CN102128870A - 二氧化碳传感器和用于产生气体测量值的对应方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于探测二氧化碳的气体传感器，例如用于空调系统中的应用。所述气体传感器基于场效应晶体管结构。其在聚合物基础上具有二氧化碳敏感的材料作为气体敏感的层。该材料具有对空气湿度的横向灵敏度。其通过使用湿度传感器的信号来补偿。

Description

二氧化碳传感器和用于产生气体测量值的对应方法

技术领域

本发明涉及一种用于探测空气的二氧化碳含量的装置。此外，本发明还涉及一种用于产生代表空气中二氧化碳浓度的气体测量值的方法。

背景技术

二氧化碳的探测对于一系列应用是感兴趣的。例如室内空间空气质量的评估、能量有效的控制空调或干净空气的检测。二氧化碳的探测的目的可以是提高舒适性。但是也可以是除了别的之外实现提高的能量节省。

例如，在良好绝缘的建筑物的情况下空调所需能量的几乎一半可以通过针对需求的空调来节省。在此该需求除了别的之外是针对空气的二氧化碳含量。在汽车领域乘客空间的针对需求的通风和空调也是具有优势的。对于空调的降低的消耗的估计值为每100km 0.3l。

在正常的环境条件下二氧化碳在空气中以大约380-400ppm的浓度出现。从该基本浓度出发，用于二氧化碳的传感器必须能够探测直到例如4000ppm的提高的浓度。在此的问题是，二氧化碳分子是线性的、对称的分子并且由此不存在在不同的转换器原理下能够产生传感器信号的电偶极矩。此外，该分子在化学上是非常不活跃的。

因此，用于确定二氧化碳浓度的目前非常成功的方法主要出现在光谱学领域。在此，利用了二氧化碳在特定的波长范围(例如在大约4.3μm的波长情况下)吸收光。由此可以进行二氧化碳浓度的精确和选择性的测量。在此，二氧化碳的化学活性是不重要的。然而，光谱学的缺陷是测量系统的复杂结构和用于分析所测量的光谱所需的极大开销。这最终导致相当大和昂贵的测量系统。

固体传感器(例如半导体气体传感器)避免了光学测量系统的缺陷。它们小，通过批量生产非常便宜地制造并且需要不太复杂的信号分析。然而固体传感器的缺陷是，其有赖于待测量的分子的一定的活性并且却同时要探测具有同样一定活性的所有分子。换言之，固体传感器具有小的选择性。这使得首先用这些传感器来测量较少反应性的物质种类(Spezies)例如二氧化碳是困难的，因为其对碳氢化合物或臭氧的反应通常非常强。

一系列潜在的干扰气体在此是大量的。其包括二氧化氮(NO₂)、一氧化碳(CO)和氢气(H₂)、氨气(NH₃)、乙醇或盐酸(HCl)、一氧化氮(NO)、硫的氧化物(SO_x)、氧硫化碳(Kohlenoxidsulfid，COS)、笑气(N₂O)和氢氰酸(HCN)、水(H₂O)以及有机气体诸如甲烷、乙烷、乙烯、乙炔和其它烃诸如甲醛(CH₂O)。其它干扰气体是胺(NH₂R₁、NH₁R₂、N_R3)、酰胺(RC(O)NH₂、RC(O)NHR’、RC(O)NR’R)、丙烯醛(C₃H₄O)和碳酰氯(COCl₂)、芳香族化合物诸如苯(C₆H₆)、乙基苯、氯苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯和苯酚(C₆H₆O)。此外还有臭氧(O₃)，VOC(挥发性有机化合物)的大类。

这些气体部分地已经进入正常的环境空间中，例如臭氧。其它气体源是燃烧、吸烟、人的活动、使用化学物质例如洗涤剂、暴露的食品或技术设备例如打印机。街道交通甚至天气特性也导致气体的出现。

从H.-E.Endres等人的文章“A capacitive CO₂sensor system with suppressionof the humidity interference”，Sensors and Actuators B 57(1999)，83-87中，已知一种基于电容测量原理的CO₂传感器。在该公开的电容性传感器中使用附加的湿度传感器，以产生湿度信号。

为此，可以使用的电势控制的湿度传感器，例如在EP 1176418A2中公知。电势控制的湿度传感器具有一个气体敏感区域，该气体敏感区域可以独立于湿度而极化。此外，气体敏感区域还具有相对的介电常数，后者取决于湿度。

H.-E.Endres等人的文章中的电容性传感器的缺陷是，需要加热传感器。该加热持续消耗能量。此外，传感器的相对于室温升高的温度还影响与周围气体的相互作用的动力学，换言之，也就是相对于不太强地或较强地被加热的其它传感器，相对目标和干扰气体的横向灵敏度(Querempfindlichkeit)改变。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种可以进行二氧化碳探测的气体传感器。另一个要解决的技术问题是，提供一种用于产生代表了空气中二氧化碳浓度的气体测量值的方法。在此，特别是要分别以足够的方式补偿环境变量对测量信号的影响。该技术问题通过具有本发明特征的装置解决。该技术问题还通过一种具有本发明特征的方法解决。

按照本发明的用于探测二氧化碳含量的装置具有用于输出气体测量值的至少一个气体传感器。气体传感器具有例如以气体敏感层形式的气体敏感材料。这样构造气体敏感材料，使得其对二氧化碳作出响应。换言之，在周围空气中的二氧化碳浓度改变时，气体测量值改变。在此合适的是，在特别是50ppm的CO₂浓度变化的情况下可以测量该改变，也就是该改变大于信号噪声。在另一个例子中，同样足够的是，在500ppm的CO₂浓度变化的情况下可以测量气体测量值的改变。按照本发明，在气体传感器中通过分析材料的逸出功产生气体测量值。

在此提到的是空气中二氧化碳或水的浓度。其也被理解为通常的气体敏感材料的测量方式，在该测量方式中不测量气体的相对量，而是绝对的存在，即，气体的分压力(Partialdruck)。也就是说，气体测量值合适地取决于二氧化碳和水的分压力。

按照本发明，此外，还设置至少一个用于输出湿度测量值的湿度传感器。最后还设置分析装置，其构造为在使用湿度测量值的条件下用于校正气体测量值。在此合适地这样构造分析装置，使得所述校正导致，空气湿度的改变对气体测量值的影响被减小。

按照本发明，气体敏感材料具有伯氨基(R-NH₂，R＝基团(Rest)，例如烷基(Alkylrest))。该伯氨基在室温下在存在CO₂的情况下形成可逆地加载的物质(形态)(例如碳酸氢盐和氨基甲酸盐)，其导致逸出功的明显改变。具有伯氨基的材料显示对二氧化碳的分压力的改变的明显可逆的反应。同时其显示，相对于一定的干扰气体诸如NO₂、挥发性烃或溶剂，横向灵敏度不大。

但是在测量中令人惊奇的是，基于对具有伯氨基的材料的逸出功测量的CO₂传感器，除了别的之外，响应于空气湿度，并且比对许多其它干扰气体更强地响应。这点之所以是不期望的，是因为在许多通常使用的层材料对于逸出功测量虽然出现横向灵敏度，但是对于水很少出现。例如铜酞菁(Kupferphtalocyanine，CuPC)、铅酞菁(Bleiphtalocyanine，PbPC)或其它酞菁染料(Phtalocyanine)、氧化镓(Galliumoxid，Ga₂O₃)、铂(Pt)和氮化钛(Titannitrid(TiN))。

对于在伯氨基情况下触发改变的逸出功的干扰气体，又存在明显的候选者。即空气以改变的浓度包含与伯氨(...-NH₂)强烈反应的气体，诸如二氧化氮(NO₂)、醇(R-OH)、一氧化氮(NO)、臭氧(O₃)、氢气(H₂)、一氧化碳(CO)、氨气(NH₃)、盐酸(HCl)、氢氰酸(HCN)、硫的氧化物(SO_x)、氧硫化碳(COS)、笑气(N₂O)和有机气体。

在此，水对测量结果的影响没有其它源对测量结果的影响那么清楚。测量结果由于温度改变、污染以及在信号分析中的不完整性、零点漂移和滞后现象(即与前面的一系列测量的偏移(Vorbelastungen))而类似地并且不是立即不同地改变。由此，空气湿度的令人吃惊的确定效果在一系列测量期间甚至没有被发现。

湿度传感器可以被构造为，测量相对的空气湿度。其还可以被构造为，测量绝对的湿度。这点例如在使用光学的测量方法的情况下是这样。对于结构的紧凑性，其是具有优势的，例如基于聚合物的湿度传感器。这些以及其它湿度传感器测量如下的值，该值不是明确是绝对的或相对的湿度并且由此借助温度测量值被校正，以确定相对的或绝对的值。湿度传感器本身合适地不响应于或仅很少地响应于二氧化碳。

在按照本发明的用于产生代表了空气中的二氧化碳浓度的气体测量值的方法中，通过借助至少一个气体传感器对材料的逸出功的分析来产生气体测量值，其中气体测量值受到二氧化碳的存在的影响。此外由至少一个湿度传感器产生湿度测量值。此外，在使用湿度测量值的条件下这样校正气体测量值，使得空气湿度对气体测量值的影响至少被减小。

特别具有优势的是，气体测量值对10％左右的相对的空气湿度的改变的反应，具有对1000ppm左右的二氧化碳的浓度改变的反应的强度的至少5％，特别是至少10％或在另一个例子中至少20％。

作为气体传感器的结构，场效应晶体管结构是特别具有优势的。基本的场效应晶体管结构在电子组件中是公知的，即，具有漏极和源极和与栅极相邻的导电沟道。具有场效应晶体管结构的气体传感器的特别之处是，相邻于导电沟道设置气体敏感材料。由此气体敏感材料中的电改变影响沟道中的导电性。

基于逸出功改变或接触电势测量(Kontaktpotentialmessungen)的气体传感器(例如借助气体敏感的场效应晶体管)的工作原理，基于如下物理事实：在材料表面吸附的气体分子或者作为永久的偶极呈现或者感应出偶极。然后利用气体覆盖的材料的逸出功以在表面上在偶极层上的电势跳变改变。该电势改变可以被耦合到场效应晶体管的栅极电压，其中在恒定的电流的情况下可以使用门槛电压(Einsatzspannung)的改变作为测量参数。

通过将气体敏感材料直接涂覆到栅极，可以实现这样的场效应晶体管结构。在这种情况下，可以按照微机械制造来大量制造传感器。在此具有优势的是，气体敏感材料或者做得非常薄，或者构造为气体可通过的，以便实现气体反应对导电沟道的尽可能大的电效应。

特别具有优势的是，GasFET构造为在气体敏感层和场效应晶体管结构的导电沟道之间具有空气隙。其中在晶体管的栅极和沟道区域具有小的空气隙(0.5-5μm)的气体场效应晶体管(GasFET)的实现，是将具有气体敏感材料的栅极的面向空气隙的面，例如进行涂层。在敏感层上通过由气体引起的电极逸出功的改变，形成以典型的10-100mV数量级的附加电势，其作为附加的栅极电压作用于晶体管。

一种特别具有优势的结构是GasFET、特别是具有包括伯氨基的气体敏感层的混合GasFET。因为逸出功的读出允许在室温下的运行。由此不仅节省了加热传感器的能量，而且还可以从一开始就简化了结构，因为不需要加热器。

此外具有优势的是，气体敏感材料具有一种聚合物。基于聚合物的气体敏感层对空气湿度的横向灵敏度的强度取决于信号的读出方式。在从公知的电容性传感器到借助逸出功(特别是借助GasFET)的读出的过渡中，除了在室温下测量这一令人吃惊的和极大的优点之外，还得到改变的横向灵敏度。因此对空气湿度的灵敏度在借助逸出功的读出的情况下(例如在GasFET中进行的)令人吃惊地强。

特别具有优势的是，分析单元被构造为，在校正气体测量值时考虑温度信号。附加地，还可以在校正湿度信号的情况下考虑温度信号。由此可以减小环境温度对测量的影响。

结合在或接近室温下(即例如在小于50℃的温度下)被运行的传感器，这点是特别具有优势的。在此，当环境温度改变时，一般地，但是在室温下运行的情况下自然是最突出地产生装置(即传感器)的温度的改变。换言之，未加热的传感器经历室温的波动，这带来吸附特性、化学平衡等的改变和由此引起的对传感器的输出信号的影响。

能够在室温下被运行的传感器，例如是基于FET的气体传感器，其具有包括伯氨基的基于聚合物的气体敏感层。由此对其特别要考虑温度校正。

按照本发明的一种优选实施方式，该装置具有用于产生温度信号的温度传感器。温度传感器可以简单并且预先制成地获得。同样容易的是，微机械地产生温度传感器，例如作为具有薄层结构的电阻温度计或作为温度敏感的二极管或甚至作为温度敏感的FET。由此例如可以实现具有气体传感器并且优选还具有湿度传感器的单块集成，这导致特别小的和有利的结构形式。一种类似的具有优势的可能性是，设置湿度传感器，其本身已经产生温度信号并且一起使用该温度信号，也就是例如提供给分析单元。

但是，在一种优选的替换中还可以，替代或除了温度传感器，设置用于加热气体传感器和/或湿度传感器的部件。由此例如可以进行加热。如果例如将其限制并且调整到50℃或40℃，则传感器自动地基本上不取决于环境温度。同时还可以将加热部件构造为，共同完成温度信号的确定功能。此外，例如采用以曲折

形式的薄或厚层加热器。一种可能性在于，将为保持预先给出的温度所需的热功率作为用于环境温度的度量。如果需要更多的热功率，则热消散(Waermeabtransport)更大，即，或者传感器暴露在空气流中或者天气更冷。在外壳中阻止(unterbunden)空气流，使得该影响可以被排除。

最后用于产生温度信号的另一种替换在于，借助加热部件将气体传感器和/或湿度传感器暴露于不同的温度中。然后，分析装置合适地构造为，使得其从气体传感器和/或湿度传感器的反应中推导出环境温度。

为了能够平衡压力的影响，在本发明的另一种实施方式中设置压力传感器。空气压力例如可以通过在海平面上的高度和通过天气影响改变。特别具有优势的是，将压力传感器与气体传感器和/或其它现有的传感器单块地实现，即，在一个共同的基底上制造。

可以将空气湿度对气体测量值的影响划分为两种效应。第一效应相应于气体敏感材料作为湿度传感器会具有的功能。其完全不依赖于二氧化碳的存在。其在图2中示出。从30％的r.h(相对空气湿度)到0％的r.h.的更替是一种极端情况，然而同样在图2中示出的在10％的r.h和60％的r.h.之间的更替可能出现，并且在该传感器层中产生传感器信号，其大于在从400到4000ppm CO₂的更替的情况下的有用信号。两个信号以近似线性形状重叠。在此要注意，三个测量的传感器响应(图3a、b、c)不可以直接地互相比较，因为对于这些测量使用了不同的传感器层厚度。

第二个效应在于，对CO₂的测量效果的参数分别大约取决于主要的空气湿度，即，通过例如100ppm的二氧化碳的浓度改变引起的信号取决于水的分压力。因此，在30％的空气湿度的情况下100ppm的二氧化碳的浓度改变例如产生10mV的电信号的改变，而在70％空气湿度的情况下的相同的浓度改变产生13mV的电信号改变。在此，已经考虑了并且校正了40％的空气湿度的差，其本身例如产生40mV的信号改变。即，当上面解释的第一个效应完全被校正时，剩下第二效应并且同样可以被校正，以提高二氧化碳测量的精度。

在本发明的一种优选实施方式中，校正了第一效应。这例如可以结合图表地存在的校正值来进行。还可以，分析地利用存储的系数来进行校正。

对于测量的精度特别具有优势的是，附加地校正第二效应。即在此不仅计算出气体测量值的通过湿度影响的偏差，而且附加地还计算出来自于二氧化碳的其余的气体测量值，根据该气体测量值校正湿度。这同样例如可以结合图表地存在的校正值来进行。也可以，分析地利用存储的系数来进行校正

如果在一种示例性实施例中在微处理器中有足够的存储空间，则可以一起校正两种效应，例如通过将值的二维表进行存储。该表结合气体测量值和湿度测量值提供一个对于二氧化碳的浓度的对于两种效应校正了的值。

具有优势的是，考虑湿度传感器和气体传感器的不同响应时间的影响。这例如可以通过如下来进行，即，检查，气体测量值的和/或湿度测量值的时间上的改变是否超过一个可确定的阈值，并且在这种情况下在过去了确定的等待时间之后才考虑气体测量值。因此，例如可以在强的信号改变的情况下，通过窗等的打开，保持一个2分钟的等待时间，并且之后才又作为可靠的来估计其它测量值。然后，在等待时间内的测量值被合适地丢弃。

在此具有优势的是，这样处理气体测量值和/或湿度测量值，使得在确定时间上的改变时不考虑不是由气体浓度的波动所导致的信号波动。为此例如可以形成最后三个、五个或其它数量的测量值的平均值。只检验该形成的平均值的时间上的改变。用于得到时间上的改变的更好值的其它方法，是对测量值滤波。该滤波可以模拟地进行，例如在传感器附近(sensornah)通过模拟的电子组件进行。在此例如可以使用一阶或二阶或其它阶的滤波器。从微处理器的角度看，模拟的滤波优选地用于无源地处理测量值，即，无需微处理器方面的其它开销，在后面数字化的测量值已经被改善。

但是也可以数字地进行该滤波。为此例如在微处理器中处理数字化的测量值，以实现滤波。在此在处理时较大的灵活性是可能的，因为首先不变地提供测量值。

还可以在分析装置中存储，气体敏感材料的响应特性与各个呈现的湿度水平的关系。然后根据湿度测量值分析气体测量值的出现的变化。例如在小的湿度的情况下首先较强地分析气体测量值的变化并且然后根据对于气体测量值的响应的存储的时间常数相应地取消加强的分析。该响应特性例如可以根据具有取决于湿度的时间常数的指数函数来良好地描述。在改变的情况下按照反指数函数取决于时间地加强地分析气体测量值，以便在单倍的或多倍的时间常数之后又取消该加强的分析。在此具有优势地使用指数函数，其绝对值趋于零，即，如下形式的函数

$K=K_F\·e^{-(t-t_0)/T_F}$

在此，

K是用于校正气体测量值的校正值

K_F是取决于湿度的前因子(Vorfaktor)

T_F是取决于湿度的时间常数

t-t_O是自从响应特性的校正的开始以来过去的时间

在这种情况下，K随时间自动地趋于零。这意味着，随着时间消逝，校正本身变弱。这是有意义的，因为在气体测量值中的错误通过随时间的不同快的响应同样变小并且在过去足够长的时间的情况下完全消失。

在本发明的一种实施方式中还可以的是，分析装置(例如微处理器)在校正响应特性时一起考虑温度。

附图说明

以下借助附图详细解释本发明。其中，

图1示出了作为SGFET的二氧化碳传感器的结构，

图2示出了用于二氧化碳的AMO/PTMS层的测量结果，

图3示出了用于CO₂和水的AMO/PTMS层的测量结果，

图4示出了具有基线的湿度补偿的AMO/PTMS层的测量结果，以及

图5示出了对于二氧化碳测量信号的湿度依赖性的聚合物层的测量结果。

具体实施方式

图1示出了按照本发明的结构的例子的气体敏感的FET的基本结构。其包括CMOS晶体管1，具有源极8和漏极9。在此，以CMOS晶体管1形式的FET结构按照flip-chip技术(倒装芯片技术)被安装在具有印刷电路4的陶瓷基底5上。这例如可以借助导电粘合剂(Leitklebstoffe)2进行。气体敏感的层7局部地涂覆在陶瓷基底5上并且与印刷电路4相应地接触。气体通道是在门(Gate)和CMOS晶体管之间的空气隙6。陶瓷基底5用作气体敏感的层的载体并且同时用作整个传感器结构的载体，从而在该例子中不需要嵌入到一个传感器基座中。在该陶瓷基底5上可以安装插头3，从而电子元件例如可以被直接插入到单线的插头连接。替换地，还可以有其它实施方式，例如，实施为SMD组件(表面安装设备)。

第一传感器(图2示出了其测量结果)具有所谓的AMO/PTMS层，作为传感器层。该材料系统也被称为杂聚硅氧烷(Heteropolysiloxan)，因为此处该材料由两个不同的初始硅烷(Ausgangssilanen)形成。为了制造该层，将氨基丙基三甲氧基硅烷(Aminopropyltrimethoxysilan)(AMO)和丙基三甲氧基硅烷(Propyltrimethoxysilan)(PTMS)溶解在甲醇中。将溶液在玻璃烧瓶中在加入少量水的条件下在回流下煮3个小时。将形成的溶液在冷却后借助旋转涂覆处理(spin-coating-prozess)涂覆在基底(例如利用金涂层的Al₂O₃陶瓷)上并且在炉中在氮气环境下在120°的情况下硬化16个小时长。这样产生的层在该例子中具有12.8μm的厚度。

图2示出了在这样获得的传感器层上借助开尔文探针(Kelvinsonde)的两个测量结果。在测量持续时间期间，在室温下运行第一传感器，也就是没有加热。第一传感器没有用于加热的部件。人工产生的传感器层的气体环境具有一个40％的相对湿度。在数小时的测量期间，二氧化碳浓度从大约400ppm的基本水平在间隔中逐级地提高并且又降到基本水平。该最小产生的提高的浓度为大约600ppm，也就是在基本水平之上大约200ppm。最高产生的浓度在此为大约4000ppm。

测量信号CPD(接触电势差，contact potential difference)显示一个在4000ppm的CO₂浓度下的明显偏移(Ausschlag)。在较小的浓度提高的情况下，信号相应较弱。即使在大约200ppm的最小的浓度提高的情况下也可以明显识别信号。

对于气体敏感的层的第二实施可能性在于巯乙胺层。为了制造该层，将巯乙胺溶液滴落在开尔文基底的金表面上。为了形成硫醇-金-键合(Thiol-Gold-Bindungen)，将样本在室温下置放两小时。然后将巯乙胺溶液利用水冲洗并且将基底在氮气流中干燥。

对于气体敏感的层的第三实施可能性在于所谓的AMO层作为传感器层。该材料系统也称为聚硅氧烷(polysiloxan)，因为此处所述材料通过硅氧烷的聚合作用形成。为了制造该层，将氨基丙基三甲氧基硅烷(AMO)溶解于甲醇。将该溶液在玻璃烧瓶中在加入少量水的条件下在回流下煮三个小时。将形成的溶液在冷却之后借助旋转涂覆处理涂覆在基底上并且在烘箱中在氮气环境下在120°的情况下硬化16个小时长。这样产生的层在该例子中具有3.9μm的厚度。

图3示出了在AMO传感器层上的测量结果。传感器的结构在图1中示出。在测量持续时间期间，在室温下运行所述传感器，也就是没有加热。这样控制人工产生的传感器层的气体环境，使得湿度以及二氧化碳浓度都被改变。可以看出，传感器层显示对两个改变的明显反应。空气湿度的影响是不可忽视的。

在对于具体的传感器结构的实施例中，其除了基于FET的AMO气体传感器之外还具有湿度传感器和作为薄层金属化形成的温度传感器。既可以在气体测量芯片中集成也可以在外部实现的分析电子电路，记录湿度传感器、温度传感器和气体传感器的信号。然后借助湿度信号来校正由气体传感器提供的气体测量值。

这点根据在电子电路中存储的对于各个依赖性的特征曲线来进行。在第一步骤中，将相应的值加到传感器信号或从中减去。该步骤一般地已经校正了大部分的横向灵敏度。由此校正了湿度的影响，其中当前存在的空气的二氧化碳含量是可被忽视的，也就是只要二氧化碳和湿度信号互相独立。

然后在第二步骤中，为了确定CO₂浓度，利用相应于存储的特征曲线的一个因子来校正传感器信号的改变。也就是在该第二步骤中，校正测量信号中的由在水和CO₂之间的相互作用产生的误差。

在另一个实施方式中，除了湿度依赖性的校正，还附加地借助温度传感器补偿传感器信号的温度依赖性。为此，在第一步骤中首先补偿湿度和温度对传感器基本信号的影响。然后又按照第二步骤确定传感器偏移(Sensorausschlag)并且按照存储的特征曲线族又基于主要的湿度和温度水平来分析。

当两个传感器对温度和湿度变换呈现相同的响应时间时，可以连续应用该过程。如其不是理想地给出，则例如应用以下过程。根据温度或湿度传感器的信号，确定这些参数中的一个明显(超过一定的阈值，从其可以知道，其引起信号摆幅(Signalhub)，其对CO₂测量具有影响)改变。作为反应，然后一直等待信号输出，直到CO₂和/或湿度传感器的已知的响应时间过去了并且才又输出CO₂信号。由此确保了，在例如一个快速的湿度变换之后又允许CO₂值是可靠的。

Claims (17)

1.一种用于探测空气的二氧化碳含量的装置，具有：

-至少一个用于输出气体测量值的气体传感器，

-至少一个用于输出湿度测量值的湿度传感器，和

-用于在使用所述湿度测量值的条件下校正所述气体测量值的部件，其中，所述气体传感器具有气体敏感的材料，该气体敏感的材料响应于二氧化碳并且具有伯氨基，并且其中，所述气体传感器被构造为通过分析所述材料的逸出功产生所述气体测量值。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述气体敏感的材料具有聚合物。

3.根据权利要求1或2所述的装置，具有温度传感器，其中，用于校正所述气体测量值的部件还被构造为，借助温度传感器补偿气体测量值的温度依赖性。

4.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述气体传感器具有场效应晶体管结构，在所述气体敏感的材料和场效应晶体管结构的导电沟道之间具有气隙。

5.根据上述权利要求中任一项所述的装置，具有压力传感器。

6.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述气体敏感的材料被构造为，气体测量值对10％左右的相对空气湿度的浓度改变的反应，具有对1000pm左右的二氧化碳浓度改变的反应的强度的至少5％。

7.根据上述权利要求中任一项所述的装置，具有用于校正所述气体传感器的气体测量值的部件，如下构造：使得空气湿度对气体测量值的影响被校正。

8.根据上述权利要求中任一项所述的装置，具有用于校正所述气体传感器的气体测量值的部件，如下构造：使得空气湿度对二氧化碳对气体测量值的影响被校正。

9.根据上述权利要求中任一项所述的装置，具有用于加热所述气体传感器和/或所述湿度传感器的部件。

10.根据权利要求9所述的装置，被构造为用于利用所述加热部件确定温度信号。

11.根据权利要求10所述的装置，被构造为，根据所述气体测量信号和/或所述湿度信号对不同的加热级的反应来确定所述温度信号。

12.根据权利要求10所述的装置，被构造为，根据所述加热部件的用于保持一个恒定的温度的功率消耗来确定所述温度信号。

13.根据上述权利要求中任一项所述的装置，具有用于校正所述气体传感器的气体测量值的部件，如下构造：使得湿度传感器和气体传感器的不同的响应时间的影响被校正。

14.根据权利要求13所述的装置，其中，所述用于校正所述气体传感器的气体测量值的部件构造为，通过向气体测量值加入正的或负的校正参数，其中所述校正参数的绝对值具有指数下降的曲线，来校正不同的响应时间的影响。

15.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其被如下构造：使得其检验，气体传感器的气体测量值的和/或湿度测量值的时间上的改变是否超过确定的阈值，并且在这种情况下，在确定的等待时间流逝之后才考虑所述气体测量值。

16.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述气体敏感的材料被构造为，既响应于二氧化碳也响应于空气湿度。

17.一种用于产生代表了空气中二氧化碳浓度的气体测量值的方法，其中，

-通过至少-个气体传感器分析具有伯氨基的材料的逸出功，产生气体测量值，其中所述气体测量值受到二氧化碳的存在的影响，

-由至少-个湿度传感器产生湿度测量值，

-在使用所述湿度测量值的条件下如下校正所述气体测量值：使得空气湿度对所述气体测量值的影响至少被减小。

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