[发明专利]感测系统和方法

说明书

传感器系统包括感测元件，感测元件具有感测材料和电极，电极被配置成以不同频率向感测材料施加电刺激。所述系统包括检测器电路，检测器电路被配置成通过在感测材料暴露于至少一种分析物气体的过程中以所述不同频率中的一个或多个频率测量感测元件的阻抗来检测和量化至少一种分析物气体。检测器电路控制下列中的一者或多者：感测材料对至少一种分析物气体的低检测范围、感测材料对至少一种分析物气体的高检测范围、感测材料对至少一种分析物气体的响应线性度、由感测材料对至少一种分析物气体的测量的动态范围、或由感测材料对一种或多种干扰气体的排斥性。

技术领域

公开了一个或多个实施例，所述一个或多个实施例涉及用于感测 气体中的分析物的系统和方法。

背景技术

用于检测工业流体(诸如工业气体)的一些已知传感器是非选择 性设备，这些非选择性设备展现出显著的跨气体灵敏度并且因此展现出低气体 选择性。非选择性的常规传感器的这种限制的起源在于对传感器选择性相对于 可逆性的相互矛盾的要求。传感器响应的完全且快速的可逆性经由正被感测的 分析物气体与传感器的感测膜或材料之间的弱相互作用来实现，而传感器响应 的高选择性经由所述分析物气体与所述感测材料之间的强相互作用来实现。

通常，当用阻抗分析器在多个频率或在离散频率执行测量时，通 过传感器电路的电阻和电容性质来管理阻抗分析器的选择。为了测量传感器电 阻和传感器电容的气体诱发的改变，阻抗分析器需要具有与传感器的RC常数 匹配的频率响应。然而，匹配能力在低功率、小形状因子以及低成本的阻抗分 析器产品中往往是不可获得的。

发明内容

在一个实施例中，一种传感器系统包括感测元件，所述感测元件 包括感测材料和电极，所述电极被配置成在不同频率向所述感测材料施加电刺 激。所述系统包括检测器电路，所述检测器电路被配置成通过在所述感测材料 暴露于至少一种分析物气体的过程中在所述不同频率中的一个或多个频率测 量所述感测元件的阻抗来检测和量化所述至少一种分析物气体。所述检测器被 配置成控制下列中的一者或多者：所述感测材料对至少一种分析物气体的低检 测范围、所述感测材料对所述至少一种分析物气体的高检测范围、所述感测材 料对所述至少一种分析物气体的响应线性度、由所述感测材料对所述至少一种 分析物气体的测量的动态范围、或由所述感测材料对一种或多种干扰气体的排 斥性。

在一个实施例中，一种方法包括：用传感器系统在不同频率施加 电刺激，所述传感器系统包括感测元件，所述感测元件包括感测材料和电极。 所述方法包括：在所述感测材料暴露于至少一种分析物气体的过程中在所述不 同频率中的一个或多个频率用检测器电路测量所述感测元件的阻抗，其中所述 检测器电路被配置成检测和量化所述至少一种分析物气体。所述方法包括：用 所述检测器电路控制下列中的一者或多者：所述感测材料对所述至少一种分析 物气体的低检测范围、所述感测材料对所述至少一种分析物气体的高检测范围、 所述感测材料对所述至少一种分析物气体的响应线性度、由所述感测材料对所 述至少一种分析物气体的测量的动态范围、或对一种或多种干扰气体的排斥性。

在一个实施例中，一种传感器系统包括感测元件，所述感测元件 包括感测材料和电极，所述电极被配置成在不同频率向所述感测材料施加电刺 激。所述系统包括检测器电路，检测器电路被配置成通过在感测材料暴露于至 少一种分析物气体的过程中在所述不同频率中的一个或多个频率测量感测元 件的阻抗来检测和量化至少一种分析物气体。所述检测器电路包括至少一个无 源电气部件，所述至少一个无源电气部件被配置成控制所述感测材料的介电弛 豫区。所述检测器电路被配置成控制下列中的一者或多者：所述感测材料对所 述至少一种分析物气体的低检测范围、所述感测材料对所述至少一种分析物气体的高检测范围、所述感测材料对所述至少一种分析物气体的响应线性度、由 所述感测材料对所述至少一种分析物气体的测量的动态范围、或由所述感测材 料对一种或多种干扰气体的排斥性。