[发明专利]多气体感测系统

说明书

本文披露了一种用于确定多气体混合物中的至少一种气体的类型和相应浓度的方法，该方法包括：将气体传感器的气敏元件暴露于该多气体混合物；调制供应给该气体传感器的温度控制元件的驱动信号，以使该气敏元件的温度从初始温度变化；在该气敏元件的温度发生变化时记录该气敏元件的瞬态阻抗响应，以获得作为该多气体混合物的特性的瞬态阻抗响应；使用该瞬态阻抗响应以便根据数据库来确定该多气体样本中的至少一种气体的类型和相应浓度，该数据库包括与该至少一种气体相对应的校准数据。本文还披露了一种对多气体感测系统进行校准的方法、一种多气体感测系统、以及用于确定多气体混合物中的至少一种气体的类型和相应浓度的相关方法。

技术领域

本发明涉及用于确定多气体混合物中的一种或多种气体的类型和浓度的方法和系统。

背景技术

现有技术的气体传感器通常通过将感测元件加热到稳态温度并且然后读取传感器元件的稳态阻抗进行操作。当试图检测多气体混合物中多种不同气体的存在时，这会产生问题。已经采用了多种不同的解决方案来解决这个问题。一种选择是利用多个不同的气敏元件，每个气敏元件对不同的气体种类敏感。以这种方式，气敏元件将各自报告对特定气体的检测。另一种选择是利用响应于不同温度下的不同气体的气敏元件。在这些情况下，可以将气敏元件加热到第一稳态温度以获得指示第一气体的存在的第一稳态阻抗，并且然后将这些气敏元件加热到第二稳态温度以获得指示第二气体的存在的第二稳态阻抗(依此类推)。然而，特别是在要检测的不同气体的数量较大的情况下，这两种选择均导致设备和方法越来越复杂且昂贵。

替代性选择是使用另一种方法。存在解决以上所提及问题的更昂贵的系统。然而，这些方法通常成本非常高并且可能难以实施。示例包括光谱分析系统(光谱测定法、红外线、拉曼光谱学)和气相色谱法(GC)。这些系统在实验室环境的背景下非常有用。然而，它们通常体积大、昂贵且功耗大。这使得它们不适用于便携式或低功率应用(诸如用于移动设备的便携式感测设备)、可摄取装置、紧急服务使用和防御应用。这些类型的系统更适于精度和准确度都是最高优先级的实验室环境。

本发明的目的是解决或者改善现有技术的系统和/或方法的至少一个问题。

在说明书中对任何现有技术的引用不是对这种现有技术在任何司法管辖区中形成公共常识的一部分或者可以合理地预期这种现有技术由本领域的技术人员理解、认为是相关的和/或与其他现有技术组合的认可或暗示。

发明内容

在本发明的一个方面，提供了一种用于确定多气体混合物中的至少一种气体的类型和相应浓度的方法，该方法包括：

将气体传感器的气敏元件暴露于该多气体混合物；

调制供应给该气体传感器的温度控制元件的驱动信号，以使该气敏元件的温度从初始温度变化；

在该气敏元件的温度发生变化时记录该气敏元件的瞬态阻抗响应，以获得作为该多气体混合物的特性的瞬态阻抗响应；

使用该瞬态阻抗响应以便根据数据库来确定该多气体样本中的至少一种气体的类型和相应浓度，该数据库包括与该至少一种气体相对应的校准数据。

现有技术的系统和方法依赖于稳态响应来确定多气体混合物中的各气体的组成和浓度。然而，这种方法具有许多缺点。具体地，利用这种现有技术方法，无法使用现有技术的气体传感器基于单个稳态响应来确定多气体混合物中的各气体的组成和浓度。这是因为在稳态下，多气体混合物中的各种气体的响应重叠并且难以区分。与此相比，本发明人已经惊奇地发现，可以使用瞬态阻抗响应来确定多气体混合物中的一种或多种气体的组成和浓度。因此，本发明以一种或多种形式提供了可以用于替换、补足或增强现有气体感测系统的低廉且精确的传感器。