[發明專利]一種半導體式氣體傳感器的校準方法、系統、設備

有效

• 申請號: 202011474536.9
• 申請日: 2020-12-14
• 公開（公告）號: CN112595767B
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發明（設計）人: 左有為;劉敏;安偉;陳兵
• 申請（專利權）人: 深圳市豪恩安全科技有限公司
• 主分類號: G01N27/416
• 分類號: G01N27/416
• 代理公司: 深圳市興科達知識產權代理有限公司 44260
• 代理人: 徐民奎

本發明提供了一種半導體式氣體傳感器的校準方法、系統和設備，方法包括判斷傳感器輸出信號是否平穩；設定預制環境，判斷傳感器響應速度是否達標；篩選出輸出信號平穩、響應速度達標的傳感器；通過內置算法自動識別預制環境變化，與其預制步驟先后順序對應，從而達到自動識別預制環境中對應的氣體濃度數據，并保存；記錄每次通、斷電的時間點數據；結合獲得的數據，通過實際環境下零點值電壓與預設環境下零點電壓直接的差值建模，通過算法處理計算出實際環境下報警點的電壓值，最終補償報警點閾值。并提供上述方法的系統和設備。實現簡化傳感器在應用產品生產過程中的生產復雜度，并通過簡單方便的校準實際報警閾值，提高產品一致性、準確度、降低環境對傳感器的產品應用影響。

[技術領域]

本發明涉及氣體傳感器技術領域，特別是涉及一種半導體式氣體傳感器的校準方法、系統和設備。

[背景技術]

半導體式傳感器由于壽命長，價格便宜在氣體探測器上被廣泛使用。例如，甲烷氣體傳感器是一種常見的半導體式氣體傳感器，在消防領域起了重要的作用。但因為半導體傳感器基礎技術本身的生產工藝、電化學反應強度易受環境影響，導致應用時產品一致性差，容易誤報。因此，傳感器應用時需從要進一步篩選、校準。現有傳感器校準方法大都基于對傳感器在預設環境下進行標定，篩選方法主要依賴傳感器廠商根據標準環境電壓差異做分檔處理。由于，傳感器的受環境(溫濕度以及其它氣體)影響較大，使得預設環境標定的工作點漂移，在實際使用中氣體濃度到達甚至超過報警下限時依舊不能及時發出響應。因此，通過追蹤標準環境標定值變化，修正實際環境動作值成為了該領域的研究方向。

申請號：CN2019108177661介紹了一種專利半導體式氣體傳感器的校準方法、系統和設備，該專利通過兩個以上預設氣體濃度下的傳感器輸出的電壓擬合成曲線，根據曲線求出實際環境中報警點的偏差與參考點的偏差之間的相關函數，根據函數關系修正報警精度。然而該專利中對預設環境電壓獲取，需要通過上位機控制才能實現，此種方法實際操作復雜，沒對傳感器自身穩定性進行篩選判斷，其次實際環境中設備斷電后，在某些環境下，如：低濃度情況時通電后將無法獲取真實差值而失去校準精度，甚至校準失效。

[發明內容]

針對上述缺點，本發明實施例的目的在于提供一種新的半導體氣體傳感器校準的方法、系統及設備，旨在解決半導體傳感器基礎技術本身的生產工藝、電化學反應強度易受環境影響給應用產品帶來的一致性、穩定性差的問題，化簡應用產品生產過程中的復雜程度，提高傳感器在低濃度環境下對標準環境信號的補償精度。

本發明的技術方案如下：

一方面提供一種半導體式氣體傳感器的校準方法，包含如下步驟：

S1.循環交替控制傳感器通電、斷電，并通過軟件算法監測傳感器輸出信號，判斷傳感器輸出信號是否平穩；

S2.輸出信號平穩的傳感器進入設定預制環境，通過算法判定預制環境下，傳感器響應速度是否達標；

S3.篩選出輸出信號平穩、響應速度達標的傳感器；

S4.通過內置算法自動識別預制環境變化，與其預制步驟先后順序對應，從而達到自動識別預制環境中對應的氣體濃度數據，并保存；

S5.記錄每次通、斷電的時間點數據；

S6.結合對步驟S5獲得的數據，通過實際環境下零點值電壓與預設環境下零點電壓直接的差值建模，通過算法處理計算出實際環境下報警點的電壓值，最終補償報警點閾值。

進一步地，在步驟S1中，還包括傳感器輸出信號值的離散系數的計算，計算步驟如下：

首選計算出所有n個傳感器采樣數據的總體均值；其次，計算出所有n個傳感器采樣數據的標準差；最后根據上述兩個數據計算出傳感器采樣的數據離散系數P。