气体传感器控制器制造技术

根据测量协议，嗅觉计或“电子鼻”能够在测试周期期间并行改变多个操作参数。调节这种测量协议，以及要改变的对应操作参数、要为这些参数设置的值，以及这些值的变化的定时，以在特定测试情形中的可能候选项之间进行最有效的区分。然后使用表征库将测量协议的结果匹配到表征库中的最佳目标。可以根据需要从远程服务器下载测试协议和/或表征库，并且可以在本地或远程执行特定活动。

Gas sensor controller

According to the measurement protocol, the olfactometer or \electronic nose\ can change multiple operating parameters in parallel during the test cycle. Adjust this measurement protocol and the corresponding operational parameters to be changed, the values to be set for these parameters, and the timing of the changes in these values to make the most effective distinction between possible candidates in a particular test scenario. The result of the measurement protocol is then matched to the best target in the characterization library. Test protocols and / or representations can be downloaded from remote servers as needed, and specific activities can be performed locally or remotely.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】气体传感器控制器
本专利技术涉及气体传感器领域，并且更具体而言涉及化学电阻器型气体传感器，包括金属氧化物传感器和例如通过改变诸如阻抗、电容、电抗等电特性而对不同气体成分做出响应的其它传感器。
技术介绍
气体传感器用于很多应用中，尤其是希望检测或识别特定气体的状况或希望确定气体混合物的组成的状况中。在本文中，除非上下方做出不同要求；将使用“气体”这一表达来指定特定气体种类和不同气态种类的混合物两者，并且将使用一般表达“表征”指定识别或检测特定气体的过程和确定气体组成的过程。应当理解，本文中引用“气体样本”一般包括对呈现到气体传感器的任何气体(无论是作为离散样本还是通过将传感器暴露于环境气态介质)的引用。已经利用不同的感测技术开发了气体传感器，包括化学电阻器型气体传感器，例如基于半导电金属氧化物的那些传感器。图1是截面图，其示意性示出了第一现有技术半导电金属氧化物型气体传感器的基本结构。如图1所示，半导电金属氧化物型气体传感器11具有提供于基底14上支撑的绝缘层13上的由半导电金属氧化物制成的感测层12。在传感器11暴露于气体时，气体颗粒17可以被吸附于感测层12的表面上，并且可以发生氧化-还原反应，导致感测层12的阻抗(电导、电容、电感或多个这些参数)的变化。使用设置于基底14的后侧上的一对测量电极15和加热器16测量阻抗的这种变化。常常通过跨测量电极施加电势差并监测由感测层呈现的阻抗如何变化来进行测量。近年来，开发出具有“微热板”结构的半导电金属氧化物型气体传感器。图2是截面图，其示意性示出了具有微热板结构的现有技术半导电金属氧化物型气体传感器的一般结构。从图2将看出，传感器21的基底24具有中间挖空的部分28，以使得感测层22不再定位成与基底24的厚部分配准。因此，用于加热感测层22的加热器26仅需要加热更少质量的材料(包括较薄的支撑膜29)，这样减少了气体传感器所消耗的功率，还使得能够迅速提升感测层22的温度(从而减少了进行测量所需的时间，并减少了用于清洁感测层所需的时间)。此外，这种快速加热对形成感测层的材料造成的损伤较小。图3示出了具有第一类型的微热板架构的现有技术传感器。在图3的传感器30中，感测层32形成于绝缘层33上，绝缘层33又覆盖基底34。导体38从测量电极和加热器伸出，以接触基底34上提供的电极焊盘39。额外的线路(未示出)将电极焊盘连接到其它电路，尤其是用于加热器的电流源，以及用于处理测量电极所测量的信号的电路。图3的传感器30具有“闭合”型架构，其中基底34具有支撑绝缘层33的连续表面。图4示出了具有悬挂架构的具有第二类型的微热板的现有技术传感器。图4中所示的传感器具有“悬挂”型结构，其中基底44具有带有中央开口47的框型形状，并且感测层42及其绝缘层43悬挂于开口之上。典型地，从单个半导电金属氧化物气体传感器元件自己获得的测量结果不足以以足够的确定程度识别气体，因为这样的传感器元件的选择性往往很低。因此，常规上，这些感测元件用于并排设置的多个感测元件的阵列中，并且阵列中的每个元件具有形成其感测层的不同材料。从整个阵列获得的测量结果的集合形成数据点云，数据点云可以使用统计技术来处理，以便判断是否存在给定气体和/或确定已经呈现给阵列的气体混合物的组成是什么。可以认为测量结果的集合代表一种指纹，其是正在分析的气体中存在的气态种类的性质及其浓度的特性。图5示出了常规传感器系统。为了使“电子鼻”装置访问并识别宽范围的不同化学签名，通常在阵列中布置多个传感器装置，例如参考图1、2、3和4所述的那些传感器装置。如图5中所示，提供了三个室52、53和54，每个室包含多个传感器521。分别经由导管512、513连接三个室52、53和54。在注射器端口511处注入要分析的样本，其中在流量计55中，所述样本以受控方式与在端口510处提供的合成空气混合。该合成空气充当载体，通过每个室运输样本，通过每个传感器，并且最终离开排气端口514。典型地，传感器521将是不同类型的，或者被以不同方式配置，以便对不同的样本组成做出不同反应。通过将每个传感器的响应与给定样本对照，系统能够汇编样本的“指纹”，然后可以将其与已知“指纹”的库对比，以识别最接近的匹配，并由此识别最可信的样本组成。参考图5所述的传感器阵列的缺点是其固有地很笨重，装置的部件越多，就可以具有越多传感器，并且越需要仔细布置室和导管以确保适当暴露于每个传感器的样本。同时，希望开发紧凑的传感器系统，其在与并入手持用户装置中并存的封装中提供与图5的常规传感器系统的功能相当的功能。2006年1月24日由JohnWiley&Sons编辑的TimCPearce等人的“HandbookofMachineOlfaction:ElectronicNosetechnology”提供了对
中的技术背景的介绍。可以参考Chi-HwanHan等人在SensorsandActuatorsB125(2007)224-228发表的文章“CatalyticcombustiontypehydrogengassensorusingTiO2andUV-LED”和E.Comini等人在SensorsandActuatorsB65_2000.260-263发表的文章“Lightenhancedgassensingpropertiesofindiumoxideandtindioxidesensors”以获得关于现有技术的更多信息。本文进一步参考了专利公布DE10245947和US2014105790。
技术实现思路
在第一方面中，提供了一种用于表征气体的系统，包括气体传感器和控制器，其中控制器适于在测量周期期间修改气体传感器的两个或更多操作条件。测量周期开始于来自气体传感器的初始读数，并结束于来自气体传感器的最终读数，并且包括足以表征气体的若干测量结果。在测量周期期间修改多个操作条件提供了更丰富的测量结果，其支持在目标表征之间进行更好区分，同时允许有限的总体系统尺寸。根据第一方面的发展，系统还包括存储器，并且控制器还适于将整个测量周期内从气体传感器接收的读数与存储器中存储的多个目标表征进行对比。每个目标表征与相应类别相关联，并且控制器将气体分类在最接近匹配读数的候选测量表征的类别中。与根据第一方面提供的读数一致的目标表征的定义利用其丰富的特点来自动提供气体的更准确表征。根据第一方面的进一步发展，系统还包括存储器，并且控制器适于将第一和第二操作条件修改为该存储器中存储的测量协议中指定的值。前述各方面的存储器当然可以是同一个。对气体传感器操作条件的修改的编程实施方式改善了对操作条件的多种改变的精确度和便利性，并进一步改善了气体的表征。根据控制器的第一方面的进一步发展，控制器适于发起测量周期，修改两个或更多操作条件，并在测量协议中指定的时间记录测量结果。对气体传感器的操作条件的修改的编程实施方式改善了对操作条件的多种改变的精确度和便利性，并进一步改善了气体的表征。根据第一方面的另一发展，系统还包括通信接口，容许与远程处理器通信，并且还适于在整个测量周期中向远程处理器发送从气体传感器接收的读数，以与多个候选测量表征进行对比。远程执行处理的可能性减少了用户装置的处理量，并减小了对众本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于表征气体的系统，所述系统包括气体传感器和控制器，其中所述控制器适于在测量周期期间修改所述气体传感器的两个或更多操作条件，所述测量周期开始于来自所述气体传感器的初始读数，并且结束于来自所述气体传感器的最终读数，并且包括足以进行所述表征的多个测量结果。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.02 EP 15306745.91.一种用于表征气体的系统，所述系统包括气体传感器和控制器，其中所述控制器适于在测量周期期间修改所述气体传感器的两个或更多操作条件，所述测量周期开始于来自所述气体传感器的初始读数，并且结束于来自所述气体传感器的最终读数，并且包括足以进行所述表征的多个测量结果。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述系统还包括存储器，并且其中所述控制器还适于：将在所述测量周期中从所述气体传感器接收的读数与存储在所述存储器中的多个目标表征进行对比，每个所述目标表征与相应类别相关联；以及将所述气体分类在最接近匹配所述读数的候选测量表征的类别中。3.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述系统还包括存储器，并且其中所述控制器还适于：将所述第一操作条件和所述第二操作条件修改为在存储在所述存储器中的测量协议中指定的值。4.根据权利要求3所述的系统，其中所述控制器还适于：发起所述测量周期，修改所述两个或更多操作条件，并且在所述测量协议中指定的时间记录所述测量结果。5.根据权利要求1所述的系统，其中所述系统还包括通信接口，以容许与远程处理器通信，并且其中所述控制器还适于在整个所述测量周期中向所述远程处理器发送从所述气体传感器接收的读数，以与多个候选测量表征进行对比。6.根据任何前述权利要求所述的系统，其中所述系统包括被布置成照射所述气体传感器的反应表面的紫外光源，所述紫外光源耦合到所述控制器以使得所述控制器能够选择所述光源的强度或波长，并且其中所述光源的强度是所述气体传感器的所述操作条件之一。7.根据任何前述权利要求所述的系统，其中所述系统包括被布置成加热所述气体传感器的反应表面的热源，所述热源耦合到所述控制器以使得所述控制器能够调制所述热源的强度，并且其中所述热源的强度是所述气体传感器的所述操作条件之一。8.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述系统包括为所述气体传感器供电的电压源，所述电压源耦合到所述控制器，以使得所述控制器能够调制所述电压源的电压输出，并且其中所述电...

【专利技术属性】
技术研发人员：CH·沈，JC·米夫萨德，F·卢贝，
申请(专利权)人：阿尔法莫斯公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR