[发明专利]气体传感器

说明书

在一个示例中公开了热导气体传感器。传感器包括感测元件和耦合到感测元件的放大材料。放大材料具有取决于目标气体的热扩散性。感测元件测量放大材料的热扩散性以确定目标气体浓度。

相关或同未决申请的交叉引用

本申请涉及递交于2012年7月12日的由Humbert等人提出的题为“Gas Sensor”的同未决美国专利申请No.13/557042，该申请于2013年2月21日公开为US20130042669A1，所述申请的内容通过引用在此并入。这一潜在的相关申请转让给荷兰埃因霍温的NXP B.V.公司。

背景技术

本申请总体上涉及用于感测气体的系统和方法，并在一个示例中具体涉及感测目标气体(例如二氧化碳)的浓度。

发明内容

一种气体传感器，包括：感测元件；以及放大材料，耦合到感测元件并具有取决于目标气体的热扩散性；其中感测元件测量放大材料的热扩散性。

以上发明内容部分并不意在表示当前或未来权利要求集的范围之内的每一个示例性实施例。以下在附图和具体实施方式中讨论其它的示例性实施例。

附图说明

图1是气体传感器的第一示例。

图2是气体传感器的第二示例。

图3是气体传感器的第三示例。

图4是与相匹配的气体传感器配对的气体传感器的第四示例。

图5是气体传感器的第五示例。

尽管本公开适合于各种修改和备选形式，通过示例方式在附图中示出其细节并详细说明。然而，应当理解，除了所说明的特定实施例，其他实施例也是可能的。还覆盖了落入随附权利要求的精神和范围之内的所有修改、等同及备选实施例。

具体实施方式

热导气体传感器也称为热丝检测器，根据气体导热能力不同的原理而操作。该属性用于测量组分气体具有不同热导的混合物中的气体浓度。这种气体传感器可在很多不同的应用中使用，用于感测各种气体的组成和/或浓度。一种示例性应用是供应链监测领域，其中监测消费品(例如食物或饮料)周围空气中二氧化碳(CO2)的水平，以确定消耗适用性。监测通常可在分销链的各个阶段执行。其他应用包括空气质量监测、建筑或汽车的采暖、通风与空调(HVAC)系统的用途、或者温室中的CO2监测。

在一个示例中，气体传感器由加热元件和感测元件组成，但是加热器和感测元件也可以是相同的元件。一个示例性传感器由暴露在气体中并通过电流加热的铂丝或钨丝组成。在其他一般配置中，传感器管芯包括两个薄膜电阻，第一个电阻对目标气体的浓度变化进行响应，而第二个电阻则用于对其他外部环境改变(例如外部温度)进行补偿。

通过首先在存在参照气体的情况下将传感器加热至热平衡来开始对热导气体传感器的校准。校准后将传感器暴露在一种或多种待测量的气体中。从而，气体传感器的热均衡温度随着目标气体与参照气体的相对热导增加或降低。在一个示例中，温度改变导致测量元件的电阻改变，使用电路测量该电阻改变以产生与气体浓度成正比的数字读数。

气体传感器的感测元件和目标气体的直接接触可提供百分之一级别的精度；然而，例如，智能建筑应用的微小ppm变化(约50ppm)要求更高的精度。此外，由于某些目标气体的热导可能与所接收的气体混合物的总热导非常相近，因此，测量目标气体浓度的微小改变可能是有难度的。例如，CO2的热导与空气主要成分(例如氮气)的热导相近。与相对湿度、温度、压力和气流速率的交叉敏感性还会在目标气体浓度测量中添加噪声。