RU2012134123A - Способ калибровки полупроводниковых сенсоров газа и устройство для его осуществления - Google Patents

Abstract

1. Способ калибровки полупроводниковых сенсоров газа, заключающийся в том, что для определения концентрации газового компонента, в частности водорода и калибровки сенсора в присутствии газообразных примесей, измеряют электрический сигнал на выходе полупроводникового сенсора с чувствительным слоем из оксида металла при нагревании его до заданной температуры, по значению этого сигнала определяют величину проводимости чувствительного слоя полупроводникового сенсора, запоминают, сопоставляют ее с предварительно полученным калибровочным значением и определяют концентрацию водорода, отличающийся тем, что калибровка полупроводникового сенсора осуществляется с применением программно-аппаратного комплекса с помощью пакета программ SEMSENSOR и MATLABSEM, написанном на языке программирования ассемблер, реализуемом в ПК в интегрированных операционных средах Silicon Laboratories IDE и MATLAB 7.01, таким образом, что циклически заданное количество раз (K раз) нагревают чувствительный элемент полупроводникового сенсора в чистом воздухе (ПГС-1) до температуры Т1 и охлаждают до температуры Т2, далее в течение следующих K циклов нагрева и охлаждения подают поверочную газовую смесь ПГС-2 в область чувствительного элемента, далее в течение следующих K циклов подают поверочную газовую смесь ПГС-3 в область чувствительного элемента, далее в течение следующих K циклов подают поверочную газовую смесь ПГС-N в область чувствительного элемента, строят семейство из N=4 временных зависимостей проводимости газочувствительного слоя σ(t) для каждой газовой смеси и для фиксированного в цикле момента времени ti определяют градуировочную характеристику, за�

Claims (5)

1. Способ калибровки полупроводниковых сенсоров газа, заключающийся в том, что для определения концентрации газового компонента, в частности водорода и калибровки сенсора в присутствии газообразных примесей, измеряют электрический сигнал на выходе полупроводникового сенсора с чувствительным слоем из оксида металла при нагревании его до заданной температуры, по значению этого сигнала определяют величину проводимости чувствительного слоя полупроводникового сенсора, запоминают, сопоставляют ее с предварительно полученным калибровочным значением и определяют концентрацию водорода, отличающийся тем, что калибровка полупроводникового сенсора осуществляется с применением программно-аппаратного комплекса с помощью пакета программ SEMSENSOR и MATLABSEM, написанном на языке программирования ассемблер, реализуемом в ПК в интегрированных операционных средах Silicon Laboratories IDE и MATLAB 7.01, таким образом, что циклически заданное количество раз (K раз) нагревают чувствительный элемент полупроводникового сенсора в чистом воздухе (ПГС-1) до температуры Т1 и охлаждают до температуры Т2, далее в течение следующих K циклов нагрева и охлаждения подают поверочную газовую смесь ПГС-2 в область чувствительного элемента, далее в течение следующих K циклов подают поверочную газовую смесь ПГС-3 в область чувствительного элемента, далее в течение следующих K циклов подают поверочную газовую смесь ПГС-N в область чувствительного элемента, строят семейство из N=4 временных зависимостей проводимости газочувствительного слоя σ(t) для каждой газовой смеси и для фиксированного в цикле момента времени ti определяют градуировочную характеристику, загружаемую в процессор интеллектуального полупроводникового сенсора 5 -

$${\sigma }_i^k,ti,T1i,T2i,\Delta {12}^i=F\left(C{i}^k\right),\left(\text{1}\right)$$

где k=1, 2, 3,…, N; i=1-СН4, i=2-С3Н8, i=3-H2, i=4CO, i=5-NH3; ti - момент времени, отсчитываемый от начала нагрева сенсора, в который происходит N измерений величины проводимости в 6, 12, 18,…6·N цикле нагрева и охлаждения; T1i - температура нагрева чувствительного элемента ГС в среде i-го газа, T2i - температура охлаждения ГС в среде i-го газа, Δ12ⁱ - время охлаждения ГС от Т1 до Т2; Ci^k - концентрация i-го газового компонента в поверочной газовой смеси ПГС-k, подаваемой на сенсор.

2. Способ калибровки полупроводниковых сенсоров газа по п.1, отличающийся тем, что в алгоритм калибровки заложено первоначальное (до калибровки) тестирование работоспособности интеллектуального модуля и исходная установка начальных параметров режима нагрева и запись в память идентификационных данных полупроводникового сенсора.

3. Способ калибровки полупроводниковых сенсоров газа по п.1, отличающийся тем, что имеется режим калибровки «ОСЦИЛЛОГРАФ», заключающийся в экспоненциальном законе увеличения или уменьшения концентрации газового компонента в области чувствительного элемента, при котором в одном окне может быть построено семейство до 16 временных реализации σ(t) с длительностью цикла нагрева и охлаждения от 5 с до 20 с.

4. Способ калибровки полупроводниковых сенсоров газа по п.1, отличающийся тем что семейства временных реализации σ(t) в режиме КАЛИБРОВКА и градуировочные характеристики, любой цикл в однократном режиме нагрева, в циклическом режиме тренировки и стабилизации чувствительности сенсора, графики напряжений смещений операционных усилителей электронного блока нормировки выходного электрического сигнала проводимости газочувствительного слоя могут быть записаны и архивированы в базу данных как в графическом виде, так и текстовым файлом.

5. Способ калибровки полупроводниковых сенсоров газа по п.1, отличающийся тем, что имеется графическое меню, позволяющее проводить операции переноса кривых с наложением на другие графики, вставлять пояснительные тексты в любом месте графика, проводить сглаживание кусочно-аппроксимированной кривой, определять уравнение кривой наиболее близкой к сглаженной градуировочной характеристике (1).