用于避免臭氧对气体传感器的影响的系统和方法技术方案

本公开的实施例涉及一种避免臭氧对气体传感器影响的系统和方法。在一些实施例中，一种操作气体传感器的方法包括：设置与MOx传感器接触的加热器的功率以提供低于阈值温度的温度；保持温度低于阈值温度达一段时间以降低与MOx传感器接触的气体样本中的臭氧浓度；增加加热器的功率以将MOx传感器的温度升高到操作温度；在操作温度下从MOx传感器获取电阻数据；以及处理电阻数据以提供与气体样本相关的结果。结果。结果。

【技术实现步骤摘要】
用于避免臭氧对气体传感器的影响的系统和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2019年12月23日提交的美国临时申请序号62/952,841的优先权，该临时申请通过整体引用并入本文。


[0003]本专利技术的实施例涉及位置传感器，并且特别地涉及用于避免气体传感器中的臭氧的影响的系统和方法。

技术介绍

[0004]由于挥发性有机化合物(VOC)的广泛存在以及因此需要针对这些VOC监测空气质量，测量VOC的存在已经变得越来越重要。特别地，室内空气质量(IAQ)可能会受到大量空气污染物的影响，包括来自于烹饪、排气材料、香薰蜡烛、香水和其他化妆品以及废气排放。气体传感器通常可以被用于室内空气质量(IAQ)监测或空气质量监测，包括估计的CO2(eCO2)监测和总挥发性有机化合物(TVOC)。
[0005]已经开发了基于MEMs的传感器，该传感器有望使气体传感器具有较小的尺寸、较少的工艺以及嵌入式信号调节器，以易于使用和集成。这种气体传感器可以允许将气体感测技术集成到包括移动设备、可穿戴设备和物联网(IoT)设备在内的各种设备中，并且不需要专门的经验来操作。这些气体感测技术可以包括加热器元件和金属氧化物(MOx)化敏电阻器。该电路系统控制传感器温度并且测量MOx电导率，MOx电导率是气体浓度的函数。
[0006]通常，MOx电阻器被加热到操作温度。MOx电阻器的电阻对空气中的杂质气体浓度敏感。根据基线的电阻变化，基于气体类型和浓度，并且可以根据所使用的MOx材料和存在的杂质气体的类型而增加或减小。例如，电阻范围在发生氧化性气体(诸如臭氧)的情况下会大大增加，而在暴露于VOC时减小。在臭氧事件期间，电阻增加可能会导致：对期望VOC响应的竞争反应，或者导致基线变化、臭氧事件期间漏报(IAQ/TVOC)、以及臭氧后的错误算法报告(IAQ/TVOC/eCO2)。例如，在与富含臭氧的室外空气进行空气交换期间，可能发生臭氧事件。
[0007]因此，需要针对更耐臭氧事件的气体传感器开发更好的感测设计。

技术实现思路

[0008]在一些实施例中，一种操作气体传感器的方法包括：设置与MOx传感器接触的加热器的功率以提供低于阈值温度的温度；保持温度低于阈值温度达一段时间，以降低与MOx传感器接触的气体样本中的臭氧浓度；增加加热器的功率以将MOx传感器的温度升高到操作温度；在操作温度下从MOx传感器获取电阻数据；以及处理电阻数据以提供与气体样本相关的结果。
[0009]在一些实施例中，一种气体传感器包括：MOx传感器；加热器，与MOx传感器接触；加热器驱动器，被配置为控制加热器；处理器，被配置为从MOx传感器接收电阻数据，控制加热
器驱动器以控制MOx传感器的温度，并且还被配置为执行指令以：设置与MOx传感器接触的加热器的功率以提供低于阈值温度的温度；保持温度低于阈值温度达一段时间以使气体样本中的臭氧浓度降低到阈值浓度以下；增加加热器的功率以将温度升高到操作温度；在操作温度下从MOx传感器获取电阻数据；降低加热器的功率以将温度降低到阈值温度以下；以及处理电阻数据以提供与气体样本相关的结果。
[0010]下面参考以下附图讨论这些和其他实施例。
附图说明
[0011]图1A至图1C示出了可以在其上实现本公开的实施例的气体传感器的各方面；
[0012]图2示出了根据本公开的各方面的用于操作气体传感器的示例过程；
[0013]图3A示出了针对气体传感器的操作的常规温度轮廓；
[0014]图3B和图3C示出了根据本公开的各方面的温度轮廓；
[0015]图4示出了用以测试诸如图1A至图1C所示的气体传感器的测试系统；
[0016]图5示出了使用诸如图3A所示的标准操作在气体传感器中进行的电阻测量；
[0017]图6示出了在标准操作下使用诸如图3A所示的现有算法在气体传感器中进行的空气质量测量；
[0018]图7示出了利用根据本专利技术的实施例的算法的空气质量测量；
[0019]图8A和图8B示出了根据本公开的在运算算法和没有运算算法的的情况下当引入臭氧时气体传感器的电阻测量；
[0020]图9A和9B示出了根据本公开的一些实施例的在运算算法和没有运算算法的情况下在空气质量测量中的臭氧反应；
[0021]图10A至图10C示出了根据本公开的一些实施例的在存在臭氧和VOC期间利用低温算法的气体传感器的操作；
[0022]图11示出了在存在各种臭氧浓度和其他气体的情况下电阻随时间的变化；
[0023]图12示出了根据本专利技术的实施例的操作；以及
[0024]图13示出了与标准算法相比利用本专利技术的实施例的情况下，对臭氧的敏感度。
[0025]下面进一步讨论本专利技术的实施例的这些和其他方面。
具体实施方式
[0026]在以下描述中，阐述了描述本专利技术的一些实施例的具体细节。然而，对本领域技术人员很清楚的是，一些实施例可以在没有一些或所有这些具体细节的情况下实践。本文中公开的具体实施例意在说明而非限制。本领域技术人员可以认识到其他元件(尽管这里没有具体描述)在本公开的范围和精神内。
[0027]该描述示出了专利技术方面，并且实施例不应当被认为是限制性的，权利要求限定受保护的专利技术。在不脱离本说明书和权利要求书的精神和范围的情况下，可以进行各种改变。在某些情况下，未详细示出或描述公知的结构和技术，以免模糊本专利技术。
[0028]根据本专利技术的实施例，具有低温步骤的序列以允许臭氧反应，而其他气体在该温度下不反应。结果，该低温步骤可以大大减少由于臭氧浓度的影响而对气体浓度测量的干扰。根据本专利技术的过程是有利的，因为可以进行实际的测量而无需附加的过滤，或者可以利
用一种算法，该算法可以基于最后的合理电阻值来调节信号，而忽略由于臭氧的存在而导致的高电阻。
[0029]图1A示出了可以在其上实现本公开的各方面的气体传感器100。如图1A所示，气体传感器100包括与加热器104热耦合的金属氧化物(MOx)传感器102。如上所述，MOx传感器102的电导率对各种气体(特别是挥发性有机化合物(VOC))的存在敏感。VOC是指通常由制造、燃烧、除气或清洁材料而产生的一系列高蒸气压和低水溶性的化学物质。这些VOC经常存在健康风险，因此，人们对监测VOC以提供空气质量的测量产生了极大的兴趣。VOC包括例如工业溶剂、燃料含氧化合物、水处理中氯化副产物，并且是石油燃料、液压油、涂料稀释剂、干洗剂和其他这种产品的组分。如上所述，MOx传感器102的电导率取决于在采样气体中这些材料的存在。因此，包括MOx传感器102的气体传感器100可以被配置为检测总VOC(TVOC)，可以被用于估算CO2，并且可以被用于监测室内空气质量(IAQ)。
[0030]然而，MOx传感器102的操作会受到氧化气体的存在、包括臭氧的存在的影响。臭氧的存在会影响空气样本中VOC的检测基线和准确性。本公开的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种操作气体传感器的方法，包括：设置与MOx传感器接触的加热器的功率以提供低于阈值温度的温度；保持所述温度低于所述阈值温度达一段时间，以降低与所述MOx传感器接触的气体样本中的臭氧浓度；增加所述加热器的功率以将所述MOx传感器的温度升高到操作温度；在所述操作温度下从所述MOx传感器获取电阻数据；以及处理所述电阻数据以提供与所述气体样本相关的结果。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述阈值温度在15℃至50℃之间。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述一段时间在0.1秒至100秒之间。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述操作温度是在100℃至500℃之间的单个温度，并且获取电阻数据包括在所述单个温度下测量一个或多个数据点。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述操作温度是在低温与高温之间的温度范围，并且获取电阻数据包括在所述操作温度处于所述范围内的情况下测量一个或多个数据点。6.根据权利要求5所述的方法，其中获取电阻数据包括在所述温度升高和所述温度降低的情况下，测量所述一个或多个数据点。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述结果是以下中的一种或多种：挥发性有机化合物(VOC)的浓度、总VOC(TVOC)的浓度、二氧化碳(eCO2)的浓度和室内空气质量(IAQ)。8.根据权利要求7所述的方法，其中处理所述电阻包括通过神经网络处理所述结果以提供经调节的结果。9.根据权利要求8所述的方法，还包括将所述经调节的结果提供给外部设备。10.根据权利要求1所述的方法，其中臭氧对所述结果的影响被减小。11.一种气体传感器，包括：MOx传感器；加热器，与所述MOx传感器接触；加热器驱动器，被配置为控制所述加热器；以及处理器，被配置为从所述MOx传感器接收电阻数据，控制所述加热器...

【专利技术属性】
技术研发人员：C，
申请(专利权)人：瑞萨电子美国有限公司，
类型：发明
国别省市：