[發(fā)明專利]提高半導(dǎo)體電阻式氣敏元件動態(tài)檢測靈敏度的方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310576183.7
• 申請日: 2013-11-18
• 公開（公告）號: CN103558260A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林偉;顏露;陳文;周靜;劉曰利;金偉;祁琰媛;李朋
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號: G01N27/04
• 分類號: G01N27/04
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 王丹

1.一種提高半導(dǎo)體電阻式氣敏元件動態(tài)檢測靈敏度的方法，其特征在于：它包括以下步驟：

1）采用0～10V直流穩(wěn)壓電源與加熱器組成加熱回路，0～10V直流穩(wěn)壓電源與半導(dǎo)體氣敏元件及負(fù)載電阻相串聯(lián)組成測試回路；

2）半導(dǎo)體氣敏元件將氣體與濃度有關(guān)的信息轉(zhuǎn)換成電阻信號，通過測試回路以分壓的方式從負(fù)載電阻兩端以電壓形式輸出；

3）所述的負(fù)載電阻選用可調(diào)節(jié)電阻，負(fù)載電阻的輸出大小由控制器調(diào)節(jié)，使得半導(dǎo)體氣敏元件的阻值與負(fù)載電阻的阻值相等或近似相等，所述的近似相等的含義為負(fù)載電阻的阻值的取值為半導(dǎo)體氣敏傳感器的阻值±1kΩ；

4）基于最小二乘法原理建立氣體濃度在線檢測數(shù)學(xué)模型，以氣體濃度值作為測試模型的輸入量，將半導(dǎo)體氣敏元件的輸出電阻作為測試模型的輸出量，根據(jù)輸入輸出的變量關(guān)系，選取適合的函數(shù)為模型建立氣體濃度和半導(dǎo)體氣敏元件的輸出電阻之間的數(shù)學(xué)關(guān)系式，利用MATLAB曲線擬合工具箱，求得函數(shù)模型中的系數(shù)大??；

5)當(dāng)進(jìn)行氣體濃度檢測時，根據(jù)負(fù)載電阻兩端的電壓，求出對應(yīng)的半導(dǎo)體氣敏元件的輸出電阻，再利用所建立的氣體濃度在線檢測數(shù)學(xué)模型，得到當(dāng)前半導(dǎo)體氣敏元件的輸出電阻所對應(yīng)的氣體濃度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高半導(dǎo)體電阻式氣敏元件動態(tài)檢測靈敏度的方法，其特征在于：所述的步驟1）通過調(diào)節(jié)電壓來改變加熱器的溫度，從而選擇一個適合于氣體測試的溫度。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高半導(dǎo)體電阻式氣敏元件動態(tài)檢測靈敏度的方法，其特征在于：所述的步驟3）可調(diào)節(jié)電阻由大小分別為2⁰，2¹，…，2^NkΩ的電阻組成，每個電阻兩端并聯(lián)一個由繼電器控制的開關(guān)觸點(diǎn)，電阻之間以串聯(lián)方式連接，繼電器的通電或斷電狀態(tài)由控制器控制，通過繼電器控制可調(diào)節(jié)電阻串入或短接，得到2⁰，2¹，2⁰+2¹，…，2⁰+2¹+…+2^N連續(xù)可變的數(shù)字電阻，其電阻大小依次以2⁰kΩ為基數(shù)，遞增增加，調(diào)節(jié)使得半導(dǎo)體氣敏元件的阻值與負(fù)載電阻的阻值相等或近似相等。

4.一種用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述的一種提高半導(dǎo)體電阻式氣敏元件靈敏度的方法的氣體濃度檢測系統(tǒng)，其特征在于：它包括加熱回路、測試回路和控制器；其中加熱回路由0～10V直流穩(wěn)壓電源與加熱器組成，測試回路由0～10V直流穩(wěn)壓電源與半導(dǎo)體氣敏元件及負(fù)載電阻連接組成，負(fù)載電阻兩端電壓通過采集電路與控制器連接，所述加熱器的加熱電壓由控制器控制，所述負(fù)載電阻為可調(diào)節(jié)電阻，其阻值由控制器控制調(diào)節(jié)。