[发明专利]校准气体传感器

说明书

气体传感器(1)包括由包括金属氧化物并且对目标气体和不同于目标气体的重新校准气体敏感的材料制成的感测元件(11)。为了重新校准气体传感器(1)，在表现出重新校准气体基准浓度(C_BaseRG)的重新校准环境(E3)中，将感测元件(11)的电阻测量为更新的重新校准气体基准电阻(R_UpdBaseRG)。

技术领域

本发明涉及一种用于运行气体传感器的方法、一种相应的计算机程序元件以及一种气体传感器。

背景技术

包含金属氧化物(MOX)感测元件的气体传感器广泛用于气体测量，例如，通过测量挥发性有机化合物来监测室内空气质量，或通过测量CO、NO₂、或O₃的一种或多种来监测室外空气质量。基于金属氧化物的气体传感器根据期望被检测的气体的浓度来改变感测元件的电阻，该感测元件的材料包含金属氧化物，该气体也被称为目标气体。这种气体传感器的一个普遍问题是，绝对电阻随着时间的推移是不稳定的，因此不能在没有不可接受的误差的情况下将测得的电阻值直接转换成相应的目标气体浓度值。通常用基准校正算法解决该问题，该算法将测得的电阻值归一化为基准电阻。基准电阻通常被视为清洁空气中的感测元件的电阻，清洁空气即空气样本，目标气体在其中表现出限定的背景浓度，该限定的背景浓度始终存在于气体传感器运行所在的环境中。基准和背景是可互换使用的术语。在空气样本被目标气体污染的情况下，目标气体的基准浓度会被大大超出，并且绝对目标气体浓度可以根据目标气体基准电阻和测得的电阻的比率来计算。

但是，该方法在许多应用中可能具有几个缺点：

首先，“清洁空气”中的目标气体基准气体浓度虽然很低，但会随环境变化很大：例如，在监测室内空气质量的应用中，目标气体基准浓度可能受到例如房间中存在的除气材料的影响而因房间而异，这种差异可能表示目标气体基准浓度的整个目标范围。但是，在这样的应用中，不希望监测目标气体基准浓度的变化，而是监测表示气体进入房间(例如，表示火灾等)的更大幅度的目标气体浓度。

由于气体浓度到电阻的转换函数(transfer function)和目标气体基准浓度的幂律性质，目标气体基准浓度中的因子x的误差也会导致所有测得的气体浓度的相同误差x。例如，如果目标气体基准浓度是0.1ppm而不是0.2ppm，则尽管目标气体基准浓度为0.1ppm的绝对误差很小，但所有气体传感器读数都将以2的因子增大。由此，采用目标气体基准校正的MOX气体传感器无法在不会出现很大的误差的情况下指示绝对气体浓度。

其次，在高目标气体浓度下运行且之前未见过“清洁空气”的气体传感器会将高目标气体浓度解释为清洁空气并相应调整其基准。由此，气体传感器读数将大大低估实际目标气体浓度，直到气体传感器已使其自身适应“清洁空气”基准为止。

发明内容

因此，本发明要解决的问题是提供一种用于运行气体传感器的方法以及一种允许以高精度识别绝对目标气体浓度的气体传感器。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于运行气体传感器的方法。气体传感器包括由包括金属氧化物或由金属氧化物组成的材料制成的感测元件，该感测元件通常被加热以在材料经受100℃和400℃之间的范围内的温度的情况下变得可运行。为敏感元件选择的材料对目标气体敏感，并且可能对多种目标气体敏感，并且对重新校准气体也敏感。

鉴于许多目标气体在地球上不同位置都没有限定的恒定基准浓度，建议重新校准气体传感器，而不是校准被称为重新校准气体的气体，该重新校准气体不同于目标气体，但是，该气体在地球上许多不同位置处表现出限定的恒定基准浓度，或者相对于气体传感器表现出限定的恒定基准浓度。