包含校准信息的电子器件及其使用方法技术

本发明专利技术提供了生成用于与吸收性电容式蒸汽传感器一起使用和用于校准所述吸收性电容式蒸汽传感器的基准相关性的方法。本发明专利技术还公开了一种包含所述基准相关性的电子制品及其使用方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术提供了生成用于与吸收性电容式蒸汽传感器一起使用和用于校准所述吸收性电容式蒸汽传感器的基准相关性的方法。本专利技术还公开了一种包含所述基准相关性的电子制品及其使用方法。【专利说明】
技术介绍
在许多应用领域中均要监测蒸汽的存在及其在空气中的浓度。已开发出多种用于检测蒸汽(例如，挥发性有机物(VOC))的方法，包括例如光致电离、气相色谱法、重量分析技术、光谱技术(例如，质谱测定法、荧光光谱法)和吸收传感技术。在一种吸收性电容式传感器中，两个通常平行(其中至少一者是多孔的)或交错的导电电极通过待分析蒸汽(即，被分析物蒸汽)可在扩散到其中的电介质微孔材料层进行分隔。随着吸收到电介质微孔材料中的蒸汽量增加，电介质微孔材料的介电性能发生变化(通常为非线性变化)。如本文所用，术语“吸收”是指材料逐渐沉积在电介质微孔材料内，无论其是仅吸收到孔壁或是溶解到主体电介质微孔材料中。吸收性电容式传感器的响应通常取决于传感器参数，诸如(例如)电介质微孔材料层的孔隙度和厚度和/或电极面积，其可在制造公差内发生一定程度的变化。将传感器的所测电容与实际的被分析物蒸汽浓度准确关联需要克服这样的问题，即，需要高成本的复杂制造方法和/或对各个传感器的耗时费力的校准。测量单一被分析物蒸汽浓度下电容式传感器的灵敏度通常通过以下操作实现:将传感器置于可控气氛室中，引入所需含量的所需被分析物蒸汽，然后测量传感器的电容。将此过程在不同浓度下重复多次，以针对具体电容式传感器生成校准曲线。一旦生成校准曲线，就可根据校准曲线容易地将使用传感器在未知被分析物蒸汽含量下的电容测量值与独特浓度关联。对电容式传感器旨在使用的每种溶剂重复该工序。因此，为了确保此类传感器将按照预期起作用，可能有必要的是在制造运行期间针对数百个或数千个传感器样品生成被分析物蒸汽的校准曲线，或由于落在极窄的制造公差之外而淘汰大量传感器，从而确保传感器在销售之前的正确校准。
技术实现思路
目前发现，对于上述类型的吸收性电容式传感器，在固定浓度的第一蒸汽下获得的第一实际电容(Cl)与使用固定浓度的第二蒸汽获得的第二实际电容(C2)的比率(gp，C1/C2)对于类似设计的电容式传感器是基本上恒定的:例如，根据制造方法制备的电容式传感器。根据此意外的发现，本专利技术人已开发出一种方法，其用于校准此类电容式传感器并将其用于与常规方法相比大幅减少了精力和花费的领域中。该方法可生成可与电子器件一起并入的校准库，这些电子器件包括此类吸收性电容式传感器元件或适于结合此类吸收性电容式传感器元件使用。因此，在一个实施方式中，本专利技术提供一种生成基准库的方法，该方法包括以下步骤:a)测量在标准温度下暴露于已知浓度(Y)的第一被分析物蒸汽时的基准电容式传感器元件的电容(CMf)，其中基准电容式传感器元件包括设置在第一和第二导电电极之间并且与二者接触的电介质微孔材料层，并且其中被分析物蒸汽的至少一部分被吸收到电介质微孔材料的孔内；b)测量在标准温度下缺乏第一被分析物蒸汽时的基准电容式传感器元件的基线电名Cref基线)； C)确定实际基准电容Cref实际，其中Cref 实际=Cref-Cref 基线；d)测量暴露于已知浓度的第二被分析物蒸汽时的基准电容式传感器元件的电容(Cn2);e)确定相对基准电容(Cn2ref),其中Cn2ref= (Cn2-Cref 基线)/Cref 实际；f )在至少两种另外不同浓度的第二被分析物蒸汽下重复步骤d)和e)；g)确定Cn^f与第二被分析物蒸汽的浓度之间的第一基准相关性；和h)将第一基准相关性记录到计算机可读介质上。在一些实施例中，该方法还包括:i)测量暴露于已知浓度的第三被分析物蒸汽时的基准电容式传感元件的电容(Cn3);j)确定 Cn3ref，其中Cn3ref ^n3 ^ref 基线)/Cref 实际；k)在至少两种另外不同浓度的第三被分析物蒸汽下重复步骤i)和j);I)确定Cn3Mf与第三被分析物蒸汽的浓度之间的第二基准相关性；和m)将第二基准相关性记录到计算机可读介质上。基准库可用于(例如)电子蒸汽传感器的制造应用中。因此，在另一方面，本专利技术提供一种电子器件，其包括具有其上存储的信息的计算机可读介质，该信息包括可根据本专利技术的方法制备的基准库。在一些实施例中，该电子器件还包括:适于对至少集成电容式传感器元件供电的操作电路，其中集成电容式传感器元件与基准电容式传感器元件的构造基本上相同；与操作电路电连通的检测模块，其中检测模块适于接收来自集成电容式传感器元件的电信号；可通信地连接到检测模块和计算机可读介质的处理器模块，其中处理器模块适于:获得暴露于未知浓度的指定被分析物蒸汽时的集成电容式传感器元件的电容(Cmk),对于该指定被分析物蒸汽而言，相应的基准相关性存在于校准库中；获得集成电容式传感器元件的基线电容(Cintsa)；获得相对电容Cunk Ml= (Cunk-Cint基线)/R_v，其中R_v可通过如下方法获得，该方法包括:将集成传感器元件暴露于已知第一蒸汽浓度的第二被分析物，其中集成传感器元件包括设置在两个电极之间并且与二者接触的微孔材料层，并且其中第二被分析物的至少一部分被吸收到微孔材料的孔内；测量在集成传感器元件暴露于已知第一蒸汽浓度的第二被分析物时的集成传感器元件的第一电容(Cint measl)；测量在集成传感器元件暴露于已知第二蒸汽浓度的第二被分析物时的集成传感器元件的第二电容(C int meas2 ) ?获得差值(ΛCintmeas),其中Δ C^nt meas I Cint measl ^int meas2 I ;获得第一蒸汽浓度的第二被分析物下的基准传感器元件的第一相对基准电容(Cn2refl)与第二蒸汽浓度的被分析物下的基准传感器元件的第二相对基准电容(Cn2M2)之间的差值(ACn2ref),其中 ACn2ref=I ^refl-Cn2ref2 ;矛口按照Δ Cint meas/ Δ Cn2ref 计算 Rconv ；将Cmk rel与基准库中的相应基准相关性进行比较并获得被分析物蒸汽的实际浓度；和下列中的至少一种:将实际浓度记录到计算机可读介质上；或将实际浓度传送至显示构件；和可通信地连接到显示构件和处理器模块的通信接口模块，其中操作电路将电能提供给至少检测模块、处理器模块、显示构件和通信接口模块。在一些实施例中，操作电路与适于加热集成电容式传感器元件的加热元件电连通。在一些实施例中，电子器件还包括与操作电路电连通的集成电容式传感器元件，其中集成电容式传感器元件与基准电容式传感器元件的构造相同。在另一方面，本专利技术提供一种制备校准的电子传感器的方法，该方法包括:提供包括集成电容式传感器元件的电子器件，该集成电容式传感器元件根据本专利技术与操作电路电连通；获得集成电容式传感器元件的基线电容(Cintsa)；通过如下方法获得R_v，该方法包括:将集成传感器元件暴露于已知第一蒸汽浓度的第二被分析物，其中集成传感器元件包括设置在两个电极之间并且与二者接触的微孔材料层，并且其中第二被分析物的至少一部分被吸收到微孔材料的孔内；测量在集成传感器元件暴露于已知第一蒸汽浓度的第二被分析物时的集成传感器元件的第一电容(Cint measl)；测量在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜明灿，M·C·帕拉佐托，S·H·格里斯卡，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：
国别省市：