[發明專利]氣體傳感器控制器

有效

• 申請號: 201680074518.7
• 申請日: 2016-11-02
• 公開（公告）號: CN108463718B
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: C-H·沈;J-C·米夫薩德;F·盧貝
• 申請（專利權）人: 阿爾法莫斯公司
• 主分類號: G01N27/12
• 分類號: G01N27/12;G01N33/00;G01N33/02
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 林金朝;王英

根據測量協議，嗅覺計或“電子鼻”能夠在測試周期期間并行改變多個操作參數。調節這種測量協議，以及要改變的對應操作參數、要為這些參數設置的值，以及這些值的變化的定時，以在特定測試情形中的可能候選項之間進行最有效的區分。然后使用表征庫將測量協議的結果匹配到表征庫中的最佳目標。可以根據需要從遠程服務器下載測試協議和/或表征庫，并且可以在本地或遠程執行特定活動。

技術領域

本發明涉及氣體傳感器領域，并且更具體而言涉及化學電阻器型氣體傳感器，包括金屬氧化物傳感器和例如通過改變諸如阻抗、電容、電抗等電特性而對不同氣體成分做出響應的其它傳感器。

背景技術

氣體傳感器用于很多應用中，尤其是希望檢測或識別特定氣體的狀況或希望確定氣體混合物的組成的狀況中。在本文中，除非上下方做出不同要求；將使用“氣體”這一表達來指定特定氣體種類和不同氣態種類的混合物兩者，并且將使用一般表達“表征”指定識別或檢測特定氣體的過程和確定氣體組成的過程。應當理解，本文中引用“氣體樣本”一般包括對呈現到氣體傳感器的任何氣體(無論是作為離散樣本還是通過將傳感器暴露于環境氣態介質)的引用。

已經利用不同的感測技術開發了氣體傳感器，包括化學電阻器型氣體傳感器，例如基于半導電金屬氧化物的那些傳感器。

圖1是截面圖，其示意性示出了第一現有技術半導電金屬氧化物型氣體傳感器的基本結構。

如圖1所示，半導電金屬氧化物型氣體傳感器11具有提供于基底14上支撐的絕緣層13上的由半導電金屬氧化物制成的感測層12。在傳感器11暴露于氣體時，氣體顆粒17可以被吸附于感測層12的表面上，并且可以發生氧化-還原反應，導致感測層12的阻抗(電導、電容、電感或多個這些參數)的變化。使用設置于基底14的后側上的一對測量電極15和加熱器16測量阻抗的這種變化。常常通過跨測量電極施加電勢差并監測由感測層呈現的阻抗如何變化來進行測量。

近年來，開發出具有“微熱板”結構的半導電金屬氧化物型氣體傳感器。

圖2是截面圖，其示意性示出了具有微熱板結構的現有技術半導電金屬氧化物型氣體傳感器的一般結構。

從圖2將看出，傳感器21的基底24具有中間挖空的部分28，以使得感測層22不再定位成與基底24的厚部分配準。因此，用于加熱感測層22的加熱器26僅需要加熱更少質量的材料(包括較薄的支撐膜29)，這樣減少了氣體傳感器所消耗的功率，還使得能夠迅速提升感測層22的溫度(從而減少了進行測量所需的時間，并減少了用于清潔感測層所需的時間)。此外，這種快速加熱對形成感測層的材料造成的損傷較小。

圖3示出了具有第一類型的微熱板架構的現有技術傳感器。

在圖3的傳感器30中，感測層32形成于絕緣層33上，絕緣層33又覆蓋基底34。導體38從測量電極和加熱器伸出，以接觸基底34上提供的電極焊盤39。額外的線路(未示出)將電極焊盤連接到其它電路，尤其是用于加熱器的電流源，以及用于處理測量電極所測量的信號的電路。圖3的傳感器30具有“閉合”型架構，其中基底34具有支撐絕緣層33的連續表面。

圖4示出了具有懸掛架構的具有第二類型的微熱板的現有技術傳感器。

圖4中所示的傳感器具有“懸掛”型結構，其中基底44具有帶有中央開口47的框型形狀，并且感測層42及其絕緣層43懸掛于開口之上。

典型地，從單個半導電金屬氧化物氣體傳感器元件自己獲得的測量結果不足以以足夠的確定程度識別氣體，因為這樣的傳感器元件的選擇性往往很低。因此，常規上，這些感測元件用于并排設置的多個感測元件的陣列中，并且陣列中的每個元件具有形成其感測層的不同材料。從整個陣列獲得的測量結果的集合形成數據點云，數據點云可以使用統計技術來處理，以便判斷是否存在給定氣體和/或確定已經呈現給陣列的氣體混合物的組成是什么。可以認為測量結果的集合代表一種指紋，其是正在分析的氣體中存在的氣態種類的性質及其濃度的特性。