一種半導(dǎo)體氣體傳感器低頻溫度調(diào)制檢測方法
【專利摘要】一種半導(dǎo)體氣體傳感器低頻溫度調(diào)制檢測方法，涉及一種針對(duì)半導(dǎo)體氣體傳感器的低頻脈沖加熱溫度調(diào)制檢測方法，解決了現(xiàn)有半導(dǎo)體氣體傳感器恒定加熱條件下傳感器輸出的非線性，選擇性差，抗環(huán)境溫度干擾能力弱等缺點(diǎn)。本發(fā)明針對(duì)半導(dǎo)體氣體傳感器采用周期性脈沖調(diào)制電壓加熱方法，在調(diào)制頻率為0.05?0.5Hz的周期性矩形波信號(hào)、正弦波信號(hào)和三角波信號(hào)的加熱調(diào)制電壓下，半導(dǎo)體氣體傳感器輸出同周期變化的脈沖電阻信號(hào)，通過設(shè)定傳感器輸出信號(hào)波形的幅值比△Ra/△Rg（或△Rg/△Ra）作為傳感器檢測輸出信號(hào)，在低頻溫度調(diào)制范圍內(nèi)被測氣體濃度與傳感器輸出信號(hào)波形的幅值比呈近似線性變化規(guī)律。本發(fā)明適用于半導(dǎo)體氣體傳感器。
【專利說明】
一種半導(dǎo)體氣體傳感器低頻溫度調(diào)制檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體氣體傳感器低頻溫度調(diào)制檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，現(xiàn)有半導(dǎo)體氣體傳感器及其傳統(tǒng)的檢測方法存在非線性、選擇性差和抗環(huán)境溫度干擾能力弱等缺點(diǎn)，制約了半導(dǎo)體氣體傳感器的廣泛應(yīng)用與發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明為解決半導(dǎo)體氣體傳感器及其傳統(tǒng)檢測方法存在非線性、選擇性差和抗環(huán)境溫度干擾能力弱等缺點(diǎn)，提出了一種半導(dǎo)體氣體傳感器低頻溫度調(diào)制檢測方法。
[0004]本發(fā)明所述的一種半導(dǎo)體氣體傳感器低頻溫度調(diào)制檢測方法，該方法的具體步驟為:
步驟一、采用周期性脈沖調(diào)制電壓信號(hào)作為半導(dǎo)體氣體傳感器加熱電壓信號(hào)，調(diào)制電壓信號(hào)波形可調(diào)制為矩形波、正弦波、三角波均可；
步驟二、對(duì)步驟一中三種調(diào)制電壓信號(hào)波形，選擇其中任一種波形信號(hào)作為加熱調(diào)制電壓信號(hào)，設(shè)定加熱調(diào)制電壓頻率范圍為0.05-0.5Hz (周期2-20S )，加熱調(diào)制電壓幅值范圍在為1-5V;
步驟三、在步驟二加熱調(diào)制電壓頻率和幅值條件下，采集半導(dǎo)體傳感器在溫度調(diào)制下輸出電阻信號(hào)，所輸出的電阻信號(hào)為近似三角波周期信號(hào)，周期和頻率與步驟二中所述的加熱電壓周期和頻率相同；
步驟四、對(duì)步驟三中獲得的傳感器輸出電阻信號(hào)波形，提取傳感器溫度調(diào)制下輸出電阻信號(hào)波形峰值R.和谷值Rmin，計(jì)算輸出電阻信號(hào)幅值變化范圍AR( AR=Rmax-Rmin)，獲得空氣中傳感器輸出信號(hào)波形幅值A(chǔ)Ra和被測氣體中傳感器輸出信號(hào)波形幅值A(chǔ)Rg;
步驟五、對(duì)步驟四中獲得的傳感器輸出信號(hào)幅值A(chǔ)Ra和ARg，設(shè)定傳感器溫度調(diào)制輸出信號(hào)的幅值比作為傳感器檢測輸出信號(hào)，如果被測氣體傳感器輸出幅值A(chǔ)Rg>ARa，設(shè)定輸出幅值比為ARg/ARa，如果被測氣體傳感器輸出幅值A(chǔ)Rg〈ARa，設(shè)定輸出幅值比為ARa/八Rg;
步驟六、對(duì)步驟五中設(shè)定的幅值比作為檢測輸出信號(hào)，構(gòu)建傳感器輸出幅值比與氣體濃度關(guān)系曲線，根據(jù)曲線的線性度優(yōu)化確定溫度調(diào)制參數(shù)。
[0005]本發(fā)明所述一種半導(dǎo)體氣體傳感器低頻溫度調(diào)制檢測方法，可廣泛用于半導(dǎo)體氣體傳感器的檢測技術(shù)中，對(duì)傳感器的非線性問題提出良好的解決方法，并且提高了選擇性和抗環(huán)境溫度干擾能力。本發(fā)明所提出的檢測方法具有方法簡單，成本低、易實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0006]圖1是本發(fā)明一種半導(dǎo)體氣體傳感器低頻溫度調(diào)制檢測方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0007]【具體實(shí)施方式】一、結(jié)合附圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述一種半導(dǎo)體氣體傳感器低頻溫度調(diào)制檢測方法，該方法的具體步驟為:
步驟一、采用周期性脈沖調(diào)制電壓信號(hào)作為半導(dǎo)體氣體傳感器加熱電壓信號(hào)，調(diào)制電壓信號(hào)波形可調(diào)制為矩形波、正弦波、三角波均可；
步驟二、對(duì)步驟一中三種調(diào)制電壓信號(hào)波形，選擇其中任一種波形信號(hào)作為加熱調(diào)制電壓信號(hào)，設(shè)定加熱調(diào)制電壓頻率范圍為0.05-0.5Hz (周期2-20S )，加熱調(diào)制電壓幅值范圍在為1-5V;
步驟三、在步驟二加熱調(diào)制電壓頻率和幅值條件下，采集半導(dǎo)體傳感器在溫度調(diào)制下輸出電阻信號(hào)，所輸出的電阻信號(hào)為近似三角波周期信號(hào)，周期或頻率與步驟二中所述的加熱電壓周期或頻率相同；
步驟四、對(duì)步驟三中獲得的傳感器輸出電阻信號(hào)波形，提取傳感器溫度調(diào)制下輸出電阻信號(hào)波形峰值Rmax和谷值Rmin，計(jì)算輸出電阻信號(hào)幅值變化范圍AR( AR=Rmax-Rmin)，獲得空氣中傳感器輸出信號(hào)波形幅值A(chǔ)Ra和被測氣體中傳感器輸出信號(hào)波形幅值A(chǔ)Rg ；
步驟五、對(duì)步驟四中獲得的傳感器輸出信號(hào)幅值A(chǔ)Ra和ARg，設(shè)定傳感器溫度調(diào)制輸出信號(hào)的幅值比作為傳感器檢測輸出信號(hào)，如果被測氣體傳感器輸出幅值A(chǔ)Rg>ARa，設(shè)定輸出幅值比為ARg/ARa，如果被測氣體傳感器輸出幅值A(chǔ)Rg〈ARa，設(shè)定輸出幅值比為ARa/八Rg ；
步驟六、對(duì)步驟五中設(shè)定的幅值比作為檢測輸出信號(hào)，構(gòu)建傳感器輸出幅值比與氣體濃度關(guān)系曲線，根據(jù)曲線的線性度優(yōu)化確定溫度調(diào)制參數(shù)。
[0008]本發(fā)明所述方法有效的解決了半導(dǎo)體氣體傳感器傳統(tǒng)恒定加熱方式輸出信號(hào)存在非線性、選擇性差及抗環(huán)境溫度干擾能力弱等缺點(diǎn)，同時(shí)具有方法簡單、成本低、易操作等優(yōu)點(diǎn)。
[0009]【具體實(shí)施方式】二、本實(shí)施方式是對(duì)【具體實(shí)施方式】一種半導(dǎo)體氣體傳感器低頻溫度調(diào)制檢測方法的進(jìn)一步說明，步驟一所述的傳感器加熱調(diào)制電壓信號(hào)為矩形波、正弦波、三角波，且脈寬比可調(diào)。
[0010]【具體實(shí)施方式】三、本實(shí)施方式是對(duì)【具體實(shí)施方式】一種半導(dǎo)體氣體傳感器低頻溫度調(diào)制檢測方法的進(jìn)一步說明，步驟二所述的加熱調(diào)制電壓信號(hào)頻率范圍為0.05-0.5Hz(周期2-20s)，根據(jù)傳感器差異，加熱調(diào)制電壓頻率在0.05-0.5Hz內(nèi)可調(diào)。
[0011]【具體實(shí)施方式】四、本實(shí)施方式是對(duì)【具體實(shí)施方式】一種半導(dǎo)體氣體傳感器低頻溫度調(diào)制檢測方法的進(jìn)一步說明，步驟二所述的加熱調(diào)制電壓信號(hào)幅值范圍1-5V，根據(jù)傳感器差異，加熱調(diào)制電壓信號(hào)幅值在1-5V內(nèi)可調(diào)。
[0012]【具體實(shí)施方式】五、本實(shí)施方式是對(duì)【具體實(shí)施方式】一種半導(dǎo)體氣體傳感器低頻溫度調(diào)制檢測方法的進(jìn)一步說明，步驟六所述的傳感器輸出幅值比與氣體濃度關(guān)系曲線為近似線性關(guān)系，可根據(jù)線性度優(yōu)化加熱調(diào)制電壓參數(shù)(調(diào)制波形、脈寬比、頻率、幅值)，使傳感器幅值比輸出達(dá)到線性化要求。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種半導(dǎo)體氣體傳感器低頻溫度調(diào)制檢測方法，其特征在于，該方法的具體步驟為: 步驟一、采用周期性脈沖調(diào)制電壓信號(hào)作為半導(dǎo)體氣體傳感器加熱電壓信號(hào)，調(diào)制電壓信號(hào)波形可調(diào)制為矩形波、正弦波、三角波均可； 步驟二、對(duì)步驟一中三種調(diào)制電壓信號(hào)波形，選擇其中任一種波形信號(hào)作為加熱調(diào)制電壓信號(hào)，設(shè)定加熱調(diào)制電壓頻率范圍為0.05-0.5Hz (周期2-20S )，加熱調(diào)制電壓幅值范圍在為1-5V; 步驟三、在步驟二加熱調(diào)制電壓頻率和幅值條件下，采集半導(dǎo)體傳感器在溫度調(diào)制下輸出電阻信號(hào)； 步驟四、對(duì)步驟三中獲得的傳感器輸出電阻信號(hào)波形，提取傳感器溫度調(diào)制下輸出電阻信號(hào)波形峰值Rmax和谷值Rmin，計(jì)算輸出電阻信號(hào)幅值變化范圍AR( AR=Rmax-Rmin)，獲得空氣中傳感器輸出信號(hào)波形幅值A(chǔ)Ra和被測氣體中傳感器輸出信號(hào)波形幅值A(chǔ)Rg ； 步驟五、對(duì)步驟四中獲得的傳感器輸出信號(hào)幅值A(chǔ)Ra和ARg，設(shè)定傳感器溫度調(diào)制輸出信號(hào)的幅值比作為傳感器檢測輸出信號(hào)； 步驟六、對(duì)步驟五中設(shè)定的幅值比作為檢測輸出信號(hào)，構(gòu)建傳感器輸出幅值比與氣體濃度關(guān)系曲線，根據(jù)曲線的線性度優(yōu)化確定溫度調(diào)制參數(shù)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半導(dǎo)體氣體傳感器低頻溫度調(diào)制檢測方法，其特征在于:步驟一所述的傳感器加熱調(diào)制電壓信號(hào)為矩形波、正弦波、三角波，且脈寬比可調(diào)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半導(dǎo)體氣體傳感器低頻溫度調(diào)制檢測方法，其特征在于:步驟二所述的加熱調(diào)制電壓信號(hào)頻率范圍為0.05-0.5Hz(周期2-20s)，根據(jù)傳感器差異，加熱調(diào)制電壓頻率在0.05-0.5Hz內(nèi)可調(diào)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半導(dǎo)體氣體傳感器低頻溫度調(diào)制檢測方法，其特征在于:步驟二所述的加熱調(diào)制電壓信號(hào)幅值范圍1-5V，根據(jù)傳感器差異，加熱調(diào)制電壓信號(hào)幅值在I _5V內(nèi)可調(diào)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半導(dǎo)體氣體傳感器低頻溫度調(diào)制檢測方法，其特征在于:步驟三所述的傳感器輸出電阻信號(hào)為近似三角波周期信號(hào)，周期和頻率與步驟二中所述的加熱調(diào)制電壓信號(hào)周期和頻率相同。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半導(dǎo)體氣體傳感器低頻溫度調(diào)制檢測方法，其特征在于:步驟五所述的傳感器輸出信號(hào)幅值比的設(shè)定，如果被測氣體傳感器輸出幅值A(chǔ)Rg>ARa，設(shè)定輸出幅值比為ARg/ARa，如果被測氣體傳感器輸出幅值A(chǔ)Rg〈 ARa，設(shè)定輸出幅值比為ΛRaMRgo7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半導(dǎo)體氣體傳感器低頻溫度調(diào)制檢測方法，其特征在于:步驟六所述的傳感器輸出幅值比與氣體濃度關(guān)系曲線為近似線性關(guān)系，可根據(jù)線性度優(yōu)化加熱調(diào)制電壓參數(shù)(調(diào)制波形、脈寬比、頻率、幅值)，使傳感器幅值比輸出達(dá)到線性化要求。
【文檔編號(hào)】G01N27/12GK106018497SQ201610562247
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年7月18日
【發(fā)明人】趙文杰, 胡軍, 周真, 施云波, 王暄, 于洋
【申請(qǐng)人】哈爾濱理工大學(xué)