[發明專利]用于分析氣體的方法

在審

• 申請號: 201410147360.4
• 申請日: 2014-04-14
• 公開（公告）號: CN104101643A
• 公開（公告）日: 2014-10-15
• 發明（設計）人: R.菲克斯;D.孔茨;A.克勞斯;K.薩納;P.諾爾特
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: G01N27/62
• 分類號: G01N27/62
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 盧江;胡莉莉

技術領域

本發明涉及一種用于分析氣體的方法以及一種相應的計算機程序產品。

背景技術

為了能夠適配用于燃燒過程的燃料量和可供使用的氧氣量之間的比例，需要關于燃燒過程的廢氣中的氧氣濃度的信息（Aussage）。

DE?199?41?051?A1描述用于確定混合氣體中的氧氣濃度的傳感器元件和用于制造該傳感器元件的方法。

發明內容

在該背景下，利用本發明介紹根據獨立權利要求的用于分析氣體的方法以及相應的計算機程序產品。有利的擴展方案從相應的從屬權利要求和以下的描述中得出。

氣體傳感器可以被用于分析氣體。通過氣體傳感器，作為氣體的組成部分的化學種類的至少一種濃度可以被檢測。該氣體傳感器可以將該濃度映射為電信號。

氣體傳感器的傳感器元件可以在使用微系統或半導體技術的情況下來制造。在此具有向下直至幾個原子層的小厚度的層可以過程安全地被沉積。在氣體傳感器的半導體襯底中或在氣體傳感器的自身的芯片上可以集成電路，該電路可以編輯傳感器元件的電信號并且可以作為標準化的數據在數據線上提供該電信號。通過電路與傳感器元件的空間上的接近，電信號的很弱的變化也可以被記錄，所述變化在分離的控制設備中進行信號處理時也許在噪聲中或由于電磁干擾的原因將丟失。通過基于半導體技術或微系統技術的高制造精度，可以制造大量具有小的制造偏差（Fertigungsstreuung）的氣體傳感器。在電路中可以以少的花費提供標準化的數據。

介紹一種用于分析氣體的方法，其中該方法具有以下步驟：

提供氣體傳感器，其中該氣體傳感器具有用于第一薄層離子導體和電路的載體材料，其中該第一薄層離子導體將用于參考氣體的參考空間與用于氣體的測量空間分開，其中該第一薄層離子導體具有參考電極和測量電極，其中該參考電極朝向參考空間并且該測量電極朝向測量空間，其中該參考電極和該測量電極與電路連接；

測量參考電極和測量電極之間的電壓，以便測量濃度；以及

確定氣體中的化學種類的分壓力，其中電壓在電路中在使用所存放的處理規則的情況下被處理，以便確定分壓力。

氣體傳感器可以被理解為微電化學氣體傳感器，該微電化學氣體傳感器在使用微系統技術的工藝的情況下以最小的樣本偏差來制造。該載體材料可以是晶圓或芯片。載體材料可以是半導體。載體材料可以是精確的可結構化的材料、諸如Foturan玻璃。如果載體材料是半導體襯底，那么電路可以被集成到該半導體襯底中。于是電路可以在使用半導體襯底的半導體特性的情況下被實現。薄層離子導體可以是液密的薄膜，該薄膜封閉載體材料中的開口，以便將第一體積與第二體積分開。該第一體積和第二體積可以是相互分開的室或通道。第一體積可以被稱為參考空間。參考空間可以被構造用于運載具有已知成分的氣體、即參考氣體。參考空間例如可以包含空氣。于是參考空間可以與周圍環境流體連接。參考空間同樣可以包含具有已知成分的其它氣體。例如參考空間可以運載純氧氣。第二體積可以被稱為測量空間。測量空間可以被構造用于運載具有未知成分的氣體或要測量的氣體。測量空間例如可以運載燃燒廢氣。薄層離子導體可以在兩側利用電極導電地被涂覆。電極可以是透氣的。電極可以具有催化的特性。例如電極可以包含催化有效的金屬或由該金屬組成。電極可以被構造用于電離至少一種化學種類。薄層離子導體可以具有陶瓷材料。薄層離子導體對于化學種類的離子可以是可穿透的。薄層離子導體可以是電絕緣的或具有很小的導電率。薄層離子導體的電阻可以依賴于頻率。電極可以在電離時輸送解離的載流子。在電極之間可以施加電壓，該電壓依賴于兩個體積中的至少一種化學種類的濃度差。分壓力可以代表每單位體積的化學種類的量。處理規則可以映射電壓和分壓力之間的相互關系。

分壓力可以在使用被存放在電路中的用于補償氣體傳感器的制造公差的補償特性曲線的情況下被確定。例如氣體傳感器可以在受控制的條件下被校準。在已知濃度差的情況下電壓與所期望的電壓的在校準時所確定的偏差可以被保存在補償特性曲線中。特性曲線可以映射電壓和濃度差之間的關系。該特性曲線可以具有獨特的變化曲線。例如該特性曲線可以在λ＝1附近的范圍內具有大斜率。補償特性曲線可以被存放在數據庫中。中間值可以被內插。通過補償特性曲線，氣體傳感器可以直接提供標準化的信號。由此可以取消控制設備中的迄今后置的信號處理。可以實現傳感器的替換，而不必實行控制設備上的變化。