限于测试吸收红外线辐射的气体等等。此外，许多气体传感器不 能与后续的传感器数据分析装置相隔太远(例如，不能超过1m)，因为例如 如果需要导线等传输介质来传输传感信号，过长的导线会存在过大阻抗因此 影响传感信号的有效性，且增大系统体积，但是某些应用场景由于例如空间 限制或者数据分析装置不宜移动而无法将气体传感器和传感器数据分析装置 足够近地设置。

为此，亟需一种能够集能量收集转换功能和检测气体功能于一体、体积 小、能够适用于安全地感测各种类型的气体、感测精度高、且传感信号具有 较远传输距离的自供能气体传感器。

发明内容

根据本公开的一方面，提供了一种自供能气体传感系统，用于识别待测 气体环境中的气体的属性，包括：自供能气体传感装置，包括：能量收集器， 被配置为获取机械能，并将所述机械能转换为电能；击穿放电器，被设置在 所述待测气体环境中，所述击穿放电器被配置为获取所述电能，其中所述电 能使得所述击穿放电器在待测气体环境中进行击穿放电，击穿放电所产生的 电流导致电磁波信号的发射，并且其中，所述电磁波信号携带与所述待测气 体环境中的气体的属性相关联的信息；以及气体属性识别装置，被配置为从所述自供能气体传感装置接收所述电磁波信号，并基于所述电磁波信号识别 所述待测气体环境中的气体的属性。

根据本公开的实施例，其中，所述击穿放电器包括经由所述待测气体环 境中的气体绝缘隔离的第一电极和第二电极，并且其中，所述第一电极和第 二电极具有相对的放电尖端，所述相对的放电尖端之间具有放电间隙，所述 电能在所述第一电极和第二电极的尖端之间形成电场，并且所述电场使得在 第一电极和第二电极的放电尖端的放电间隙之间击穿所述待测气体环境中的 气体，以进行击穿放电。

根据本公开的实施例，其中所述气体的属性包括以下至少之一：气体成 分、气体浓度、气体气压。