[發明專利]氣體感測裝置及氣體濃度感測方法

在審

• 申請號: 202010076241.X
• 申請日: 2020-01-20
• 公開（公告）號: CN113008943A
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 林佑穎;羅英哲;許仲毅;蘇柏仁
• 申請（專利權）人: 財團法人工業技術研究院
• 主分類號: G01N27/12
• 分類號: G01N27/12
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 陳小雯

本發明公開一種氣體感測裝置及氣體濃度感測方法，其中該氣體感測裝置適用于感測一待測氣體中一目標氣體的濃度，此氣體感測裝置包括介電層、參考感材部、目標感材部及控制器。介電層設置于一表面上，參考感材部及目標感材部設置于介電層的承載側，且承載側背向此表面。參考感材部包含第一導電層及對目標氣體敏感度低的第一感測層。目標感材部包含第二導電層及對目標氣體敏感度高的第二感測層。控制器取得第一及第二導電層的導抗值并依據導抗值及一關系函數計算目標氣體的濃度值。

技術領域

本發明涉及感測一目標氣體，特別是涉及一種自動校正的氣體感測裝置及其校正方法。

背景技術

氣體感測裝置廣泛應用于穿戴式裝置及可攜式產品，并朝微型化、低功耗、高感測度及高穩定度的方向發展。

金屬氧化物(Metal Oxide，MOX)氣體感測裝置使用加熱器加熱感測材料，當氧氣吸附于感測材料時其電阻升高，當目標氣體與感測材料表面吸附的氧離子反應時，氧離子脫附使其電阻下降，故通過檢測感測材料的電阻值即可推算目標氣體的濃度值。

然而，由于環境中溫度或濕度的變異易導致不穩定的氧氣吸附現象，且感測材料也易受硅氧烷毒化而占據氧氣吸附位置，因此上述情況將造成感測材料的起始電阻變異。另外，氣體感測裝置的敏感度(sensitivity)也會受到感測材料本身的老化、感測器本身未完全熱機(burn-in)以及前述的硅氧烷毒化等因素影響而出現異常狀況。簡言之，在使用金屬氧化物氣體感測裝置檢測目標氣體的濃度時，氣體感測裝置的起始電阻與敏感度都會因為環境因素或時間因素而影響檢測準確度。

發明內容

有鑒于此，本發明提出一種能夠自動校正的氣體感測裝置及氣體濃度感測方法，可提升氣體感測裝置的穩定度并延長其使用壽命。

依據本發明一實施例敘述的一種氣體濃度感測方法，適用于可感測一待測氣體中一目標氣體的濃度的一氣體感測裝置，其中該氣體感測裝置包括一參考感材部、一目標感材部及一控制器，且該參考感材部對該目標氣體的敏感度低于該目標感材部對該目標氣體的敏感度，所述氣體濃度感測方法包括：在該參考感材部及該目標感材部接觸該待測氣體時，以該控制器檢測該參考感材部的一測量參考導抗值及該目標感材部的一測量目標導抗值；以該控制器依據該參考導抗值及對應于該參考感材部的一原始參考導抗值計算一參考變異系數；以及以該控制器依據該參考變異系數、一關系函數、該測量目標導抗值及一目標氣體濃度轉換函數計算一目標氣體濃度值，其中該關系函數為該參考感材部及該目標感材部間的相關性。

依據本發明一實施例敘述的一種氣體濃度感測方法，適用于可感測一待測氣體中一目標氣體的濃度的一氣體感測裝置，其中該氣體感測裝置包括一參考感材部、一目標感材部及一控制器，且該參考感材部對該目標氣體的敏感度低于該目標感材部對該目標氣體的敏感度，所述氣體濃度感測方法包括：一導抗取值階段，在該參考感材部及該目標感材部接觸該待測氣體時，以該控制器由該參考感材部及該目標感材部取得多個導抗值；一分區計算階段，以該控制器依據該些導抗值多個關系函數計算多個預測目標導抗值，其中該些關系函數及該些預測目標導抗值都對應于多個指定濃度值；一分區比對階段，以該控制器以一測量目標值比對該些預測目標導抗值以選擇該些指定濃度值之中一者，其中該測量目標值是該些導抗值之一且對應于該目標感材部；以及一濃度推算階段，以該控制器以多個目標變異系數之中一者及該測量目標導抗值推算一目標氣體濃度值，其中該些目標變異系數之中的該者對應于該些指定濃度值之中的該者。