專利名稱：用于檢測兩種或更多氣體種類的方法
用于檢測兩種或更多氣體種類的方法本發(fā)明涉及一種用于借助基于場效應(yīng)的氣體傳感器檢測兩種或者更多氣體種類的方法。
背景技術(shù)：
不同于電阻性的氣體傳感器，基于場效應(yīng)的氣體傳感器的氣敏性不是以氣敏層的電導(dǎo)率的變化為基礎(chǔ)，而是以由氣敏電極產(chǎn)生的電場的變化為基礎(chǔ)。例如場效應(yīng)晶體管-氣體傳感器、半導(dǎo)體二極管傳感器-氣體傳感器、金屬-絕緣體-半導(dǎo)體-氣體傳感器(MIS,英語“metal insulator semiconductor”)或者帶有氣敏電極、對(duì)應(yīng)電極和位于其間的電介質(zhì)的電容結(jié)構(gòu)-氣體傳感器都屬于這種類型的氣體傳感器?；趫鲂?yīng)的氣體傳感器能夠?qū)Χ喾N氣體種類敏感，因?yàn)樵瓌t上許多不同的氣體 種類能夠與基于場效應(yīng)的氣體傳感器的氣敏電極相互作用。在氣敏場效應(yīng)晶體管(ChemFET)的情況下，不同的氣體環(huán)境變化可能導(dǎo)致溝道的電導(dǎo)率的變化并且由此導(dǎo)致從源極流向漏極的電流的變化。氣敏場效應(yīng)晶體管例如在出版物US 5,698, 771中進(jìn)行了描述。為了改變氣體傳感器的氣敏性，使用不同的方式
例如通過改變氣敏電極的結(jié)構(gòu)和組成能夠改變氣體傳感器的敏感性。這例如在出版物“Gas response dependence on gate metal morphology of field effect devices，，，
I.Lundstrom 等人，Sensors and Actuators B 80(2001),第 183 至 192 頁進(jìn)行了描述。通過在氣體傳感器中不同的氣敏元件的組合，于是能夠?qū)崿F(xiàn)針對(duì)確定氣體種類的選擇性。另一方式是在不同的溫度下運(yùn)行氣體傳感器的多個(gè)氣敏元件。這例如在出版物“Modulated operating temperature for MOSFET gas sensorshydrogen recovery timereduction and gas discrimination，，，I. Lundstr5m 等人，Sensors and Actuators B93 (2003)，第276至285頁進(jìn)行了描述。對(duì)此可替選的是，各氣敏元件的運(yùn)行溫度可以改變。于是可以使用不同溫度下不同的敏感性來形成選擇性。傳統(tǒng)上基于場效應(yīng)的氣體傳感器在直流電壓下運(yùn)行。直流電壓大小的改變在此可以對(duì)氣敏性造成影響。這例如在出版物“Influence of gate bias of MISiC-FET gassensor device on the sensing properties”，A. L. Spetz等人，Sensors and ActuatorsB 108 (2005)，第501至507頁進(jìn)行了描述?；趫鲂?yīng)的氣體傳感器傳統(tǒng)上不借助交流電壓運(yùn)行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主題是一種在氣體種類混合物中借助至少一個(gè)、例如基于場效應(yīng)的氣體傳感器檢測兩種或者更多氣體種類的方法，所述氣體傳感器具有氣體電極-對(duì)應(yīng)電極-系統(tǒng)，所述氣體電極-對(duì)應(yīng)電極-系統(tǒng)帶有氣敏電極和對(duì)應(yīng)電極單元，并且其包含以下方法步驟
a)將具有第一頻率的第一交流電壓或者第一交流電流施加到氣體電極-對(duì)應(yīng)電極-系統(tǒng)，在所述第一頻率的情況下氣敏電極對(duì)第一氣體種類是敏感的，并且在氣體電極-對(duì)應(yīng)電極-系統(tǒng)上測量第一所得交流電流或者第一所得交流電壓，并且
由第一所得交流電流或第一所得交流電壓來確定、尤其是計(jì)算第一氣體種類的存在和/或濃度；以及
b)將具有第二頻率的第二交流電壓或者第二交流電流施加到氣體電極-對(duì)應(yīng)電極-系統(tǒng)上，在所述第二頻率情況下氣敏電極對(duì)第二氣體種類是敏感的，并且
在氣體電極-對(duì)應(yīng)電極-系統(tǒng)上測量第二所得交流電流或者第二所得交流電壓，并且由第二所得交流電流或第二所得交流電壓來確定、尤其是計(jì)算第二氣體種類的存在和/或濃度。已證明的是，基于場效應(yīng)的氣體傳感器的氣敏電極對(duì)于待檢測的氣體種類的敏感性強(qiáng)烈地與頻率相關(guān)，其中所述頻率又針對(duì)不同的氣體種類產(chǎn)生不同的效果。該 效應(yīng)使用于本發(fā)明的范圍中，其方式是通過合適的頻率選擇來優(yōu)先地甚至選擇性地測量確定的氣體種類。通過根據(jù)本發(fā)明的方法，可以有利地改善基于場效應(yīng)的氣體傳感器的特性如選擇性、敏感性、響應(yīng)特性和/或穩(wěn)定性。頻率相關(guān)的各氣體種類的測量在此尤其具有的優(yōu)點(diǎn)是，通過合適的頻率選擇，可以補(bǔ)償一種氣體種類相對(duì)于存在于氣體種類混合物中的其他氣體種類的橫向敏感性。這能夠?qū)崿F(xiàn)只借助一個(gè)氣體傳感器來選擇性地證明不同氣體種類，而多個(gè)不同構(gòu)建的氣敏元件不一定是必需的。這一方面節(jié)省了制造成本，尤其是研發(fā)成本，因?yàn)榭梢允∪セ蛘咦钚』M(fèi)事的(通常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)的)材料篩選。此外用于根據(jù)本發(fā)明的方法的氣體傳感器可以簡單地構(gòu)建并且具有長的壽命。通過根據(jù)本發(fā)明的方法，可以確定兩種或者更多種氣體種類，并且針對(duì)每種氣體種類輸出數(shù)據(jù)。然而同樣可能的是，通過根據(jù)本發(fā)明的方法雖然確定兩種或者更多種氣體種類，但其中僅僅輸出少于確定氣體種類的總數(shù)量的數(shù)量的氣體種類的數(shù)據(jù)。尤其是通過根據(jù)本發(fā)明的方法可以確定兩種或者更多種氣體種類，并且輸出一種或者多種、尤其是一種氣體種類的數(shù)據(jù)。例如在方法步驟a)中可以確定兩種氣體種類的總信號(hào)，而在方法步驟
b)中可以確定在方法步驟a)中確定的兩種氣體種類之一的單個(gè)信號(hào)，由此又可以確定和輸出在方法步驟a)中確定的兩種氣體種類的另一種的單個(gè)信號(hào)。對(duì)應(yīng)電極單元不僅可以如在半導(dǎo)體二極管-氣體傳感器、金屬-絕緣體-半導(dǎo)體-氣體傳感器或者電容結(jié)構(gòu)-氣體傳感器(帶有氣敏電極、對(duì)應(yīng)電極以及設(shè)置于其間之間的電介質(zhì)的氣體傳感器)的情況中那樣是對(duì)應(yīng)電極，而且可以如場效應(yīng)晶體管-氣體傳感器的情況中那樣是例如由源極、漏極和設(shè)置于其間的溝道構(gòu)成的電極裝置。通過一個(gè)或者多個(gè)與方法步驟a)和b)類似的方法步驟X)，可以有利地借助氣體傳感器檢測三種或更多種氣體種類。在實(shí)施形式的范圍中，所述方法因此在方法步驟b)之后包括一個(gè)或者多個(gè)方法步驟
χ)將具有另外不同頻率的另外的交流電壓或者另外的交流電流施加到氣體電極-對(duì)應(yīng)電極-系統(tǒng)上，其中在所述另外不同頻率情況下氣敏電極對(duì)另一氣體種類是敏感的，以及測量在氣體電極-對(duì)應(yīng)電極-系統(tǒng)上的另外的所得交流電流或者另外的所得交流電壓，以及
由所述另外的所得交流電流或者另外的所得交流電壓來確定、尤其是計(jì)算所述另一氣體種類的存在和/或濃度。由在施加的交流電壓和相應(yīng)的所得交流電流之間的相移或者由施加的交流電流和相應(yīng)的所得交流電壓之間的相移，可以確定、尤其是計(jì)算物理量如電容、交流導(dǎo)納、介電常數(shù)、相位角、損耗角、耗損系數(shù)、復(fù)阻抗的實(shí)部和復(fù)阻抗的虛部。這些物理量在一頻率下會(huì)由于不同的氣體種類受到不同的影響。例如兩種不同的氣體種類可以在一頻率下同樣地影響第一物理量，然而在相同的頻率下不同地或者完全不影響第二物理量。例如在一頻率下，電容會(huì)由于兩種不同的氣體種類受到影響，而其中所述兩種不同的氣體種類會(huì)不同地影響或者完全不影響交流導(dǎo)納。例如，第一氣體種類可以提高或者降低交流導(dǎo)納，而第二氣體種類對(duì)交流導(dǎo)納沒有影響。于是，由電容可以確定第一和第二氣體種類的總信號(hào)，并且由交流導(dǎo)納可以確定在總信號(hào)中第一氣體種類的份額，這又 能夠?qū)崿F(xiàn)確定、尤其是計(jì)算總信號(hào)中第二氣體種類的份額。此外物理量在不同的頻率下會(huì)受到不同的影響。于是，一種氣體種類在一頻率下會(huì)增大物理量，而在另一頻率下會(huì)降低相同的物理量，并且在又一頻率下對(duì)相同的物理量沒有影響。例如，一種氣體種類在一頻率下會(huì)提高交流導(dǎo)納，然而在另一頻率下會(huì)降低所述交流導(dǎo)納，并且在又一頻率下對(duì)所述交流導(dǎo)納沒有影響。當(dāng)氣敏電極在第一頻率的情況下不只是對(duì)第一氣體種類敏感或者在第二頻率的情況下不只是對(duì)第二氣體種類敏感或者在另一頻率的情況下不只是對(duì)另一氣體種類敏感時(shí)，于是可以特別有利地利用前面描述的行為方式。在另一實(shí)施形式的范圍中，因此由所得交流電流和/或所得交流電壓分別確定、尤其是計(jì)算至少兩個(gè)、例如至少三個(gè)物理量，并且引入到氣體種類的存在和/或濃度的確定、尤其是計(jì)算中。在另一實(shí)施形式的范圍中，由所得交流電流和/或所得交流電壓分別有確定、尤其是計(jì)算至少兩個(gè)、例如至少三個(gè)物理量，所述物理量選自由電容、交流導(dǎo)納、介電常數(shù)、相位角、損耗角、耗損系數(shù)、復(fù)阻抗的實(shí)部和復(fù)阻抗的虛部構(gòu)成的組，并且引入到氣體種類的存在和/或濃度的確定、尤其是計(jì)算中。例如電容和交流導(dǎo)納以及必要時(shí)的氣體電極-對(duì)應(yīng)電極-系統(tǒng)的至少一個(gè)另外的物理量可以被確定，尤其是被計(jì)算，所述物理量選自由介電常數(shù)、相位角、損耗角、耗損系數(shù)、復(fù)阻抗的實(shí)部和復(fù)阻抗的虛部構(gòu)成的組?；蛘唠娙莺蜌怏w電極-對(duì)應(yīng)電極-系統(tǒng)的至少一個(gè)另外的物理量以及必要時(shí)的交流導(dǎo)納可以被確定，尤其是被計(jì)算，所述另外的物理量選自由介電常數(shù)、相位角、損耗角、耗損系數(shù)、復(fù)阻抗的實(shí)部和復(fù)阻抗的虛部構(gòu)成的組?；蛘呓涣鲗?dǎo)納和氣體電極-對(duì)應(yīng)電極-系統(tǒng)的至少一個(gè)另外的物理量以及必要時(shí)的電容可以被確定，尤其是被計(jì)算，所述另外的物理量選自由介電常數(shù)、相位角、損耗角、耗損系數(shù)、復(fù)阻抗的實(shí)部和復(fù)阻抗的虛部構(gòu)成的組。在另一實(shí)施形式的范圍中，因此由所得交流電流和/或所得交流電壓分別至少確定、尤其是計(jì)算氣體電極-對(duì)應(yīng)電極-系統(tǒng)的電容，并且引入到氣體種類的存在和/或濃度的確定、尤其是計(jì)算中。
在另一實(shí)施形式的范圍中，因此由所得交流電流和/或所得交流電壓分別至少確定、尤其是計(jì)算氣體電極-對(duì)應(yīng)電極-系統(tǒng)的交流導(dǎo)納(或交流電阻)，并且引入到氣體種類的存在和/或濃度的確定、尤其是計(jì)算中。在另一實(shí)施形式的范圍中，由所得交流電流和/或所得交流電壓分別至少確定、尤其是計(jì)算氣體電極-對(duì)應(yīng)電極-系統(tǒng)的另一物理量，所述另一物理量選自由介電常數(shù)、相位角、損耗角、耗損系數(shù)、復(fù)阻抗的實(shí)部和復(fù)阻抗的虛部構(gòu)成的組，并且引入到氣體種類的存在和/或濃度的確定、尤其是計(jì)算中。由于環(huán)境參數(shù)如溫度、氣流速率、環(huán)境的氧分壓和絕對(duì)壓力也會(huì)對(duì)氣敏電極的敏感性造成影響，還有利的是，將其引入氣體種類的存在和/或濃度的確定、尤其是計(jì)算中。在另一實(shí)施形式的范圍中因此在方法步驟a)和/或b)和/或χ)中此外至少一個(gè)第一環(huán)境參數(shù)被確定、尤其是被測量，所述第一環(huán)境參數(shù)選自由溫度、氣流速度、環(huán)境的氧分壓和絕對(duì)壓力構(gòu)成的組，并且引入到氣體種類的存在和/或濃度的確定、尤其是計(jì)算中。 通過疊加的直流電壓或者疊加的直流電流，氣敏電極中的電子濃度和因此氣敏電極的敏感性能夠有利地在各頻率下附加地改變。在另一實(shí)施形式的范圍中，因此在方法步驟a)和/或b)和/或χ)中，施加的交流電壓與直流高壓疊加，或者施加的交流電流與直流電流疊加。在另一實(shí)施形式的范圍中，所述至少一個(gè)基于場效應(yīng)的氣體傳感器選自由場效應(yīng)晶體管-氣體傳感器(氣敏的場效應(yīng)晶體管，ChemFET)、半導(dǎo)體二極管傳感器-氣體傳感器、金屬-絕緣體-半導(dǎo)體-氣體傳感器以及電容結(jié)構(gòu)-氣體傳感器(帶有氣敏電極、對(duì)應(yīng)電極以及設(shè)置于兩者之間的電介質(zhì)的氣體傳感器)構(gòu)成的組。例如所述至少一個(gè)基于場效應(yīng)的氣體傳感器可以選自由場效應(yīng)晶體管-氣體傳感器和半導(dǎo)體二極管傳感器-氣體傳感器構(gòu)成的組。尤其是所述至少一個(gè)基于場效應(yīng)的氣體傳感器可以是場效應(yīng)晶體管-氣體傳感器。本方法尤其是對(duì)具有納米結(jié)構(gòu)化的氣敏電極的氣體傳感器有利。這樣的氣敏電極例如在出版物 WO 2008/043781 Al, WO 2008/046785 A2, EP I 978 132 A2 以及 DE 102007 040 726 Al中進(jìn)行了描述。在場效應(yīng)晶體管-氣體傳感器中，氣敏電極可以是柵極并且對(duì)應(yīng)電極單元可以是由源極、漏極以及設(shè)置于兩者之間的溝道構(gòu)成的單元。在另一實(shí)施形式的范圍中，所述至少一個(gè)基于場效應(yīng)的氣體傳感器是場效應(yīng)晶體管-氣體傳感器，其中所得交流電流或者所得交流電壓間接地通過場效應(yīng)晶體管的溝道電流的測量來測量。在另一實(shí)施形式的范圍中，方法步驟a)、b)以及必要時(shí)的方法步驟χ)在不同的時(shí)間在單個(gè)基于場效應(yīng)的氣體傳感器上實(shí)施。尤其是方法步驟a)和b)以及必要時(shí)的方法步驟X)能夠彼此相繼地或者在時(shí)間上彼此間隔地在單個(gè)氣體傳感器上實(shí)施。因此可以有利地僅僅借助一個(gè)氣體傳感器在不同的時(shí)間檢測出不同的氣體種類。在另一實(shí)施形式的范圍中，方法步驟a)、b)以及必要時(shí)的方法步驟χ)至少部分地同時(shí)在多個(gè)基于場效應(yīng)的氣體傳感器上實(shí)施。例如方法步驟a)可以在第一氣體傳感器上實(shí)施，并且同時(shí)方法步驟b)可以在第二氣體傳感器上實(shí)施，并且必要時(shí)方法步驟χ)可以同時(shí)在另一氣體傳感器上實(shí)施。通過這種方式，可以同時(shí)確定多個(gè)氣體。原則上，氣體傳感器在此可以是相同的或者不同的。例如，氣體傳感器可以包括由不同材料構(gòu)成的氣敏電極和/或不同地構(gòu)造，例如選自由場效應(yīng)晶體管-氣體傳感器、半導(dǎo)體二極管傳感器-氣體傳感器、金屬-絕緣體-半導(dǎo)體-氣體傳感器以及電容結(jié)構(gòu)-氣體傳感器構(gòu)成的組。根據(jù)本發(fā)明的方法尤其可以構(gòu)建成用于檢測兩種或者更多氣體種類，例如選自由氧氣、氫氣、氮?dú)?、碳?xì)浠衔?、一氧化碳、二氧化碳、水、氨氣以及氮氧化物如一氧化氮?或二氧化氮構(gòu)成的組，例如在機(jī)動(dòng)車的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中、例如在內(nèi)燃機(jī)的廢氣中。


根據(jù)本發(fā)明主題的其他的優(yōu)點(diǎn)和有利的擴(kuò)展方案通過附圖示出并且在以下的描述中闡述。在此要注意的是，附圖只有描述性的特點(diǎn)而并非旨在以任何形式限制本發(fā)明。其中示出
圖I是用來說明氣體電極-對(duì)應(yīng)電極-系統(tǒng)的電容與交流電壓或交流電流的頻率的相關(guān)性的圖；并且
圖2是用來說明在恒定頻率下電容和交流導(dǎo)納與存在的氣體種類的相關(guān)性的圖。圖I示出了在存在氮?dú)?N2),—氧化氮(NO)和氫氣(H2)的情況下氣體電極-對(duì)應(yīng)電極-系統(tǒng)的電容的頻率相關(guān)的測量。圖I示出了氣體電極-對(duì)應(yīng)電極-系統(tǒng)的電容與施加的頻率和氣體種類強(qiáng)烈相關(guān)。在頻率相關(guān)的測量中使用的基于場效應(yīng)的氣體傳感器在該情況中在頻率為IOOHz時(shí)主要對(duì)氫氣敏感。在IOHz的情況下，所述氣體傳感器附加地對(duì)一氧化氮敏感。由頻率為IOOHz的交流電壓的第一測量的測量結(jié)果和頻率為IOHz的交流電壓的第二測量結(jié)果，因此可以確定氫氣濃度和一氧化氮濃度。因?yàn)闅怏w種類(在該情況中為氫氣和一氧化氮)會(huì)對(duì)其它的測量參數(shù)例如交流導(dǎo)納產(chǎn)生不同的影響，此方法此外能夠通過如下方式改進(jìn)同時(shí)借助電容檢測其他測量參數(shù)，例如交流導(dǎo)納。圖2示例性地示出了一氧化氮、氧氣和二氧化氮在恒定頻率下對(duì)電容和交流導(dǎo)納的影響。圖2示出了一氧化氮在選擇的頻率下既不影響電容也不影響交流導(dǎo)納。而氫氣在選擇的頻率下增大了電容和交流導(dǎo)納。而二氧化氮在選擇的頻率下增大了電容并且減小了交流導(dǎo)納。此外，圖2示出了在氫氣情況下電容改變和交流導(dǎo)納改變具有相同的符號(hào)。而在二氧化氮的情況下，兩個(gè)信號(hào)極性不同。通過結(jié)合這些信息能夠由此推斷所測量的氣體種類。在其他頻率下，測量參數(shù)與各氣體種類的相關(guān)性也可以是不同的。通過在不同頻率下的測量，能夠因此獲得其他信息并且推斷所測量的氣體種類。為了實(shí)施測量，基于場效應(yīng)的氣體傳感器作為測量設(shè)備連接到電壓供給單元，所述電壓供給單元為測量設(shè)備并且由此為氣體傳感器施加預(yù)先給定的頻率的運(yùn)行電壓。電壓供給單元在此被控制設(shè)備控制，所述控制設(shè)備根據(jù)要測量的氣體對(duì)氣體傳感器施加預(yù)先給定的頻率的交流電壓。用于實(shí)施測量的測量程序在此優(yōu)選存儲(chǔ)在控制設(shè)備的存儲(chǔ)設(shè)備中。此外，分析設(shè)備連接到氣體傳感器的端子上，所述分析設(shè)備相應(yīng)地檢測氣體傳感器的測量結(jié)果。在另一實(shí)施形式中，此外在控制設(shè)備或者電壓供給設(shè)備以及測量設(shè)備之間存在接口，由此分析設(shè)備能夠直接地檢測在氣體傳感器上施加的控制信號(hào)的電壓或電流強(qiáng)度以及頻率。
權(quán)利要求
1.一種用于借助至少一個(gè)基于場效應(yīng)的氣體傳感器檢測在氣體種類混合物中的兩種或者更多種氣體種類的方法，所述氣體傳感器具有氣體電極-對(duì)應(yīng)電極-系統(tǒng)，該氣體電極-對(duì)應(yīng)電極-系統(tǒng)帶有氣敏電極和對(duì)應(yīng)電極單元，所述方法包含如下方法步驟 a)將具有第一頻率的第一交流電壓或者第一交流電流施加到氣體電極-對(duì)應(yīng)電極-系統(tǒng)，在所述第一頻率的情況下氣敏電極對(duì)第一氣體種類是敏感的，并且 在氣體電極-對(duì)應(yīng)電極-系統(tǒng)上測量第一所得交流電流或者第一所得交流電壓，并且 由第一所得交流電流或第一所得交流電壓來確定第一氣體種類的存在和/或濃度；以及 b)將具有第二頻率的第二交流電壓或者第二交流電流施加到氣體電極-對(duì)應(yīng)電極-系統(tǒng)上，在所述第二頻率情況下氣敏電極對(duì)第二氣體種類是敏感的，并且 在氣體電極-對(duì)應(yīng)電極-系統(tǒng)上測量第二所得交流電流或者第二所得交流電壓，并且 由第二所得交流電流或第二所得交流電壓來確定第二氣體種類的存在和/或濃度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述方法在方法步驟b)之后還包括一個(gè)或者多個(gè)如下方法步驟 X)將具有另外不同頻率的另外的交流電壓或者另外的交流電流施加到氣體電極-對(duì)應(yīng)電極-系統(tǒng)上，其中在所述另外不同頻率情況下氣敏電極對(duì)所述另一氣體種類是敏感的，以及 測量在氣體電極-對(duì)應(yīng)電極-系統(tǒng)上的另外的所得交流電流或者另外的所得交流電壓，以及 由所述另外的所得交流電流或者另外的所得交流電壓來確定所述另一氣體種類的存在和/或濃度。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其特征在于，由所得交流電流和/或所得交流電壓分別確定至少兩個(gè)物理量并且引入到氣體種類的存在和/或濃度的確定中。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3之一所述的方法，其特征在于，由所得交流電流和/或所得交流電壓分別確定至少兩個(gè)物理量，所述物理量選自由電容、交流導(dǎo)納、介電常數(shù)、相位角、損耗角、耗損系數(shù)、復(fù)阻抗的實(shí)部和復(fù)阻抗的虛部構(gòu)成的組，并且引入到氣體種類的存在和/或濃度的確定中。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4之一所述方法，其特征在于，由所得交流電流和/或所得交流電壓分別至少確定氣體電極-對(duì)應(yīng)電極-系統(tǒng)的電容，并且引入到氣體種類的存在和/或濃度的確定中。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5之一所述的方法，其特征在于，由所得交流電流和/或所得交流電壓分別至少確定氣體電極-對(duì)應(yīng)電極-系統(tǒng)的交流導(dǎo)納，并且引入到氣體種類的存在和/或濃度的確定中。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至6之一所述的方法，其特征在于，由所得交流電流和/或所得交流電壓分別確定氣體電極-對(duì)應(yīng)電極-系統(tǒng)的至少一個(gè)另外的物理量，所述物理量選自由介電常數(shù)、相位角、損耗角、耗損系數(shù)、復(fù)阻抗的實(shí)部和復(fù)阻抗的虛部構(gòu)成的組，并且引入到氣體種類的存在和/或濃度的確定中。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至7之一所述的方法，其特征在于，在方法步驟a)和/或b)和/或x)中此外確定至少一個(gè)第一環(huán)境參數(shù)并且引入氣體種類的存在和/或濃度的確定中，所述環(huán)境參數(shù)選自由溫度、氣流速度、環(huán)境的氧分壓和絕對(duì)壓力構(gòu)成的組。
9.根據(jù)權(quán)利要求I至8之一所述的方法，其特征在于，在方法步驟a)和/或b)和/或X)中，施加的交流電壓與直流電壓疊加或者施加的交流電流與直流電流疊加。
10.根據(jù)權(quán)利要求I至9之一所述的方法，其特征在于，所述至少一個(gè)基于場效應(yīng)的氣體傳感器選自由場效應(yīng)晶體管-氣體傳感器、半導(dǎo)體二極管傳感器-氣體傳感器、金屬-絕緣體-半導(dǎo)體-氣體傳感器以及帶有氣敏電極、對(duì)應(yīng)電極以及設(shè)置于兩者之間的至少一種電介質(zhì)的電容結(jié)構(gòu)-氣體傳感器構(gòu)成的組。
11.根據(jù)權(quán)利要求I至10之一所述的方法，其特征在于，所述至少一個(gè)基于場效應(yīng)的氣體傳感器是場效應(yīng)晶體管-氣體傳感器，其中所得交流電流或者所得交流電壓直接通過測量場效應(yīng)晶體管的溝道電流來測量。
12.根據(jù)權(quán)利要求I至11之一所述的方法，其特征在于，方法步驟a)和b)以及必要時(shí)的X) -不同的時(shí)間在單個(gè)基于場效應(yīng)的氣體傳感器上，或者 -至少部分同時(shí)地在多個(gè)基于場效應(yīng)的氣體傳感器上 被實(shí)施。
13.用于實(shí)施根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法的裝置，帶有測量設(shè)備，所述測量設(shè)備具有氣體電極-對(duì)應(yīng)電極系統(tǒng)，用于對(duì)測量設(shè)備施加交流電流的電壓供給單元，帶有控制單元，其根據(jù)為控制單元預(yù)先給定的測量程序引起對(duì)測量設(shè)備施加預(yù)先給定的電壓或者預(yù)先給定的電流強(qiáng)度以及預(yù)先給定的頻率的交流電，以及帶有分析設(shè)備，用于檢測氣體傳感器的測量結(jié)果。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于借助基于場效應(yīng)的氣體傳感器檢測在氣體混合物中的兩種或者更多種氣體種類的方法，所述氣體傳感器具有由氣體電極與對(duì)應(yīng)電極單元組成的氣體電極-對(duì)應(yīng)電極系統(tǒng)。為了能夠檢測多種氣體種類，施加具有不同頻率的交流電壓或交流電流，由此氣敏電極對(duì)氣體種類是敏感的。所得的交流電流或者所得的交流電壓在此在氣體電極-對(duì)應(yīng)電極系統(tǒng)上被測量，并且由所得的交流電流或者所得的交流電壓來確定氣體種類的存在和/或者濃度。
文檔編號(hào)G01N27/414GK102822667SQ201080066052
公開日2012年12月12日 申請日期2010年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月5日
發(fā)明者D.利默斯多夫, R.菲克斯, D.孔茨, A.馬丁 申請人:羅伯特·博世有限公司