[go: up one dir, main page]

TWI877005B - 測量流體環境中氣體濃度的方法 - Google Patents

測量流體環境中氣體濃度的方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI877005B
TWI877005B TW113118700A TW113118700A TWI877005B TW I877005 B TWI877005 B TW I877005B TW 113118700 A TW113118700 A TW 113118700A TW 113118700 A TW113118700 A TW 113118700A TW I877005 B TWI877005 B TW I877005B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
temperature
sensor
gas sensor
hydrogen
gas
Prior art date
Application number
TW113118700A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202438883A (zh
Inventor
迪倫 托馬斯
蒂姆 霍華德
Original Assignee
美商Ｈ２Ｓｃａｎ公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=72666307&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=TWI877005(B) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by 美商Ｈ２Ｓｃａｎ公司 filed Critical 美商Ｈ２Ｓｃａｎ公司
Publication of TW202438883A publication Critical patent/TW202438883A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI877005B publication Critical patent/TWI877005B/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
    • G01N27/122—Circuits particularly adapted therefor, e.g. linearising circuits
    • G01N27/123—Circuits particularly adapted therefor, e.g. linearising circuits for controlling the temperature
    • G01N27/124—Circuits particularly adapted therefor, e.g. linearising circuits for controlling the temperature varying the temperature, e.g. in a cyclic manner
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
    • G01N27/129—Diode type sensors, e.g. gas sensitive Schottky diodes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
    • G01N27/122—Circuits particularly adapted therefor, e.g. linearising circuits
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/045—Circuits
    • G01N27/046—Circuits provided with temperature compensation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
    • G01N27/122—Circuits particularly adapted therefor, e.g. linearising circuits
    • G01N27/123—Circuits particularly adapted therefor, e.g. linearising circuits for controlling the temperature
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0006—Calibrating gas analysers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
    • G01N33/0011—Sample conditioning
    • G01N33/0016—Sample conditioning by regulating a physical variable, e.g. pressure or temperature
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
    • G01N33/0073—Control unit therefor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
    • G01N33/0027—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
    • G01N33/0036—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector specially adapted to detect a particular component
    • G01N33/005—H2

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)

Abstract

一種使用氣體感測器確定流體環境中的目標氣體濃度的 方法，該方法通過如下步驟提高氣體感測器的測量效率和準確度：在不同溫度下對氣體感測器的電氣特性進行測量、在第一溫度和第二溫度之間的轉換期間進行測量、進行更頻繁的測量、檢測氣體感測器何時達到平衡、使用多個感測器、減少感測器不處於活動狀態的時間、使用各種算法或其任一組合。

Description

測量流體環境中氣體濃度的方法
本發明涉及用於確定流體環境中的氣體濃度的系統和方法。
許多氣體感測器在本領域中是已知的。氣體濃度可以通過觀測感測器的電氣特性(諸如電流、電壓、電容、電阻等)的變化來測量。因此，電阻感測器、電容感測器以及半導體感測器(諸如電晶體或二極體感測器)在本領域中是已知的。
作為特定示例，薄膜PdNi合金電阻器已用於檢測諸如氫氣之類的氣體並測量其濃度。氫氣可溶於PdNi，薄膜PdNi合金的電阻率在暴露於氫氣後增加，並且增加的量與氫氣分壓的平方根成比例。隨著H2濃度的增加，一些氣體感測器(例如具有PdNi晶格的氣體感測器)可能會具有增加的電阻，或改變的電容或半導體的特性。例如，電阻可與PdNi晶格中氫氣的平方根成比例地線性增加，這又與Sievert定律所述的氣態H2壓力有關。
對於給定的應用，氣體感測系統可以設計用於檢測目標 氣體(例如H2)的壓力。但是，除了目標氣體壓力外，可能還有一些因素會影響氣體感測器的測量值。例如，氣體感測器的溫度可能影響測量值。為了解決這個問題，可以使用加熱器以在期望的溫度範圍內維持氣體感測器。除了溫度以外，其他因素也可能影響氣體感測器的測量值，例如施加到氣體感測器的偏置電壓或流體環境的總壓力。由於與老化相關的基線漂移、有害氣體的存在和感測器特性的偏移，這些測量值也容易產生誤差。例如，如果產生了將氫氣的分壓與感測器的電阻相關聯的表(假設電阻與相同的感測器溫度相關聯)，則由於上述示例，隨著時間流逝，這些關聯將不再成立。因此，基於此表的測量值將有誤。該問題的一種解決方案是採用一種在兩個不同溫度下執行校準並執行氣體測量的系統。
非目標氣體，例如O2，也可能影響氣體感測器的測量值。非目標氣體的存在可能以至少兩種方式影響或干擾目標氣體的測量值。首先，由於感測器同時響應目標氣體和非目標氣體，因此感測器讀數可能太高或太低。在這方面，可以將非目標氣體的影響視為目標氣體讀數的偏移量。其次，非目標氣體的存在可能會改變感測器測量目標氣體的方式。例如，非目標氣體可以占據晶格內部或表面上的受體位點。這留下了較少的可用受體位點，從而使感測器對目標氣體的敏感性降低。作為另一個示例，在PdNi氣體感測器中，晶格中氧氣的存在可能會影響感測器的電阻或電容特性。因此，相比晶格不滲透有氧氣的情況，則滲透氧氣的晶 格可能以不同的方式響應氫氣的存在。當氧滲透晶格時，氫的吸附導致形成分子，例如H2O，OH等。這些分子本身可能會影響氣體感測器的電阻或電容特性。
減少非目標氣體的影響的一種嘗試的解決方案可以是在氣體感測器上使用阻擋塗層來過濾這種非目標氣體。但是，這樣的過濾器可能會降低氣體感測器的靈敏度或響應時間。另一種嘗試的解決方案可能是使用多個氣體感測器來專門檢測非目標氣體，以確定並考慮非目標氣體的濃度信息。但是，這樣的解決方案可能是昂貴的和/或引入了額外的系統複雜性。另一種嘗試的解決方案是將氣體感測應用簡單地限制為不包括干擾氣體的應用。漂移問題的解決方案是手動地反復重校準漂移感測器。
由於前述原因，需要一種用於準確且有效地測量氣體濃度的方法和系統，其優點例如，但不限於，減少或消除對所需參考氣體的校準需求，以及保持或超越準確度、響應時間以及對氫氣測量和氫氣監測應用的精確度要求，同時提供連續或最小中斷讀數。
本發明涉及能夠有效且準確地測量流體環境中的氣體濃度或氣體含量的方法和系統。所述方法和系統包括採取以下步驟的設備和技術的使用：在不同溫度下進行測量，在第一溫度和第二溫度之間的轉變期間進行測量，進行更頻繁的測量，檢測氣體 感測器何時達到平衡，使用多個感測器，統計偏移量和漂移量，減少感測器不處於活動狀態的時間，使用算法，或其任一組合。因此，本申請的系統和方法減少或消除了在某些氫氣測量和氫氣監測應用中對定期校準的需要，物理地實現了當前氫氣測量和監測產品的準確度、響應時間和精確度，並且減少或消除了氫氣報告中的差距。
LT:低溫狀態
ELT:低溫狀態終點
HT:高溫狀態
EHT:高溫狀態終點
圖1是本發明的實施方式。
圖2示出了數據中的平衡檢測器標記穩定性點。
圖3A示出了利用兩個氣體感測器的操作原理，其中，多溫度(multi-temp,MT)感測器(在兩個溫度下使用的感測器)可以將校正值向前饋送到單溫度(single-temp,ST)感測器(在一個溫度下使用的感測器)，ST感測器可以將穩定性信息反饋給MT感測器。
圖3B示出了使用雙氣體感測器系統測量氣體濃度的方法的流程圖，其中第一氣體感測器在單個溫度下使用，並且第二氣體感測器在兩個溫度下使用。
圖3C示出了雙溫度感測器操作的狀態機，其中LT是“低溫狀態”，EIT是“低溫狀態終點”，HT是高溫狀態，和EHT是“高溫狀態終點”。
圖3D示出了雙感測器操作的示例。
圖4A示出了暴露於多種氫氣濃度的氣體感測器的電阻測量，其中在整個測試過程中，電阻感測元件的溫度由正弦波調制。
圖4B示出了與圖4A中的電阻測量相關的幅度-頻率響應。
圖4C示出了根據圖4B中幅度-頻率響應的氫氣。
圖4D示出了使用圖4C中的校準表根據圖4B的數據計算出的氫氣濃度。
圖4E示出了使用圖4A和圖4B所示的熱正弦波操作方法在整個氫氣濃度內的測量精確度。
圖5示出了雙感測器操作的原理，其中每個感測器都以MT模式操作，並且溫度轉變錯開，使得一個感測器始終處於活動狀態。
圖6A示出了與在兩個溫度下操作的氣體感測器相關的兩個等溫線，其中每個等溫線由分段校準定義。
圖6B示出了圖6A中所示的兩個等溫線的差异，以及如何查找△R測量值以產生氫氣讀數。
圖6C示出了在相同數據組上的氫氣測量性能的比較。
以下結合附圖闡述的詳細描述旨在作為對本發明的當前優選實施方式的描述，而不意圖代表可以構造或利用本發明的唯一形式。該描述結合圖示的實施方式闡述了用於構造和操作本發 明的功能和步驟順序。然而，應該理解，相同或等同的功能和順序可以通過不同的實施方式來實現，這些不同的實施方式也意圖包含在本發明的精神和範圍內。
本發明涉及用於確定流體環境中的目標氣體濃度(例如流體環境中的氫氣濃度)的系統和方法，其通過測量在至少兩個不同的溫度下的氣體感測器的電氣特性的變化來進行，如在2019年4月5日提交的美國臨時申請62/830,182中所公開的，該申請通過引用整體結合於此。在兩個不同溫度下測量氣體感測器的電氣性質可用於計算氣體濃度，或可用於校準或校正氣體感測器在單個溫度下的電氣性質的測量。優選地，所述系統和方法可以連續地確定氣體濃度而不損害準確度。僅作為示例，系統可以包括如在2015年2月17日提交的申請號為14/624,400的美國專利申請中描述的氣體感測器，該申請通過引用整體結合於此。參考圖1，在一些實施方式中，感測器管包括氣體感測器，該氣體感測器又包括具有氣體電阻器、溫度電阻器和加熱器的管芯，並且兩個氣體感測器連接於每個電子板組。氣體電阻器可以是氫氣電阻器。測量氣體濃度的方法包括如下所述的各種技術，這些技術可以單獨使用或以其任何組合使用，以提高在流體環境中測量氣體濃度的準確度。
雙溫度瞬態氣體計算特徵
一種用於改善流體環境中的氣體濃度測量的方法是，在氣體感測器正在兩個不同溫度之間變化時，通過對氣體感測器的 電氣性質(例如電流、電壓、電容、電阻等)進行動態測量來監測系統響應(感測器的電氣特性(輸出)如何根據感測器溫度和環境條件(輸入)而變化)。該雙溫度操作包括：氣體感測器在第一時間段處於第一溫度下，在第二時間段轉變到第二溫度(第一轉變時間段)，在第三時間段處於第二溫度下，和在第四時間段轉變回第一溫度(第二轉變時間段)。
替代地，氣體感測器可以在第四時間段(第二轉變時間段)轉變到第三溫度。第三溫度可以與第一溫度相同，或者第三溫度可以與第一溫度不同。優選地，如果第二溫度是自第一溫度的溫度上升，則第三溫度是溫度的下降。相反，如果第二溫度是自第一溫度的溫度下降，則第三溫度可以是自第二溫度的溫度上升。因此，溫度的變化可以遵循波形，儘管幅度和周期不必相同。
在轉變時間段期間，氣體感測器的電氣性質也處於瞬態，稱為瞬態電氣響應或簡稱為瞬態響應。例如，氣體感測器可能對變化溫度具有瞬態電阻響應，即使在不穩定的瞬態響應期間，也可以對其進行分析以計算出即時氫讀數。這可以通過分析響應的幅度和/或相位來完成。系統響應可以包括瞬態響應，也可以是不具有瞬態的響應，比如，例如，由於溫度變化導致的Pd感測器的電阻的立即變化，因為任何電阻器都會隨溫度改變電阻。如果Pd感測器包含氫，這也會在Pd感測器中造成不穩定性，然後氫必須緩慢移入或移出晶格以達到新的平衡，這具有次要的時間相關效應。
瞬態電氣響應可能在很大程度上取決於管芯(特別是氫氣電阻器)上的塗層。在管芯的不同元件上(例如，在鈀鎳晶格和環境之間)使用多個塗層/鈍化層。因此，選擇具有對氫氣有滲透性的塗層，以便可以更輕鬆地將瞬態響應用於計算氫氣濃度。塗層干擾了氫氣從被測量物向感測器的運動或從感測器向被測量物的運動，因此塗層增加了延遲(即，增加了時間常數)並影響了瞬態響應。塗層的厚度、塗層的密度以及鬆散或嚴格控制的許多其他參數都會影響該時間常數。轉變時間的延遲或變化可用於幫助確定是否存在氫氣。例如，如果存在氫氣，則氫氣感測器的階躍響應會隨管芯溫度的變化而出現過沖或下沖。由於氫氣平衡，感測器元件(例如，鈀鎳感測器)和周圍的氫氣之間的平衡會被破壞，並且為了使系統達到平衡(即，當測量值穩定時)會花費時間。換句話說，可以達到在晶格中有平衡電阻或穩態行為(例如，假設氫氣分壓和氣體感測器溫度保持恆定，則氣體感測器在給定足夠的時間下將達到的電阻)，並且它是周圍環境中氫氣分壓的函數。環境中氫氣分壓的變化不會立即轉化到晶格，其需要花費時間才能達到基於感測器溫度和塗層介電常數等的新平衡。這個時間可能是幾分鐘到幾個小時。系統達到平衡所需的時間可以控制，並且可以有利地用於環境的測量和分類。例如，感測器中的氫越多，達到平衡的時間就越長。通過校準對已知氫氣濃度的瞬態響應，可以開發用以根據所測量的瞬態響應測量氫氣的模型(例如本文所述的正弦模型)。
重複熱波形特徵
氣體感測器的溫度被保持在恆定的變化狀態，而不是簡單地將感測器的溫度從第一溫度改變到第二溫度。優選地，氣體感測器的溫度可以以被稱為重複熱波形的模式重複地改變。這樣，氣體感測器的電氣特性可以處於對重複熱波形(例如正弦波)的系統響應的恆定狀態中。通過持續監測和測量瞬態響應，可以使用短時傅立葉變換(short-time Fourier transform,STFT)或小波分析來測量瞬態響應的幅度和/或相位。由於氫氣的濃度影響瞬態響應，因此可以使用頻率響應來測量氫氣。該頻率響應包括幅度-頻率響應和相位-頻率響應。與對氫氣濃度的頻率響應的幅度、相位或兩者有關的幾個校準點可用於創建具有插值或回歸函數的表格。幅度-頻率響應是與對激勵的響應的電氣特性相關的頻率頻譜的振幅。相位-頻率響應是與對激勵的響應的電氣特性相關的頻率頻譜的相位。僅作為示例，頻譜可以通過記錄響應的電氣特性的數據來產生，這通過在由採樣總數(窗口長度)定義的一定持續時間下，以一定速率(採樣頻率)對所述數據進行採樣，並使用快速傅立葉變換(fast Fourier transform,FFT)算法以產生離散傅立葉變換(discrete Fourier transform,DFT)進行。在信號的短時間段上執行傅立葉變換的過程稱為短時傅立葉變換(short-time Fourier transform,STFT)。可以基於所需帶寬、頻譜分辨率，處理中的延遲等來選擇樣本頻率和窗口長度。
在傳統的多溫度感測器中，從一個溫度到另一個溫度的 轉變引起了破壞性的瞬態響應，使得在轉變後的一段時間內氫氣測量不準確。計算具有破壞性瞬態響應的氫氣濃度的係數非常困難。在使用重複熱波形方法的系統中，系統始終處於已知且受控的熱瞬態響應的狀態，因此，由於重複熱波形的性質，可以對系統進行表徵。所述系統可以是非線性的，但是當使用重複熱波形進行調制以激勵系統時，瞬態響應的幅度和相位延遲可以與氫氣濃度相關。
優選地，正弦波激勵具有單個頻率，該頻率使得在頻域中系統響應的表徵比包括多個頻率的其他重複波形的表徵在數學上更簡單。已經觀察到對熱正弦波的系統響應是非線性的，因此該響應包含多個頻率。稍後將討論在激勵中使用多個正弦波頻率的方法，但是必須仔細選擇與每個正弦波相關的頻率。相比於對具有多個頻率的激勵的系統響應，仍然優選使系統響應包含來自單個頻率激勵的多個頻率，因為該激勵的每個頻率分量都會在輸出端產生多個頻率響應，導致在響應中的複雜的頻率混合。例如，誘導溫度階躍變化的重複波形將導致系統響應包含理論上無限的正弦波，從而使根據響應計算出的氫氣複雜化。在多個氫氣濃度下，由熱正弦波激發的氣體感測器的電阻響應如圖4A所示。在此示例中，正弦波的周期為8分鐘，並且熱波形的幅度範圍為50℃至150℃。圖4A-圖4D中示出的氫氣濃度是在背景氣體為氮氣的1個絕對大氣壓下的體積濃度。
可以創建模型，以從多溫度系統的基線漂移消除的優勢 中受益，而沒有停機方面的負面影響，其中所述模型利用基於系統響應的校準表，在停機方面的負面影響中，由於溫度轉變引起的瞬態過程中無法精確計算氫氣(或者至少很難做到)。例如，通過使用瞬態響應的STFT，其窗口長度等於重複熱波形的一個周期中包含的樣本的數量，在此示例中，通過使用正弦波(8分鐘)的STFT，可以隨時間測量與激勵的基頻相關的幅度。圖4B示出了基於瞬態響應的該計算的示例，其中，瞬態響應是圖4A所示的電阻響應。然後可以創建將氣體濃度與頻率響應(例如幅度-頻率響應和/或相位-頻率響應)相關聯的傳遞函數或校準表。圖4C示出了基於來自圖4B的幅度-頻率響應數據產生的用於氫氣的校準表。使用該模型(圖4C)，來自圖4B的數據可用於產生氫氣讀數。這在圖4D中示出。
如果基本系統響應發生變化，則該模型的長期準確度可能會受到影響。例如，沉積在感測器上的异物會減慢響應時間，從而有效改變感測器的特性。在沒有任何方法以對此進行補償的情況下，氫氣讀數的準確度將會降低。(參見圖4E所示的在多個氫氣濃度下降低的精確度)。此外，由於溫度轉變而在氫氣計算中沒有間隙，氫氣濃度的變化影響氫氣計算，導致讀數中出現不必要的尖峰，其中所述氫氣濃度的變化與激勵的基頻共享頻率分量。這樣，當發生這些轉變時，增加額外的濾波和/或其他信號處理技術(例如掩蔽氫氣讀數直到環境穩定下來)以最小化或消除這些尖峰可能是有益的。在圖4D中可以觀察到這種效果，其中當施加 的氫氣濃度從一個值轉變到另一個值時，可以看到氫氣讀數中的大峰值。可以使用其他濾波和信號處理(包括掩蔽)來最小化或消除這些尖峰。
對於使用該模型的單感測器應用，存在幾種校正系統響應中的變化(即時間常數的變化)的方法。一種方法是讓終端用戶將氣體(例如，氫氣)的已知分壓施加到感測器上，允許設備產生一些頻率響應，然後使用此數據對現有的頻率響應校準表數學地施加校正值。為了獲得更高的精確度，可以使用其他已知的氫氣分壓重複此操作。假設執行此手動校準將比單溫度感測器頻率更低，以保持氫氣測量性能。另一種方法是允許設備自動或從外部觸發切換到雙溫度操作方法。使用這種方法，可以捕獲準確的氫氣讀數。然後，該設備將切換回熱重複波形，獲取新的頻率響應，並對現有頻率響應校準表數學地施加校正值。一種假設是在整個該過程中感測器所暴露的氫氣的分壓是恆定的。另一種假設是該過程很少地執行，並且在某些應用中將提供比僅使用雙溫度方法的感測器更好的性能。雖然在切換到雙溫度操作方法期間氫氣讀數中仍然可能存在間隙，但是與雙溫度操作方法相比，這些間隙將很少出現，或者會在氫氣讀數中有間隙的可接受時間的情況下觸發。
有幾種減少或消除氫躍遷的影響的方法，其中所述氫躍遷包含感測器響應中的頻率分量。如前所述，當使用幅度-頻率響應校準表(圖4C)時，這些共享的頻率分量會在氫氣計算中引起 較大的誤差(如圖4D所示)。減輕這種影響的一種方法是，如果檢測到氫氣計算中的較大變化，則簡單地掩蔽最終的氫氣計算。不利的一面是讀數中會有間隙，尤其是在感測器周圍的氫氣分壓更加動態的時候。一種替代方法是使用多個正弦波在特定目標頻率、幅度和相位上調制感測器的溫度。最終的重複熱波形由每個正弦波的疊加組成，這意味著該波形被定義為正弦波之和，其中每個正弦波都可以通過其幅度、頻率和相位來描述。對該波形的系統響應由對構成熱波形(輸入)的每個正弦波的系統響應(輸出)的疊加組成。如果熱波形輸入的頻率充分分開(意味著有低頻波形和高頻波形)，則可以使用常見的信號濾波技術(例如帶通或陷波濾波)來區分與每個輸入頻率對應的輸出。為了計算氫氣，每個頻率都有對應的頻率響應校準表。在實驗中發現較低頻率的激勵在氫氣測量中具有更好的分辨率，但與氫躍遷共享更多的頻率分量，導致躍遷期間的誤差更大。如果使用多個頻率，則當通過分析低頻激勵的頻率響應的穩定性來檢測躍遷時，設備可以切換到使用高頻激勵數據。當確定系統再次穩定時，設備將切換回使用低頻激勵數據。
在熱重複波形中使用多個激勵頻率的不利之處是必須保存系統響應的總能量，並在所有產生的頻率之間共享。所產生的對應於每個頻率的頻率響應僅包含單個頻率(單個正弦波)激勵的頻率響應的信號能量的一部分。這降低了最終氫氣計算的信噪比(signal-to-noise ratio,SNR)。可以通過增加熱激勵的溫度變化 (幅度或最高和最低溫度)來增加信號能量。但是，這受到物理因素(材料的最高溫度，環境溫度等)的限制。
僅作為示例，溫度變化的範圍可以從大約30攝氏度到大約180攝氏度。優選地，溫度變化範圍是從35攝氏度到大約180攝氏度。更優選地，溫度變化範圍是從40攝氏度到大約180攝氏度。通過實驗發現，溫度變化(正弦波振幅)越大，使用幅度-頻率響應對氫的敏感性越高。這使得更容易區分氫氣分壓，並在最終計算中產生更低的噪聲。但是，由於感測器對氫的響應是溫度的函數(系統的時間常數隨溫度升高而降低)，因此系統響應會失真。即，當使用熱正弦波激勵感測器時，對恆定的施加氫氣的電阻的相位不是恆定的。在正弦波穀(溫度為最低值)期間，相位延遲增加，而在正弦波峰(溫度為最高值)期間，相位延遲減小。另外，感測器的靈敏度是感測器溫度的函數。這些影響的結果是用於激勵的熱正弦波的失真，該失真由電阻響應中的多個諧波組成。
該系統可以包括控制回路和反饋回路以控制溫度循環。使用正弦波方法時，控制回路不斷跟蹤正弦波形狀的時間波。溫度感測器測量管芯的溫度，並將溫度測量值饋送到數字控制回路中。可以調節加熱器，以便輸出正確的熱量以達到氣體感測器的所需溫度。加熱器可以通過控制器進行控制以使用恆定瞬態，因此可以使用任何波形，包括鋸齒形、方波形或任何隨機波形。
在一些實施方式中，波形的周期可以不固定。在一些多 溫度實施方式中，重複波形不具有固定的周期。在一些雙溫度實施方式中，重複波形可以具有固定的周期，也可以沒有。在一些實施方式中，幅度、相位，波形和周期隨時間可能不一致。雖然正弦波有一些用途，但是如果系統是從加熱器驅動的，並且氫氣感測器所暴露的氣體環境得以測量，則可以使用不同的工具來分析響應。
在線性系統中，當用一個頻率激勵時，輸出僅包含相同的單個頻率。由於本申請的系統是非線性的，所以一個頻率輸入導致多個頻率輸出(響應)。因此，本發明利用純正弦波來誘導氫氣感測器的響應，其幅度、相位將不同，並且可以包含低幅度或低功率的多個頻率，但是所述變化將對氫氣濃度有診斷意義。但是氫氣感測器的基頻將跟隨溫度變化的頻率(系統激勵)，並且它的幅度應與原始波形(驅動波形)有關。由於系統是非線性的，因此還會出現較高頻率的諧波，但是基頻將與溫度調制的基頻(最低頻率分量)匹配。這樣的系統沒有在溫度引起的瞬態過程中無法計算出氣體濃度的間隙。因此，與傳統的氣體感測器不同，在傳統的氣體感測器中，需要幾分鐘在溫度之間進行響應，然後等待一分鐘或更長時間，然後才能產生另一個即時氫讀數，對於正弦波系統，氣體測量是即時的，並且可以連續進行，因為感測器溫度由熱波形連續調制。因此，可以進行連續的氫氣測量。換句話說，與在測量之間有一個小時或更長的間隙的周期性氫氣測量相反，測量是以秒為單位進行的。
一個重要方面是關於在管芯上施加熱波形並觀測氫氣電阻器響應的區別。如果不存在氫氣，則氫氣電阻器的響應可以是驅動波形的時間和頻率的比例複製。幾乎沒有偏移或幾乎沒有失真。如果將氣體感測器放在氫氣環境中，則會看到波形差异。這些差异與穿過塗層的氫氣的時間常數或氫氣感測器達到與其環境平衡的時間常數有關。隨著Pd矩陣溫度的變化，氫氣被迫進入或離開晶格並穿過塗層。可以使用穿過塗層的氫氣的速率以及氫氣電阻與其周圍環境達到平衡的速率。所有這些物理過程都需要時間。它們中的一些非常快，但是其他一些處於用於測量的操作頻率之內。給定一定量的氫氣，感測器的幅度-頻率響應和相位-頻率響應取決於系統行為，這也決定了時間常數。可以基於此信息產生校準表。
具有可以在其中進行氫氣濃度測量的兩個不同溫度允許以最小或沒有漂移量或偏移量的方式進行計算或測量。但是，使用正弦溫度波形，允許在先前討論的環境條件下以漂移量最小或無漂移量的方式即時且連續地讀取氫氣濃度。因此，氫氣濃度的測量值可以即時確定，並且由於對溫度轉變的響應，可以以最小或無間隙的方式確定測量值。在傳統感測器中，在周期結束時確定可靠的測量值，以便使系統有時間達到平衡。在這種情況下，需要一種用於確定感測器是否已達到平衡的裝置。利用正弦波形，在確定氣體濃度測量值之前，不再需要氣體感測器達到平衡。
因此，在一些實施方式中，一種確定流體環境中的目標 氣體濃度的方法包括將氣體感測器暴露於流體環境中，該氣體感測器具有根據目標氣體濃度而變化的電氣特性，調制氣體感測器的溫度，其中調制是以重複熱波形的形式進行，該熱波形誘導電氣特性中的系統響應(例如瞬態響應)，在調制氣體感測器的溫度的步驟期間監測電氣特性，並根據氣體感測器的電氣特性的頻率響應來計算目標氣體濃度。頻率響應可以是電氣特性的幅度-頻率響應，電氣特性的相位-頻率響應，或者電氣特性的幅度-頻率響應和相位-頻率響應。
優選地，重複熱波形是正弦波。在一些實施方式中，通過單頻率正弦波激勵來產生重複熱波形。在一些實施方式中，重複熱波形由多個疊加的正弦波頻率產生，其中每個正弦波頻率具有對應的頻率響應校準表(例如，幅度-頻率響應和/或相位-頻率響應)。多個正弦波包括具有第一組頻率的第一組正弦波和具有第二組頻率的第二組正弦波(其中，每組正弦波均具有頻率響應校準表，例如幅值-頻率響應校準表和/或相位-頻率響應校準表)，其中第一組頻率低於第二組頻率(即第一組中的頻率值或頻率值範圍低於第二組的頻率值或頻率值範圍)，其中目標氣體濃度的計算是基於第一組頻率或第二組頻率中一者的頻率響應(例如，幅值-頻率響應和/或相位-頻率響應)。例如，目標氣體濃度可以是基於第一組頻率響應或第二組頻率響應。換句話說，可以濾除對一組頻率的頻率響應。可以確定低頻波和高頻波之間的截止點，以提高氣體測量或計算的準確度。
可以產生基於系統響應的校準表。優選地，通過將氣體濃度與使用系統響應的短時傅立葉變換測量的頻率響應(例如幅度-頻率響應、相位-頻率響應或兩者)相關聯來產生校準表。使用此表，可以產生氫氣讀數，從而在某些環境條件下精確度不會隨時間降低。
在一些實施方式中，通過向感測器施加氣體的已知分壓來校正系統響應中的偏移量，允許感測器產生第二頻率響應(例如幅度-頻率響應、相位-頻率響應或兩者)，以及基於第二頻率響應來對校準表施加校正值。
在一些實施方式中，校準表可以通過以下步驟校正：允許感測器產生第二頻率響應；改變氣體感測器的操作模式以在兩個溫度下操作；當氣體感測器暴露於流體環境時，將氣體感測器的溫度在第一溫度和第二溫度之間交替地控制，其中氣體感測器的溫度在第一時間段保持在第一溫度，在第二時間段從第一溫度轉變到第二溫度，並在第三時間段保持在第二溫度；在第二時間段和第四時間段期間監測氣體感測器的電氣特性；根據電氣特性計算氣體濃度；和基於第二頻率響應和計算出的氣體濃度來計算校正值。
利用本文所述的系統和方法，可以連續且即時地計算氣體濃度。
平衡檢測器特徵
在一些實施方式中，為了實現準確的氣體濃度讀數，環 境必須穩定，並且感測器系統必須處於平衡狀態。但是，在恆定溫度(上述第一時間段和第三時間段)下花費的時間長度可以基於感測器的平衡狀態來改變。因此，在一個溫度下花費的時間取決於系統和環境達到平衡，這是未知的。傳統系統是基於時間的，並且使用多溫度操作進行自動校準，並且要求與每個感測器溫度相對應的感測器測量值處於平衡狀態以計算準確的校準值，但是尚不清楚系統和環境是否已達到平衡。執行多溫度式自動校準，以產生感測器的電位校準值。如果響應於感測器溫度變化，環境不處於平衡狀態或感測器不處於平衡狀態，則校準值將不準確。因此，必須確定校準結果是否有意義，並根據需要接受或拒絕校準值。換句話說，在獲取感測器測量數據之後，做出關於從感測器測量數據計算的校準值是否準確的部分或全部判斷。如果校準值顯示不準確，則不使用感測器測量數據，並且必須重新嘗試校準。使用這種方法，在很多時候系統已穩定了很長時間，並且多溫度方程式的測量可以比計劃更早地進行。其他時間系統不是很穩定，但是在達到平衡之前就安排了溫度轉換，有效地浪費了獲取測量值的嘗試。使用平衡檢測器時，在一個溫度下進行測量並移至下一個溫度之前，通過首先確定系統和環境是否已達到平衡來消除後感測器測量數據獲取判斷因素，確保了校準值準確和時間不浪費。
當前，系統是否已達到平衡是基於時間的。響應於感測器溫度變化而分配給系統以達到平衡的時間是固定的，並且設置 為使得大多數感測器將有足夠的時間達到平衡。此固定時間基於實驗數據。但是，環境的變化會使讀數不穩定，從而需要更多的時間來使系統穩定，但是當前的實現方式並未嚴格使用此信息。
氣體感測器的加熱元件可以驅動溫度，但是對管芯溫度的調節是通過管芯上的溫度感測器完成的，並且管芯的那部分保持在特定的溫度，儘管它可能不處於與操作的所有部分或階段相同的溫度，但通常它經歷特定的順序。因此，雖然感測器可能在第一時間段處於一個溫度，然後在第二時間段轉到第二溫度，以獲得多溫度系統的全循環並進行測量，但是如果檢測到不穩定性，現有程序可能會更改溫度周期計劃。這樣的不穩定性可能包括環境溫度的大變化或感測器的測量的電氣性質的大變化，所述參數的閾值通過實驗確定。例如，當第一溫度下的第一時間段可以正常地按順序安排時，系統可以在第二溫度下重複第三時間段，以便快速獲取與第二溫度條件相關聯的感測器測量數據。可以執行此操作，以便可以更快地計算自動校準值，而不必經過所有正常計劃的周期(第四時間段轉變到第一溫度，然後在第一溫度回到第一時間段，然後到第二時間段再轉變到第二溫度，然後最終能夠在第二溫度下重複第三時間段)。因此，這些控制點是傳統系統中的固定定時。
然而，更具適應性的平衡檢測器提供了一些獨特的屬性，並有助於消除未知的定時因子。例如，平衡檢測器可以指示氫氣電阻器的狀態。在本發明中，PID型加熱器控制回路被用於改變 感測器的溫度。平衡檢測器響應於溫度變化確定氣體感測器是否已達到平衡，並且平衡檢測器確定已設置感測器的環境是否已達到平衡。確定平衡的方法是基於感測器的物理測量值(例如為加熱感測器提供的溫度、電阻和功率)，以及更高級別的信息(例如使用任何模型計算出的氫氣讀數，以及在模型中產生所述氫氣讀數的參數，其中所述任何模型是感測器使用的)。可以使用諸如濾波或平均，計算方差(或相關指標)等技術對這些屬性進行統計分析和處理。然後可以在捕獲新數據時更新這些指標，以產生其他指標，例如隨時間的變化(一階導數)，隨時間變化的變化(二階導數)等。這些指標的閾值是實驗地確定的，並取決於所需應用的精確度要求。
例如，氣體感測器的管芯的溫度可能正在改變，或者環境的氣體濃度可能正在改變。為了能夠知道感測器是否處於平衡狀態，固件中的例程可以查看上述指標，並基於實驗地確定的閾值，確定感測器是否處於平衡狀態。圖2示出了平衡檢測器確定在氫氣變化以及感測器溫度變化之後感測器何時達到平衡的示例。
因此，在一些實施方式中，一種確定流體環境中的目標氣體濃度的系統和方法包括：將氣體感測器暴露於流體環境中，氣體感測器具有根據目標氣體濃度而變化的電氣特性；當氣體感測器暴露於流體環境時，將氣體感測器的溫度在第一溫度和第二溫度之間交替地控制，其中氣體感測器的溫度在第一時間段保持 在第一溫度，在第二時間段從第一溫度轉變到第二溫度，在第三時間段保持在第二溫度，並且在第四時間段從第二溫度轉變到第三溫度；在第二時間段和第四時間段期間連續監測氣體感測器的電氣特性；當溫度在第一溫度和第二溫度之間轉變時，根據在第二時間段和第四時間段期間測量的氣體感測器的電氣特性中的系統響應(例如，瞬態響應)來計算氣體濃度。為了進一步提高讀數的準確度，系統可以使用平衡檢測器確定氣體感測器是否已達到平衡。
雙感測器特徵
在一些實施方式中，可以並行使用兩個氣體感測器，而不是讓一個氣體感測器改變溫度。在一些實施方式中，每次雙溫度感測器切換溫度時都會中斷從該雙溫度感測器的氫氣讀數。因為它使用了多溫度方程式，所以其精確度不會隨時間降低，但是由於對溫度轉變的響應，它的讀數可能會有間隙。替換地，可以使用單溫度感測器(絕不具有溫度轉變)，該感測器具有即時讀數(例如，在本發明中約為1個樣本/秒的讀數)，但是每當它完成一次溫度循環時(這可能需要每小時一次到每隔幾天一次)，可以從第二感測器獲取真實的氫氣讀數以校正任何基線感測器漂移量。假設單溫度感測器的精確度在雙溫度/多溫度感測器可以給它發送校正值之前不會降低得超出本申請說明書的範圍。
第一感測器在單個溫度下操作(單溫度感測器)，使得它可以不間斷地測量氫氣，而不會中斷。第二感測器使用雙溫度方 法(雙溫度感測器)計算氫氣，使其在第一時間段處於第一溫度下，在第二時間段轉變到第二溫度，在第三時間段處於第二溫度下，然後在第四時間段轉變回第三溫度。第三溫度可以是與第一溫度相同的溫度或不同的溫度。由於第二感測器可以解決隨時間的漂移量(由於不穩定性、氧化、諸如CO或H2S等干擾氣體等引起)，但僅具有間歇性但可靠的氫氣測量值，因此它可以將這些測量值作為校準值傳遞給第一感測器。換句話說，當每次自動校準完成時，信息將從第二感測器前饋到第一“即時”感測器。
圖3A示出了來自雙感測器實施方式的輸出的示例，其中第一感測器(下部曲線)示出了氫氣濃度讀數，第二感測器(上部方波)示出了氣體感測器採用用於校準第一感測器輸出的雙溫度方法的結果。
圖3B示出了說明該過程的流程圖。當該過程開始時，系統確定第一氣體感測器和第二氣體感測器是否處於平衡狀態。如果不是，則系統等待並繼續檢查兩個感測器是否已達到平衡。當氣體感測器達到平衡時，記錄第一氣體感測器(單溫度感測器)的氫氣濃度讀數，同時記錄第二氣體感測器(雙溫度感測器)的電阻(或某個其他電氣性質)。然後確定當氣體感測器最後達到平衡時的時間。如果氣體感測器的最後平衡時間大於預定時間，則任何先前的讀數都將無效。然後，第二氣體感測器切換到另一操作溫度(即，如果先前在第一溫度下操作，則為第二溫度)，並且對確定感測器是否再次處於平衡的步驟的過程進行重複。如果有 來自全循環的有效讀數(第二氣體感測器已記錄了來自兩個溫度中的每個溫度的讀數，並且第一感測器已記錄了與第二氣體感測器的兩個溫度中的每個溫度相關的氫氣讀數)，則校正計算可以開始。首先，計算來自第一氣體感測器的先前讀數的氣體濃度變化(例如，氫氣濃度的百分比變化)。然後，計算與第一感測器的氣體濃度變化相對應的第二氣體感測器的電氣性質(例如，電阻)變化。然後，第二氣體感測器可以基於由第二氣體感測器的溫度變化和第一氣體感測器記錄的氫氣變化引起的電阻變化，來計算與最近的感測器溫度相關的氫氣的濃度。通過雙溫度計算的氫氣濃度被認為比通過單溫度感測器計算的氫氣濃度更準確。單溫度感測器的度數和該讀數之間的差异(如果有)被認為是單溫度感測器的誤差。計算用於抵消單溫度感測器讀數中的該誤差的校正因子，並將其混合到它的氫氣讀數中。將第二氣體感測器切換到其另一操作溫度，然後重複該過程。
如圖3C所示，當第二氣體感測器通過確定平衡檢測器來達到低溫狀態終點(end of a low temperature state,ELT)時，它轉變到高溫狀態(high temperature state,HT)。通過平衡檢測器再次確定高溫狀態終點(end of the high temperature state,EHT)，然後它轉換回低溫狀態(low temperature state,LT)，並重複該過程。
圖3D示出了該過程的實驗數據。該圖包含三組數據：雙溫度感測器的即時氫計算值(MT感測器讀數)，使用雙溫度感測器的多溫度方程式的氫氣計算值(已計算出的)，和單溫度感測器 的即時氫計算值。感測器暴露於多種氫氣濃度(5% H2/N2,2% H2/N2,5% H2/N2，然後1% H2/N2，所有都是在1個絕對大氣壓壓力下)。查看雙溫度感測器的即時氫計算值(MT感測器讀數)，偶爾會看到讀數尖峰。這些尖峰是溫度轉變的結果，並且可能持續幾分鐘到幾小時，這取決於感測器的響應時間、溫度變化的幅度以及Pd晶格中的氫氣。可以看出，雙溫度感測器的多溫度方程式的氫氣計算值(已計算出的)比即時讀數更新的頻率要少得多。讀數的更新只能在雙溫度感測器的溫度狀態終點發生，這在使用上述尖峰作為標記的圖中可以看到。如前所述，從多溫度方程式計算出的氫氣讀數中的這些較不頻繁更新被認為是準確的，並且不會隨著時間而降低。為了從中受益，當更新這些計算值時，它們會被向前饋送到即時單溫度感測器讀數(ST感測器讀數)。為了在氫氣濃度已在兩個溫度(與雙溫度感測器關聯)之間變化時使用多溫度方程式，單溫度感測器必須記錄與多溫度方程式中使用的電阻測量值相關聯的氫氣變化。這在下面的“單溫度感測器反饋特徵”中有更詳細的描述。
因此，在一些實施方式中，一種用於確定流體環境中的目標氣體濃度的系統和方法包括：將第一氣體感測器暴露於流體環境中，該第一氣體感測器具有根據目標氣體濃度而變化的電氣特性；將第二氣體感測器暴露於流體環境，該第二氣體感測器具有根據目標氣體濃度而變化的電氣特性；當第二氣體感測器暴露於流體環境中時，將第二氣體感測器的溫度在第一溫度和第二溫 度之間交替地控制，其中第二氣體感測器的溫度在第一時間段保持在第一溫度，在第二時間段從第一溫度轉變到第二溫度，在第三時間段保持在第二溫度，並且在第四時間段從第二溫度轉變到第三溫度；在第二時間段和第四時間段期間，監測第二氣體感測器的電氣特性；以及根據第一氣體感測器的電氣特性計算目標氣體濃度，其中來自第二氣體感測器的數據被用於校正第一氣體感測器的基線感測器漂移量。優選地，第一氣體感測器在單個溫度下操作。
使用重複熱波形的第二感測器
上述的雙感測器特徵可以與重複熱波形特徵組合，從而利用雙溫度法代替第二感測器，第二感測器可以處於對重複熱波形(例如如前所述的正弦波)的瞬態響應的恆定狀態。第二氣體感測器將校正值傳遞到第一氣體感測器以保持第一氣體感測器被校準。
單溫度感測器反饋特徵
在一些實施方式中，在單溫度感測器、雙溫度感測器或自動校準感測器一起工作的情況下，可以考慮環境的變化。例如，單溫度感測器可以顯示氫氣的變化(如果確實發生了變化)(例如，通過使用電阻測量值和校準表進行測量)，並通過知道該變化並量化該變化，可以計算多溫度校正值。為了使多溫度方程式有效，假設電阻測量值與相同的氫氣分壓所對應的兩個溫度相關聯。即，如果氫氣分壓在兩次測量之間改變，則使用該方程式的氫氣計算 將是不正確的。但是，如果有單溫度感測器，則在雙溫度感測器記錄兩個感測器中每個感測器的電阻的期間內，它可以跟蹤氫氣分壓的變化。如果單溫度感測器檢測到任何變化，則雙溫度感測器可以使用其自身的校準信息來調整電阻測量值之一。“校正後的”電阻值調整為如果氫氣濃度未發生變化時的電阻值。這只能是已知的，因為單溫度感測器可以跟蹤變化，而雙溫度感測器正在響應溫度轉變而無法跟蹤變化。因此，來自其中一個感測器的數據可以用在另一個感測器中，例如第一氣體感測器向第二氣體感測器報告在第一氣體感測器中檢測到的氫氣分壓的變化。
換句話說，雙感測器方法可以與使用雙溫度方法的第二感測器再次使用，但是如果氫氣分壓在第二感測器的第一時間段(溫度1)的平衡狀態和第二感測器的第三時間段(溫度2)的平衡狀態之間變化，則第一感測器可以將氫氣分壓變化的幅度傳遞給第二感測器。可以使用第二感測器的兩個溫度之一對氫氣的敏感性來補償這種變化，從而使第二感測器仍可以以可以消除漂移量的方式執行自動校準。(信息從第一“即時”感測器反饋到第二感測器，即使環境變化，第二感測器也可以完成其自動校準。)下面對此進行了數學描述：設，X 0 =X+C offset
Y 0 =Y+C offset
其中X0和Y0是分別關聯於實際施加的氫氣分壓值X和 Y的ST感測器的氫氣分壓讀數加上偏移量Coffset。另外，X0是當MT感測器處於溫度T2時的讀數，Y0是當MT感測器處於溫度T1時的讀數。
設，R T2=m T2 X+b T2
R T1=m T1 X+b T1
其中mT2和bT2是與T2等溫線相關聯的靈敏度和偏移量，而mT1和bT1是與T1等溫線相關聯的靈敏度和偏移量。另外，設RT2是與溫度T2下的氫氣分壓X相關聯的測量電阻值，設RT1是與溫度T1下的氫氣分壓X相關聯的未知電阻值。
可以將這些與下面的多溫度方程式組合起來求解X，R T2-R T1=m T2 X+b T2-m T1 X-b T1
Figure 113118700-A0305-12-0028-17
最後，設R'=m T1 Y+b T1
其中R'是當施加氫氣濃度Y時，MT感測器在溫度T1下獲得的實際測量電阻值。
獲取ST感測器中的氫氣分壓讀數的差值消除了它的偏移量並得出以下方程式：
a.
Figure 113118700-A0305-12-0028-37
未知數X只能通過已知值求解。也可以使用其他等溫線 以類似方式對它求解。因此，偏移量彼此抵消。
雙溫度雙感測器特徵
在一些實施方式中，可以使用如上所述的兩個感測器，但是兩個感測器都使用雙溫度氫氣測量方法。每個感測器的周期是錯開的或偏移的，使得即時感測器始終處於第一時間段(溫度1)或第三時間段(溫度2)，而另一個感測器處於轉變時間段(第二或第四)，如圖5所示。即時感測器在第一氣體感測器(上部方波)和第二氣體感測器(下部方波)的狀態之間的每次轉換時，在它們之間交替。因此，當一個感測器正在經歷瞬態響應(這更難計算變化的氫)時，另一感測器處於平衡狀態。當兩個氣體感測器讀數的結果合並後，將顯示連續的氣體濃度讀數(底部線條)。
因此，在第一氣體感測器在兩個溫度下操作的一些實施方式中，測量氣體濃度還包括：當第一氣體感測器暴露於氣體時，將第一氣體感測器的溫度在第一溫度和第二溫度之間交替地控制，其中第一氣體感測器的溫度在第一時間段保持在第一溫度，在第二時間段從第一溫度轉變到第二溫度，在第三時間段保持在第二溫度，並且在第四時間段從第二溫度轉變到第三溫度；其中，第一氣體感測器和第二氣體感測器的溫度交錯，使得當第一氣體感測器處於第一氣體感測器的第一時間段或第三時間段時，第二氣體感測器處於第二氣體感測器的第二時間段或第四時間段。換句話說，當第一氣體感測器處於其第一時間段時，第二氣體感測器處於其第二時間段(轉變時間段)，並且當第一氣體感測器處於其 第二時間段(轉變時間段)，第二氣體感測器處於其第一時間段(或第三時間段)。
二階等溫線特徵
在一些實施方式中，可以使用雙溫度法，但是替代使用線條來描述電阻作為每條等溫線上的氫氣的函數，而是使用二階多項式。如下數學地描述，可以去除兩個溫度(c T1和c T2)中的偏移量，其中在給定恆定感測器溫度T1或T2情況下，兩個溫度下的電阻(R T1和R T2)作為氫氣分壓
Figure 113118700-A0305-12-0030-33
的函數是二階函數，每個相應溫度給定三個相應係數，分別為a T1和a T2，b T1和b T2以及c T1和c T2：設，
a.
Figure 113118700-A0305-12-0030-20
b.
Figure 113118700-A0305-12-0030-21
然後，線性減去方程式，
c.
Figure 113118700-A0305-12-0030-22
求解氫氣分壓
Figure 113118700-A0305-12-0030-23
，有兩種解法：
i.
Figure 113118700-A0305-12-0030-25
下面顯示了最接近等溫線操作區域的解法(另一解法導致氫氣分壓計算值為負值或非常大，而與等溫線凹度無關)：
i.
Figure 113118700-A0305-12-0030-26
分段線性等溫線特徵
系統的靈敏度是指氣體感測器的電阻(或其他電氣特性) 如何有效地隨氫氣含量變化。感測器的靈敏度在整個氫氣含量範圍內不一定恆定。當暴露於不同的氫氣含量時，氣體感測器可能具有不同的靈敏度。這樣，基於被測環境的氫氣含量，考慮到變化的靈敏度是有益的。
影響氣體感測器的靈敏度的因素包括感測器的組成(例如鈀/鎳比)和氣體感測器的溫度。感測器中的鈀越多，電阻隨氫氣的變化就越大；因此，增加了氣體感測器的靈敏度。另外，溫度越低，氣體感測器變得越敏感。可以基於產品應用的性能要求確定鈀含量和操作溫度。
可以基於感測器正在測量的氫氣分壓，通過使用兩個等溫線的靈敏度和截距(在給定溫度下，電阻作為氫氣分壓的函數)來使用雙溫度法，假定最佳信息可用。也就是說，在整個氫氣範圍內，對於X0和X1之間的濃度，使用靈敏度和截距A0；對於X1和X2之間的濃度，使用靈敏度和截距A1，等等。
參考圖6A-圖6C，如果△R(RT2-RT1)在區域3中落在△R的範圍內：
Figure 113118700-A0305-12-0031-27
上面顯示的標準多溫度方程式仍然適用，但是值G3_T1、G3_T2、Rbase_3T1和Rbase_3T2都對應於分段表中的特定分段或區域。 如果△R(RT2-RT1)落在不同的區域，則將使用與該區域相關的上述變量。這些變量在校準中確定。
為了確定△R(RT2-RT1)落在哪個區域，可以採用等溫線之差，如圖6B所示。
圖6C顯示了內插等溫線的不同方法的比較，以及對使用分段線性擬合的單溫度感測器的校準表的比較。可以看出，與使用分段線性(如圖6B所示)或二次回歸(二階多項式回歸)相比，對等溫線使用標準線性回歸可能會導致模型中更大的誤差。
分段二階等溫線特徵
本發明的另一個特徵是使用二階多項式等溫線，但是對於不同的氫氣區域使用不同的係數集，如分段線性等溫線中所述。
通用非線性校準特徵
等溫線可以描述為n階多項式、冪函數或類似的非線性函數。這些等溫線的係數對於晶片可以根據基極電阻和靈敏度來確定。在校準過程中，可以使用兩個點(已知的氫氣分壓和電阻)來校準非線性等溫線函數，從而使用線性變換來調整係數以適合這兩個點。
多溫度極限轉變特徵
雙溫度操作需要在第一溫度和第二溫度之間存在顯著溫差，使得溫度狀態之間的轉變時間段誘導氫氣感測器的不期望的瞬態響應，這通常導致測量能力降低，或者最壞的情況是，沒有 測量能力。可替代地，可以在溫度A和溫度A+N之間添加n個溫度狀態，使得一次僅發生很小的溫度升高或降低，從而減小了不期望的瞬態響應的幅度。即，感測器可以在第一時間段處於溫度A，然後在第二時間段轉變到溫度A+1，在第三時間段保持在溫度A+1，在第四時間段轉變到溫度A+2，在第n-1時間段轉變到溫度A+N，並在第n時間段保持在溫度A+N。感測器可以以相反的順序返回到溫度A。假設氫氣可以在每個溫度狀態下以最高的精確度即時計算，並且在轉變狀態期間可能以潛在降低的精確度計算。在雙溫度公式中使用來自溫度A和A+N狀態的測量值來計算去除偏移量後的氫氣。
為了減少不期望的瞬態響應，可以使從一個溫度到下一溫度的步長足夠小，以使任何不期望的瞬態響應都非常小並且持續時間短到實際上沒有中斷的氫氣讀數的程度。
僅作為示例，從第一溫度到第二溫度的主步長可以是大約20攝氏度。為了使氣體感測器進行可靠的測量，必須達到平衡，這可能需要30分鐘。因此，必須經過30分鐘氣體感測器才能再次處於活動狀態。另一方面，如果不是採用20度的完全主步長，而是使用1度的次步長，則需要更少的時間來達到平衡，並且氣體感測器可以在30秒而不是30分鐘後重新處於活動狀態。然後，氣體感測器可以在多個隔開的次步長中執行測量，以接近20度的總主步長，並利用多溫度方程式計算每個次步長下的氫氣濃度。該技術有效地減少了系統處於平衡狀態時無法進行測量的時間， 而不必依賴轉變時間段期間的瞬態響應。
加熱器功率校正特徵
在沒有干擾氣體的環境中，給定恆定的氫氣分壓和感測器的操作溫度，則電阻應保持恆定(由於不穩定性而導致的小漂移除外)。但是，隨著管芯上的環境熱負荷變化(由於環境溫度、流速等)，感測器電阻也會變化。這種電阻變化可以使用用於維持感測器管芯溫度的測量功率來補償。該校正假設電阻調整量與加熱器功率測量值成正比。補償的電阻等於測量電阻加調整量，如下所述：
ii. R comp =R meas -R adj
其中，
iii. R adj =αP
加熱器功率係數α用於補償測量電阻時，會將電阻有效地歸一化為無功率的電阻。
溫度相關的加熱器功率校正特徵
在加熱器功率校正中，加熱器功率係數也是操作溫度的函數。
氫氣相關的加熱器功率校正特徵
在加熱器功率校正方法中，加熱器功率係數也可以是氫氣分壓的函數。
加熱器功率來計算環境溫度特徵
在雙溫度法中，可以測量並記錄在第一時間段(溫度1) 和第三時間段(溫度2)的平衡狀態下加熱管芯所需的功率。假設管芯上的環境溫度和熱負荷是恆定的，則可以使用下面描述的線性函數來計算環境溫度：設，
a.
Figure 113118700-A0305-12-0035-30
是溫度T 1下的管芯加熱器功率
b.
Figure 113118700-A0305-12-0035-31
是溫度T 2下的管芯加熱器功率
c. T env 是未知的環境溫度，低於T 1和T 2
則，
d.
Figure 113118700-A0305-12-0035-28
使用T 1信息來求解，
e.
Figure 113118700-A0305-12-0035-36
或者，完整形式，
f.
Figure 113118700-A0305-12-0035-29
為了說明和描述的目的，已經給出了本發明的優選實施方式和特徵的前述描述。其並非旨在窮舉或將本發明限制為所公開的精確形式。鑒於以上教導，許多修改、變化和組合是可能的。意圖是，本發明的範圍不受該詳細描述限制，而是由申請專利範圍和所附申請專利範圍的等同物限制。

Claims (5)

  1. 一種確定流體環境中的目標氣體的目標氣體濃度的方法，包括：(a)將第一氣體感測器暴露於所述流體環境中，所述第一氣體感測器具有根據所述目標氣體濃度而變化的電氣特性；(b)將第二氣體感測器暴露於所述流體環境中，所述第二氣體感測器具有根據所述目標氣體濃度而變化的電氣特性；(c)當所述第二氣體感測器暴露於所述流體環境時，將所述第二氣體感測器的溫度在第一溫度和第二溫度之間交替地控制，其中所述第二氣體感測器的溫度在第一時間段保持在所述第一溫度，在第二時間段從所述第一溫度轉變到所述第二溫度，在第三時間段保持在所述第二溫度，並在第四時間段從所述第二溫度轉變到第三溫度；(d)在所述第二時間段和所述第四時間段期間，監測所述第二氣體感測器的電氣特性；以及(e)根據所述第一氣體感測器的電氣特性來計算所述目標氣體濃度，其中來自所述第二氣體感測器的數據被用於校正所述第一氣體感測器的基線感測器漂移量。
  2. 如請求項1所述的方法，其中，所述第一氣體感測器在單個溫度下操作。
  3. 如請求項2所述的方法，其中，所述第二氣體感測器處於對重複熱波形的系統響應的恆定狀態。
  4. 如請求項3所述的方法，還包括：所述第一氣體感測器向所述第二氣體感測器報告在所述第一氣體感測器中檢測到的所述目標氣體的分壓的變化。
  5. 如請求項1所述的方法，其中，所述第一氣體感測器在不同溫度下操作，並且還包括：當所述第一氣體感測器暴露於所述流體環境時，將所述第一氣體感測器的溫度在所述第一溫度和所述第二溫度之間交替地控制，其中所述第一氣體感測器的溫度在第一時間段保持在所述第一溫度，在第二時間段從所述第一溫度轉變到所述第二溫度，在第三時間段保持在所述第二溫度，以及在第四時間段從所述第二溫度轉變到第三溫度，所述第一氣體感測器和所述第二氣體感測器的溫度交錯，使得當所述第一氣體感測器處於所述第一氣體感測器的所述第一時間段或所述第三時間段時，所述第二氣體感測器處於所述第二氣體感測器的所述第二時間段或所述第四時間段中。
TW113118700A 2019-04-05 2020-04-06 測量流體環境中氣體濃度的方法 TWI877005B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201962830182P 2019-04-05 2019-04-05
US62/830,182 2019-04-05

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202438883A TW202438883A (zh) 2024-10-01
TWI877005B true TWI877005B (zh) 2025-03-11

Family

ID=72666307

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW109111431A TWI860343B (zh) 2019-04-05 2020-04-06 基於感測器響應時間測量氣體濃度的方法和系統
TW113118700A TWI877005B (zh) 2019-04-05 2020-04-06 測量流體環境中氣體濃度的方法

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW109111431A TWI860343B (zh) 2019-04-05 2020-04-06 基於感測器響應時間測量氣體濃度的方法和系統

Country Status (7)

Country Link
US (2) US12339245B2 (zh)
EP (2) EP4530620A3 (zh)
JP (2) JP7398134B2 (zh)
KR (1) KR102676888B1 (zh)
CN (2) CN114072670B (zh)
TW (2) TWI860343B (zh)
WO (1) WO2020206438A1 (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102456291B1 (ko) * 2020-12-04 2022-10-20 한국과학기술원 가변광조사를 이용한 광활성 가스센서의 가스종 식별방법
EP4151992A1 (en) * 2021-09-20 2023-03-22 Infineon Technologies AG Temperature-regulated chemi-resistive gas sensor
JP7645851B2 (ja) * 2021-10-29 2025-03-14 旭化成エレクトロニクス株式会社 ガスセンサシステム、ガスセンサ校正方法およびガスセンサ校正プログラム
CN114487024B (zh) * 2021-12-31 2023-11-03 河南省日立信股份有限公司 一种基于幂函数的钯合金氢气传感器的校准拟合方法
GB202308069D0 (en) * 2023-05-30 2023-07-12 Univ Tartu Gas sensing apparatus and method
US20250297928A1 (en) * 2024-03-19 2025-09-25 Matrix Sensors Inc. Device for Measuring Multi-Gas Adsorption In Materials
CN119915973B (zh) * 2025-04-03 2025-07-11 四方光电股份有限公司 一种基于多传感器组合的气体检测方法及装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW546476B (en) * 2001-04-06 2003-08-11 Advanced Tech Materials Micro-machined thin film sensor arrays for the detection of H2, NH3, and sulfur containing gases, and method of making and using the same
US20160238578A1 (en) * 2015-02-17 2016-08-18 H2Scan Corporation Method for measuring gas concentrations based on sensor response times
CN106415255A (zh) * 2014-03-02 2017-02-15 麻省理工学院 基于金属碳配合物的气体感测器
CN108431594A (zh) * 2016-02-05 2018-08-21 Msa技术有限公司 在多孔构件中检测阻塞

Family Cites Families (45)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3759083A (en) 1972-04-19 1973-09-18 Atomic Energy Commission Sensing element response time measuring system
SU934281A1 (ru) * 1980-11-18 1982-06-07 Ордена Трудового Красного Знамени Институт Радиотехники И Электроники Ан Ссср Способ определени амплитудно-частотной характеристики световода
EP0092068B1 (de) * 1982-04-15 1986-06-11 Cerberus Ag Alarmanlage für Gase und/oder Dämpfe
JP2867474B2 (ja) * 1989-10-09 1999-03-08 フィガロ技研株式会社 ガス検出方法
DE19628033C1 (de) * 1996-07-11 1997-11-13 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren und Vorrichtung zur Driftkompensation bei chemischen Sensoren
DE19639072A1 (de) * 1996-09-11 1998-03-12 Heinz Prof Dr Kohler Gasanalysegerät mit einem Halbleiter-Gassensor
JPH1183776A (ja) * 1997-09-03 1999-03-26 Figaro Eng Inc ガス検出装置とその設計方法
TW385366B (en) * 1998-06-05 2000-03-21 Nat Science Council Hydrogen-sensitive palladium (Pd) membrane/semiconductor Schottky diode sensor
CA3081228C (en) 2001-09-10 2022-02-15 Meso Scale Technologies, Llc Assay buffer, compositions containing the same, and methods of using the same
JP3974371B2 (ja) 2001-10-19 2007-09-12 シロウマサイエンス株式会社 ポリマーゲル電解質組成物およびその製造法
US7287412B2 (en) 2003-06-03 2007-10-30 Nano-Proprietary, Inc. Method and apparatus for sensing hydrogen gas
US7020562B2 (en) 2003-03-31 2006-03-28 Proton Energy Systems, Inc. Method of monitoring the operation of gas sensor and system therefor
WO2005015175A1 (en) * 2003-08-11 2005-02-17 Senseair Ab A method of compensating for a measuring error and an electronic arrangement to this end
JP4045549B2 (ja) * 2004-02-12 2008-02-13 株式会社デンソー 水素濃度検出装置及び水素濃度検出方法
US7460958B2 (en) * 2004-10-07 2008-12-02 E.I. Du Pont De Nemours And Company Computer-implemented system and method for analyzing mixtures of gases
DE102005009246A1 (de) * 2005-02-25 2006-09-07 Automotive Ag Gasabhängige Signalgewinnung von halbleitenden Metalloxid-Gassensoren
JP4692026B2 (ja) 2005-03-08 2011-06-01 パナソニック株式会社 ガスセンサ
EP1840563B1 (en) * 2006-03-29 2012-07-25 General Electric Company Measuring gas components together with a paramagnetic gas
WO2007117156A1 (en) * 2006-04-07 2007-10-18 Nano Cluster Devices Limited Temperature modulated hydrogen sensing
CN101021474B (zh) * 2006-12-05 2010-09-01 中国科学院安徽光学精密机械研究所 开放式气体多组分监测仪及监测方法
US20080154432A1 (en) 2006-12-20 2008-06-26 Galloway Douglas B Catalytic alloy hydrogen sensor apparatus and process
CN101008612B (zh) * 2007-01-29 2011-02-09 聚光科技(杭州)股份有限公司 一种半导体激光吸收光谱气体分析方法
GB0722574D0 (en) 2007-11-16 2007-12-27 Life Safety Distribution Ag Method of measuring a target gas at low concentration
JP5371268B2 (ja) * 2008-03-14 2013-12-18 三菱重工業株式会社 ガス濃度計測方法および装置
CN201653902U (zh) * 2010-01-30 2010-11-24 山东三泵科森仪器有限公司 光声光谱测定仪
US20120227466A1 (en) * 2011-03-11 2012-09-13 James William Medlin Methods for detection of acetylene on bimetallic sensors
US8265881B1 (en) 2011-10-07 2012-09-11 H2Scan Corporation Techniques for calculating gas concentrations in a fluid environment
DE102012101313A1 (de) * 2012-02-17 2013-08-22 Contros Systems & Solutions Gmbh Vorrichtung zur Detektion eines Partialdrucks und Verfahren zum Betreiben derselben
GB2499842A (en) * 2012-03-02 2013-09-04 Crowcon Detection Instr Ltd Temperature regulated multiple gas sensor
EP2762877A1 (en) * 2013-01-31 2014-08-06 Sensirion AG Calibration of a chemical sensor in a portable electronic device
MX386688B (es) * 2014-02-19 2025-03-19 Mallinckrodt Hospital Products Ip Ltd Sistemas y metodos para compensar a largo plazo la sensibilidad de la deriva de sensores electroquimicos de gas expuestos a oxido nitrico.
CN103868885A (zh) * 2014-03-27 2014-06-18 清华大学 基于复合多次谐波的气体浓度在线测量方法
JP6248211B2 (ja) * 2014-04-14 2017-12-13 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． ガスセンサの温度補償
US10408794B2 (en) 2014-10-30 2019-09-10 Brigham Young University (Byu) Porous resonant sensors
US9638628B2 (en) * 2015-08-27 2017-05-02 General Electric Company Gas analysis system and method
US9459223B1 (en) * 2015-10-13 2016-10-04 King Saud University Method for chemical vapor identification using swelling-based sensors
US20180238822A1 (en) * 2015-10-27 2018-08-23 Industrial Technology Research Institute Gas sensing apparatus and a manufacturing process thereof
TWM527960U (zh) * 2015-10-30 2016-09-01 徐鎮 一種碳氫氣感測器
CN105356938B (zh) * 2015-12-07 2017-09-12 中国科学院上海光学精密机械研究所 幅频调制信号的检测装置
FR3046244A1 (fr) 2015-12-23 2017-06-30 Commissariat Energie Atomique Capteur de gaz a selectivite amelioree et a compacite augmentee
JP6679993B2 (ja) 2016-03-04 2020-04-15 Tdk株式会社 ガス検出装置
EP3465188B9 (en) * 2016-05-27 2022-12-21 Sciosense B.V. Method for determining an absolute gas concentration using a gas sensor arrangement and gas sensor arrangement for determining an absolute gas concentration
WO2018201201A1 (en) * 2017-05-05 2018-11-08 Royal Melbourne Institute Of Technology Multi-gas sensing system
CN107367571B (zh) * 2017-08-15 2023-12-12 江苏师范大学 一种化石燃料燃烧效率检测装置与检测方法
EP3735581B1 (de) 2018-01-05 2022-07-20 Hahn-Schickard-Gesellschaft für angewandte Forschung e.V. Gassensor und verfahren für einen betrieb des gassensors

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW546476B (en) * 2001-04-06 2003-08-11 Advanced Tech Materials Micro-machined thin film sensor arrays for the detection of H2, NH3, and sulfur containing gases, and method of making and using the same
CN106415255A (zh) * 2014-03-02 2017-02-15 麻省理工学院 基于金属碳配合物的气体感测器
US20160238578A1 (en) * 2015-02-17 2016-08-18 H2Scan Corporation Method for measuring gas concentrations based on sensor response times
CN108431594A (zh) * 2016-02-05 2018-08-21 Msa技术有限公司 在多孔构件中检测阻塞

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020206438A1 (en) 2020-10-08
EP3948267B1 (en) 2025-02-19
US12339245B2 (en) 2025-06-24
JP2024020312A (ja) 2024-02-14
EP3948267A1 (en) 2022-02-09
CN119643790A (zh) 2025-03-18
TW202107081A (zh) 2021-02-16
EP3948267B8 (en) 2025-03-26
JP7398134B2 (ja) 2023-12-14
EP4530620A2 (en) 2025-04-02
KR102676888B1 (ko) 2024-06-21
CN114072670B (zh) 2024-12-13
KR20210148249A (ko) 2021-12-07
TW202438883A (zh) 2024-10-01
EP3948267A4 (en) 2022-10-19
JP7645003B2 (ja) 2025-03-13
JP2022528740A (ja) 2022-06-15
EP4530620A3 (en) 2025-04-16
TWI860343B (zh) 2024-11-01
CN114072670A (zh) 2022-02-18
US20250314607A1 (en) 2025-10-09
US20220187230A1 (en) 2022-06-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI877005B (zh) 測量流體環境中氣體濃度的方法
KR102865085B1 (ko) 가스 센서의 작동 및 교정 방법, 및 관련된 가스 센서
US6564633B2 (en) Measurement method and system for a humidity or gas concentration sensor
US20140230519A1 (en) Method for correcting offset drift effects of a thermal measurement device, thermal measurement device and gas flow meter
US10605795B2 (en) Method for measuring gas concentrations based on sensor response times
AU2019205103A1 (en) Evaluation arrangement for a thermal gas sensor, method and computer program product
JP2007507713A (ja) プロセス圧力センサのキャリブレーション
US10451575B2 (en) Gas measurement device and measurement method thereof
US20040267463A1 (en) Electromagnetic flow meter
JP5526411B2 (ja) ガス分析装置
HK40061241A (zh) 用於确定流体环境中的目标气体浓度的方法和系统
HK40123171A (zh) 用於确定流体环境中的目标气体浓度的方法和系统
HK40061241B (zh) 用於确定流体环境中的目标气体浓度的方法和系统
Yadav et al. Investigations on measurement uncertainty and stability of pressure dial gauges and transducers
Armstrong et al. Water Vapor Measurements of Ultra-Pure Gases for Critical Manufacturing Processes
Gutierrez-Osuna et al. 1Texas A&M University, College Station, TX 2North Carolina State University, Raleigh, NC 3Illumina, Inc., San Diego, CA 4Duke University Medical School, Durham, NC
SU304468A1 (ru) Теплоэлектрический вакуумметр
Huang A new method for calibrating hygrometers
Fort et al. Digital correction techniques for accuracy improvement in measurements of SnO/sub 2/sensor impedance
UA46490A (uk) Спосіб самоперевірки датчиків температури та пристрій для його здійснення