可操作以测量臭氧浓度的传感器和使用传感器的方法技术

一种传感器(10)，其可操作以测量臭氧浓度，并且包括：内壳体(16)，其设置在外壳体(13)的内部(14)中；臭氧感测部件(11)，其设置在内壳体(16)的内部(17)中；臭氧改变部件(12)，其设置在外壳体(13)的内部(14)中；衬底(22)，臭氧感测部件(11)和臭氧改变部件(12)设置在该衬底上；第一入口(15)，其被集成到外壳体(13)中，并且将周围环境的气态物质从外壳体(13)的外部引导至外壳体(13)的内部(14)中；以及第二入口(21)，其被集成到内壳体(16)中，并且将气态物质从外壳体(13)的内部(14)引导至内壳体(16)的内部(17)中并邻近臭氧感测部件(11)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可操作以测量臭氧浓度的传感器和使用传感器的方法本公开内容涉及一种可操作以测量臭氧浓度的传感器、一种其中集成有传感器的设备以及一种使用传感器的方法。可操作以测量臭氧浓度的传感器是用于检测臭氧的存在的气体传感器，臭氧写为O3。臭氧是氧化剂，并且具有与氧化相关的若干工业应用和消费者应用。然而，臭氧的氧化电位可能导致臭氧损害动物的黏液和呼吸组织，并且还损害植物的组织。气体感测部件通常不仅对一种气体具有敏感性，而且对若干种气体也具有敏感性。因此，对于诸如臭氧的特定气体的检测，气体传感器必须被实现为使得能够实现对于待测气体的足够的选择性和灵敏度。本专利技术的目的是提供一种可操作以测量臭氧浓度的传感器、一种其中集成有传感器的设备以及一种用于使用提高感测部件的选择性的传感器的方法。这些目的通过独立权利要求的主题来实现。在从属权利要求中描述了另外的发展和实施例。在一个实施例中，传感器可操作以测量臭氧浓度。该传感器包括：内壳体，其设置在外壳体的内部中或者连接到外壳体的内部；臭氧感测部件，其设置在内壳体的内部中；臭氧改变部件，其设置在外壳体的内部中；衬底，臭氧感测部件和臭氧改变部件设置在该衬底上；第一入口，其被集成到外壳体中，该第一入口被配置成将周围环境的气态物质从外壳体的外部引导至外壳体的内部中；以及第二入口，其被集成到内壳体中。第二入口被配置成将气态物质从外壳体的内部引导至内壳体的内部中并且邻近臭氧感测部件。此外，臭氧感测部件可操作以生成与内壳体的内部中的气态物质的臭氧浓度相对应的感测部件信号。臭氧改变部件可操作以改变外壳体的内部中的气态物质的臭氧浓度。传感器包括外壳体。有利地，臭氧改变部件能够改变臭氧浓度。由于周围环境气态物质的臭氧浓度和改变的臭氧浓度能够交替地提供给臭氧感测部件，因此能够执行在线校准。气态物质可以被命名为空气或气体。外壳体将周围环境空气或气体与臭氧改变部件——简称为改变部件——分隔开。通过外壳体减少了周围环境中的颗粒、灰尘或光以及机械力等对改变部件的影响。此外，内壳体将外壳体的内部与臭氧感测部件——简称为感测部件——分隔开。因此，减少了改变部件对感测部件的影响。可操作以测量臭氧浓度的传感器被实现为臭氧传感器，简称为传感器。在一个实施例中，感测部件包括金属氧化物传感器元件。该金属氧化物传感器元件包括由金属氧化物半导体制成的感测层。臭氧能够与金属氧化物半导体的表面反应，并能够改变感测层的电阻率。因此，感测层的电阻率是臭氧浓度的函数。有利地，感测部件在第一阶段测量臭氧浓度的原始信号，并且在第二阶段测量臭氧浓度的校准信号。在由改变部件设定或预定的臭氧浓度值处测量校准信号。例如，臭氧浓度的预定值可以是零。在一个实施例中，金属氧化物传感器元件的感测层包括氧化钨和氧化铟之一。有利地，包括氧化钨或氧化铟作为感测层的金属氧化物传感器元件能够以高灵敏度和选择性检测臭氧。改变部件可以由控制信号开启和关断。在一个实施例中，改变部件包括热源。热源可操作以降低外壳体的内部中的气态物质的臭氧浓度。有利地，臭氧浓度随着外壳体的内部中的空气或气体的温度升高而降低。在一个实施例中，改变部件包括光源。光源可操作以产生包括适合于光分解臭氧的一个或更多个波长的光。该改变部件可操作以降低该外壳体的内部中的气态物质的臭氧浓度。光源可以例如可操作以产生具有适合于光分解臭氧的特定波长或波长范围的光。光源可以发射波长为190nm至370nm、优选地为240nm至320nm的光。有利地，能够以可再现的方式调节外壳体的内部中并且因此也是内壳体的内部中的臭氧浓度。能够以非常短的延迟开启和关断灯。在一个实施例中，外壳体的内表面基本上反射一个或更多个波长。由光源发射的光能够在外壳体内被反射。因此，仅需要用于改变部件的少量电力来实现外壳体内的高光强度。外壳体的内表面可以基本上反射特定波长或波长范围。在一个实施例中，改变部件包括等离子体源。等离子体源可操作以降低外壳体的内部中的气态物质的臭氧浓度。在一个实施例中，改变部件包括臭氧源。臭氧源可操作以增加外壳体的内部中的气态物质的臭氧浓度。有利地，臭氧源在外壳体的内部中产生预定且稳定值的臭氧浓度。因此，感测部件在第一阶段中测量原始信号，并且在第二阶段中测量校准信号。在预定的或设定的非零值臭氧浓度下测量校准信号。臭氧源可以被称为臭氧发生器。臭氧源可以产生参考臭氧浓度。在一个实施例中，臭氧源包括光源。光源可操作以产生包括适合于光产生臭氧的一个波长或更多个波长的光。光源可以包括至少一个发光二极管。波长可以短于上述波长。波长可以在紫外范围内。例如，光源可以发射波长为100nm至240nm、优选地为140nm至230nm、例如在大约185nm处的光。在一个实施例中，臭氧源能够执行电晕放电。在执行电晕放电的臭氧源中，电流从具有高电位的电极流入中性流体例如空气中，并且使流体电离以便在电极周围产生等离子体区域。最终产生的离子将电荷传递到较低电位的附近区域，或重新结合以形成中性气体分子。电晕反应中生成的自由基和离子能够产生臭氧。替选地，臭氧源被实现为UV臭氧发生器或真空-紫外臭氧发生器。臭氧源包括发射窄带紫外光的光源，该紫外光生成臭氧。在一个实施例中，外壳体的内表面由包括铁镍合金、贵金属、环氧化物和聚四氟乙烯的组中的材料覆盖或制成。外壳体的内表面相对于臭氧是惰性的。因此，外壳体的内表面不会改变或不会显著地改变外壳体内的臭氧浓度。在一个实施例中，传感器还包括通信地耦合到感测部件和改变部件的处理器。传感器的存储器可以通信地耦合到处理器。处理器被配置成执行预定步骤一次或更多次并且以任何顺序执行，所述预定步骤包括：利用感测部件生成原始信号；将原始信号记录到存储器；激活改变部件；利用感测部件生成校准信号；将校准信号记录到存储器；以及使改变部件去激活。有利地，感测部件在第一阶段中生成原始信号并且在第二阶段中生成校准信号。处理器确定随原始信号和校准信号变化的传感器输出信号。阶段由控制信号来设置。在一个实施例中，预定步骤还包括根据原始信号和校准信号或多个原始信号和校准信号确定外壳体外部的周围环境的气态物质的臭氧浓度。可以在连续的第一阶段中确定多个原始信号，并且可以在连续的第二阶段中确定多个校准信号。在一个实施例中，改变部件被激活，使得内壳体内的气态物质包含最小臭氧浓度，并且在达到最小臭氧浓度之后生成校准信号或多个校准信号，并且校准信号或多个校准信号的平均值等于基线偏移值。在一个实施例中，确定外壳体外部的周围环境的气态物质的臭氧浓度的预定步骤包括利用基线偏移值修改原始信号，使得修改后的原始信号指示外壳体外部的周围环境的气态物质的臭氧浓度。在一个实施例中，确定外壳体外部的周围环境的气态物质的臭氧浓度的预定步骤包括根据多个校准信号确定偏移斜率值，并且利用基线偏移值和偏移斜率修改原始信号，使得修改后的原始信号指示外壳体外部的周围环境的气态物质的臭氧浓度。在一个实施例中，基线偏移值通过从通信地耦合到传感器的外部参考本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可操作以测量臭氧浓度的传感器，所述传感器(10)包括：/n-外壳体(13)；/n-内壳体(16)，其设置在所述外壳体(13)的内部(14)中或连接至所述外壳体(13)的内部(14)；/n-臭氧感测部件(11)，其设置在所述内壳体(16)的内部(17)中；/n-臭氧改变部件(12)，其设置在所述外壳体(13)的内部(14)中；/n-衬底(22)，所述臭氧感测部件(11)和所述臭氧改变部件(12)设置在所述衬底上；/n-第一入口(15)，其被集成到所述外壳体(13)中，所述第一入口(15)被配置成将周围环境的气态物质从所述外壳体(13)的外部引导至所述外壳体(13)的内部(14)中；以及/n-第二入口(21)，其被集成到所述内壳体(16)中，所述第二入口(21)被配置成将气态物质从所述外壳体(13)的内部(14)引导至所述内壳体(16)的内部(17)中并且邻近所述臭氧感测部件(11)；/n所述臭氧感测部件(11)可操作以生成与所述内壳体(16)的内部(17)中的气态物质的臭氧浓度相对应的感测部件信号(SI)；以及/n所述臭氧改变部件(12)可操作以改变所述外壳体(13)的内部(14)中的气态物质的臭氧浓度。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181221 EP 18215454.21.一种可操作以测量臭氧浓度的传感器，所述传感器(10)包括：
-外壳体(13)；
-内壳体(16)，其设置在所述外壳体(13)的内部(14)中或连接至所述外壳体(13)的内部(14)；
-臭氧感测部件(11)，其设置在所述内壳体(16)的内部(17)中；
-臭氧改变部件(12)，其设置在所述外壳体(13)的内部(14)中；
-衬底(22)，所述臭氧感测部件(11)和所述臭氧改变部件(12)设置在所述衬底上；
-第一入口(15)，其被集成到所述外壳体(13)中，所述第一入口(15)被配置成将周围环境的气态物质从所述外壳体(13)的外部引导至所述外壳体(13)的内部(14)中；以及
-第二入口(21)，其被集成到所述内壳体(16)中，所述第二入口(21)被配置成将气态物质从所述外壳体(13)的内部(14)引导至所述内壳体(16)的内部(17)中并且邻近所述臭氧感测部件(11)；
所述臭氧感测部件(11)可操作以生成与所述内壳体(16)的内部(17)中的气态物质的臭氧浓度相对应的感测部件信号(SI)；以及
所述臭氧改变部件(12)可操作以改变所述外壳体(13)的内部(14)中的气态物质的臭氧浓度。


2.根据权利要求1所述的传感器，其中，所述臭氧感测部件(11)包括金属氧化物传感器元件。


3.根据权利要求2所述的传感器，其中，所述金属氧化物传感器元件的感测层(51)包括氧化钨和氧化铟之一。


4.根据权利要求1至3之一所述的传感器，其中，所述臭氧改变部件(12)包括光源(30至34)，所述光源(30至34)可操作以产生包括适合于光分解臭氧的一个或更多个波长的光，所述臭氧改变部件(12)可操作以降低所述外壳体(13)的内部(14)中的气态物质的臭氧浓度。


5.根据权利要求4所述的传感器，其中，所述外壳体(13)的内表面对所述一个或更多个波长是基本上反射性的。


6.根据权利要求1至5之一所述的传感器，其中，所述臭氧改变部件(12)包括热源(25)，所述热源(25)可操作以降低所述外壳体(13)的内部(14)中的气态物质的臭氧浓度。

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【专利技术属性】
技术研发人员：斯蒂芬·赖布勒，
申请(专利权)人：希奥检测有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL