《蒙特利尔议定书》如何改变暖通空调应用中的化学传感器

化学检测，就像电子设计的许多其他领域一样，发展迅速。从HVAC到工业设施安全监控，应用程序不仅会随着范围的变化而变化，而且它们测量的化学品类型也必须随着时间的变化而变化。

最近，内华达诺州宣布了其用于空调、自动售货机、干衣机和商用冷藏架的丙烷检测的最新解决方案。让我们来看看这个设备和这家公司提供的例子，看看化学传感器是如何随着时间变化的。

内华达州的R-290传感器可以在各种丙烷应用中实现;空调、自动售货机、商用冷藏架和干衣机。图片由NevadaNano系统公司。

适应新的制冷剂标准

传统制冷剂，如含氯氟烃(CFCs)GWP或全球变暖潜力是一种测量方法被美国环境保护局(EPA)等国际机构用来评估材料对全球变暖的影响。根据美国环境保护署的说法，“氯氟烃(CFCs)、氢氟碳化物(HFCs)……它们有时被称为高gwp气体，因为在给定的质量下，它们比CO₂．"

内华达诺系统公司业务发展高级总监鲍勃·克里斯滕森表示:“全球近200个国家已经决心消除臭氧消耗和高全球变暖潜力的氢氟碳化物制冷剂。”

因此，人们正在寻找更低GWP的新替代品，包括R-290丙烷。内华达诺州称R-290的GWP为3。与之相比，氟利昂制冷剂和其他类似制冷剂的平均含量为数千或数万。在关于该传感器的新闻发布会上，内华达诺特别提到了R410，一种氢氟碳化合物(HFC)，它正在与R-290竞争，作为目前被禁止的R-22制冷剂的可行替代品蒙特利尔议定书美国的全球变暖潜能值为3900。

R-290的权衡是，完全密封的丙烷容器偶尔会发生泄漏，提供潜在的点火机会。一些泄漏可能不会造成很大的危险，但即使是最小数量的丙烷泄漏也会降低制冷剂的水平，导致暖通空调机组更加努力地工作。一个更努力工作的系统消耗过多的电力，推高了成本，也增加了对环境的影响。

NevadaNano声称R-290是一种合适的替代制冷剂，并将其最新的传感器作为一种准确的方法来解决泄漏检测，从而实现更安全的实施。

将分子性质光谱分析集成到传感器中

MPS是分子性质光谱仪的专有术语。内华达诺将MPS描述为他们将多个互补的化学传感器集成在一个硅芯片上的努力。

它的MEMS(微机电系统)设计的好处之一是传感器的IC在其整个10-15年的生命周期中避免了维护的需要。在这段时间里，内华达诺报告说，该装置准确地报告了0-100%的低爆炸极限。

NevadaNano设计的传感器提供实时测量，内置补偿环境因素，包括温度，压力和湿度。图片由NevadaNano系统公司。

内华达诺的设备有一个制冷剂传感器，一个MEMS传感器作为一个微型机械膜，嵌入式焦耳加热器和电阻温度计。电阻式加热器允许在设备内控制温度，并帮助传感器在分析每个空气样本泄漏后进行清理。

该传感器旨在通过引入微悬臂梁来提供设计灵活性，这是一种通用点，允许MPS传感器从振动频率检测结构元素的最小变化。对于更大的系统，基于mps的传感器阵列可以被串起来并进行电子监控，这要归功于压电元件，它帮助系统找到共振频率和机械应力的迹象。

美国军事应用的“飞行鼻子”

NevadaNano公司的化学传感器应用超越了嵌入式HVAC系统中的固定传感器。

有时他们飞翔。

犹他大学在2015年与内华达诺大学进行了合作金家良教授的“DARC实验室”(其中DARC代表“设计、自动化、机器人和控制”)。该项目的官方名称是“自主广谱环境哨兵”项目，但非官方名称是“飞行鼻子”，因为它旨在制造一种能够嗅出空气中化学物质存在的四轴飞行器。

2015年的犹他大学DARC实验室的“飞鼻”四轴飞行器的翻版。修改截图使用的礼貌犹他大学

该项目的目标是使无人驾驶飞机能够对空中的化学羽流进行实时化学测绘。该系统的数据将以无线方式向中央指挥所传递信息，以提供实时的、可执行的情报。这将通过消除高风险地区的人类互动风险，为用户增加另一层保护。

该项目被批准加入STTR(小型企业技术转移)计划2014年通过美国陆军国防部。两年后，2016年，这个项目获得联邦资金，并转入STTR第二阶段．这一名称通常意味着第一阶段研究有足够的前景来进行进一步的研究，这通常是一个区别提供约75万美元的拨款用于两年以上的研究。

该项目目前的迭代，内华达诺被列为正式合作调查员，已通过美国空军的赞助达到第二阶段，并将于2022年12月结束。早在2016年，该公司的长期目标就是创造能够进行群体运动的无人驾驶飞机，以便在大规模范围内精确收集数据。

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