RU2012134123A - METHOD FOR CALIBRATING SEMICONDUCTOR GAS SENSORS AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION - Google Patents

METHOD FOR CALIBRATING SEMICONDUCTOR GAS SENSORS AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION Download PDF

Info

Publication number
RU2012134123A
RU2012134123A RU2012134123/28A RU2012134123A RU2012134123A RU 2012134123 A RU2012134123 A RU 2012134123A RU 2012134123/28 A RU2012134123/28 A RU 2012134123/28A RU 2012134123 A RU2012134123 A RU 2012134123A RU 2012134123 A RU2012134123 A RU 2012134123A
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
calibration
sensor
gas
semiconductor
pgs
Prior art date
Application number
RU2012134123/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2523089C2 (en
Inventor
Михаил Викторович Евстигнеев
Юрий Михайлович Киселёв
Сергей Леонидович Попов
Андрей Владимирович Соколов
Евгений Сергеевич Харламочкин
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Дельта" (ОАО "НПП"Дельта")
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
Application filed by Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Дельта" (ОАО "НПП"Дельта") filed Critical Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Дельта" (ОАО "НПП"Дельта")
Priority to RU2012134123/28A priority Critical patent/RU2523089C2/en
Publication of RU2012134123A publication Critical patent/RU2012134123A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2523089C2 publication Critical patent/RU2523089C2/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0006Calibrating gas analysers

Abstract

1. Способ калибровки полупроводниковых сенсоров газа, заключающийся в том, что для определения концентрации газового компонента, в частности водорода и калибровки сенсора в присутствии газообразных примесей, измеряют электрический сигнал на выходе полупроводникового сенсора с чувствительным слоем из оксида металла при нагревании его до заданной температуры, по значению этого сигнала определяют величину проводимости чувствительного слоя полупроводникового сенсора, запоминают, сопоставляют ее с предварительно полученным калибровочным значением и определяют концентрацию водорода, отличающийся тем, что калибровка полупроводникового сенсора осуществляется с применением программно-аппаратного комплекса с помощью пакета программ SEMSENSOR и MATLABSEM, написанном на языке программирования ассемблер, реализуемом в ПК в интегрированных операционных средах Silicon Laboratories IDE и MATLAB 7.01, таким образом, что циклически заданное количество раз (K раз) нагревают чувствительный элемент полупроводникового сенсора в чистом воздухе (ПГС-1) до температуры Т1 и охлаждают до температуры Т2, далее в течение следующих K циклов нагрева и охлаждения подают поверочную газовую смесь ПГС-2 в область чувствительного элемента, далее в течение следующих K циклов подают поверочную газовую смесь ПГС-3 в область чувствительного элемента, далее в течение следующих K циклов подают поверочную газовую смесь ПГС-N в область чувствительного элемента, строят семейство из N=4 временных зависимостей проводимости газочувствительного слоя σ(t) для каждой газовой смеси и для фиксированного в цикле момента времени ti определяют градуировочную характеристику, за�1. The method of calibration of semiconductor gas sensors, which consists in the fact that to determine the concentration of the gas component, in particular hydrogen and calibrate the sensor in the presence of gaseous impurities, measure the electrical signal at the output of the semiconductor sensor with a sensitive layer of metal oxide when it is heated to a given temperature, from the value of this signal, the conductivity of the sensitive layer of the semiconductor sensor is determined, stored, compared with the previously obtained calibration The hydrogen concentration is determined by this value, characterized in that the semiconductor sensor is calibrated using a hardware-software complex using the software package SEMSENSOR and MATLABSEM, written in the assembler programming language, implemented on a PC in the integrated operating environments Silicon Laboratories IDE and MATLAB 7.01, such so that a cyclically predetermined number of times (K times) is heated the sensitive element of the semiconductor sensor in clean air (PGS-1) to a temperature of T1 and cooled to a temperature of T2, then in t the next K cycles of heating and cooling feed the calibration gas mixture PGS-2 to the area of the sensor, then for the next K cycles feed the calibration gas mixture PGS-3 to the region of the sensor, then for the next K cycles feed the calibration gas mixture PGS-N into the region of the sensitive element, build a family of N = 4 time dependences of the conductivity of the gas-sensitive layer σ (t) for each gas mixture and for a fixed time ti in the cycle, determine the calibration characteristic,

Claims (5)

1. Способ калибровки полупроводниковых сенсоров газа, заключающийся в том, что для определения концентрации газового компонента, в частности водорода и калибровки сенсора в присутствии газообразных примесей, измеряют электрический сигнал на выходе полупроводникового сенсора с чувствительным слоем из оксида металла при нагревании его до заданной температуры, по значению этого сигнала определяют величину проводимости чувствительного слоя полупроводникового сенсора, запоминают, сопоставляют ее с предварительно полученным калибровочным значением и определяют концентрацию водорода, отличающийся тем, что калибровка полупроводникового сенсора осуществляется с применением программно-аппаратного комплекса с помощью пакета программ SEMSENSOR и MATLABSEM, написанном на языке программирования ассемблер, реализуемом в ПК в интегрированных операционных средах Silicon Laboratories IDE и MATLAB 7.01, таким образом, что циклически заданное количество раз (K раз) нагревают чувствительный элемент полупроводникового сенсора в чистом воздухе (ПГС-1) до температуры Т1 и охлаждают до температуры Т2, далее в течение следующих K циклов нагрева и охлаждения подают поверочную газовую смесь ПГС-2 в область чувствительного элемента, далее в течение следующих K циклов подают поверочную газовую смесь ПГС-3 в область чувствительного элемента, далее в течение следующих K циклов подают поверочную газовую смесь ПГС-N в область чувствительного элемента, строят семейство из N=4 временных зависимостей проводимости газочувствительного слоя σ(t) для каждой газовой смеси и для фиксированного в цикле момента времени ti определяют градуировочную характеристику, загружаемую в процессор интеллектуального полупроводникового сенсора 5 - 1. The method of calibration of semiconductor gas sensors, which consists in the fact that to determine the concentration of the gas component, in particular hydrogen and calibrate the sensor in the presence of gaseous impurities, measure the electrical signal at the output of the semiconductor sensor with a sensitive layer of metal oxide when it is heated to a given temperature, from the value of this signal, the conductivity of the sensitive layer of the semiconductor sensor is determined, stored, compared with the previously obtained calibration The hydrogen concentration is determined by this value, characterized in that the semiconductor sensor is calibrated using a hardware-software complex using the software package SEMSENSOR and MATLABSEM, written in the assembler programming language, implemented on a PC in the integrated operating environments Silicon Laboratories IDE and MATLAB 7.01, such so that a cyclically predetermined number of times (K times) is heated the sensitive element of the semiconductor sensor in clean air (PGS-1) to a temperature of T1 and cooled to a temperature of T2, then in t the next K cycles of heating and cooling feed the calibration gas mixture PGS-2 to the area of the sensor, then for the next K cycles feed the calibration gas mixture PGS-3 to the region of the sensor, then for the next K cycles feed the calibration gas mixture PGS-N into the region of the sensitive element, build a family of N = 4 time dependences of the conductivity of the gas-sensitive layer σ (t) for each gas mixture and for a fixed time ti in the cycle, determine the calibration characteristic, Rouge in intelligent processor semiconductor sensor 5 - σ i k , t i , T 1 i , T 2 i , Δ 12 i = F ( C i k ) ,                ( 1 )
Figure 00000001
σ i k , t i , T one i , T 2 i , Δ 12 i = F ( C i k ) , ( one )
Figure 00000001
где k=1, 2, 3,…, N; i=1-СН4, i=2-С3Н8, i=3-H2, i=4CO, i=5-NH3; ti - момент времени, отсчитываемый от начала нагрева сенсора, в который происходит N измерений величины проводимости в 6, 12, 18,…6·N цикле нагрева и охлаждения; T1i - температура нагрева чувствительного элемента ГС в среде i-го газа, T2i - температура охлаждения ГС в среде i-го газа, Δ12i - время охлаждения ГС от Т1 до Т2; Cik - концентрация i-го газового компонента в поверочной газовой смеси ПГС-k, подаваемой на сенсор.where k = 1, 2, 3, ..., N; i = 1-CH4, i = 2-C3H8, i = 3-H2, i = 4CO, i = 5-NH3; ti is the moment of time measured from the start of heating of the sensor at which N measurements of the conductivity take place in the 6, 12, 18, ... 6 · N cycle of heating and cooling; T1i is the heating temperature of the HS sensitive element in the ith gas environment, T2i is the heating temperature of the HS in the ith gas environment, Δ12 i is the cooling time of the HS from T1 to T2; Ci k is the concentration of the ith gas component in the PGS-k calibration gas mixture supplied to the sensor.
2. Способ калибровки полупроводниковых сенсоров газа по п.1, отличающийся тем, что в алгоритм калибровки заложено первоначальное (до калибровки) тестирование работоспособности интеллектуального модуля и исходная установка начальных параметров режима нагрева и запись в память идентификационных данных полупроводникового сенсора.2. The method for calibrating semiconductor gas sensors according to claim 1, characterized in that the calibration algorithm contains the initial (before calibration) testing of the operability of the smart module and the initial setting of the initial parameters of the heating mode and recording the identification data of the semiconductor sensor. 3. Способ калибровки полупроводниковых сенсоров газа по п.1, отличающийся тем, что имеется режим калибровки «ОСЦИЛЛОГРАФ», заключающийся в экспоненциальном законе увеличения или уменьшения концентрации газового компонента в области чувствительного элемента, при котором в одном окне может быть построено семейство до 16 временных реализации σ(t) с длительностью цикла нагрева и охлаждения от 5 с до 20 с.3. The method for calibrating semiconductor gas sensors according to claim 1, characterized in that there is an OscilloGRAPH calibration mode, which consists in an exponential law of increasing or decreasing the concentration of the gas component in the region of the sensing element, in which a family of up to 16 time can be built in one window realization of σ (t) with a heating and cooling cycle from 5 s to 20 s. 4. Способ калибровки полупроводниковых сенсоров газа по п.1, отличающийся тем что семейства временных реализации σ(t) в режиме КАЛИБРОВКА и градуировочные характеристики, любой цикл в однократном режиме нагрева, в циклическом режиме тренировки и стабилизации чувствительности сенсора, графики напряжений смещений операционных усилителей электронного блока нормировки выходного электрического сигнала проводимости газочувствительного слоя могут быть записаны и архивированы в базу данных как в графическом виде, так и текстовым файлом.4. The method for calibrating semiconductor gas sensors according to claim 1, characterized in that the family of temporary implementations of σ (t) in the CALIBRATION mode and calibration characteristics, any cycle in a single heating mode, in a cyclic mode of training and stabilization of the sensor sensitivity, graphs of bias voltage of operational amplifiers the electronic unit for normalizing the output electrical signal of the conductivity of the gas-sensitive layer can be recorded and archived into the database in both graphical form and a text file. 5. Способ калибровки полупроводниковых сенсоров газа по п.1, отличающийся тем, что имеется графическое меню, позволяющее проводить операции переноса кривых с наложением на другие графики, вставлять пояснительные тексты в любом месте графика, проводить сглаживание кусочно-аппроксимированной кривой, определять уравнение кривой наиболее близкой к сглаженной градуировочной характеристике (1). 5. The method for calibrating semiconductor gas sensors according to claim 1, characterized in that there is a graphical menu that allows you to carry out the operations of transferring curves superimposed on other graphs, insert explanatory texts anywhere in the graph, smooth the piecewise-approximated curve, determine the equation of the curve close to the smoothed calibration characteristic (1).
RU2012134123/28A 2012-08-09 2012-08-09 Calibration of semiconductor gas sensors and device to this end RU2523089C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012134123/28A RU2523089C2 (en) 2012-08-09 2012-08-09 Calibration of semiconductor gas sensors and device to this end

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012134123/28A RU2523089C2 (en) 2012-08-09 2012-08-09 Calibration of semiconductor gas sensors and device to this end

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012134123A true RU2012134123A (en) 2014-02-27
RU2523089C2 RU2523089C2 (en) 2014-07-20

Family

ID=50151440

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012134123/28A RU2523089C2 (en) 2012-08-09 2012-08-09 Calibration of semiconductor gas sensors and device to this end

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2523089C2 (en)

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1825125A1 (en) * 1989-12-29 2005-12-27 Научно-исследовательский институт химического машиностроения и научно- исследовательский физико-химический институт им. Л.Я.Кариева METHOD OF CALIBRATION OF SEMICONDUCTOR SENSITIVE ELEMENT BASED ON METAL OXIDE, INTENDED FOR DETERMINING THE MICROPRIME CONCENTRATION IN THE ATMOSPHERE OF AN UNISMENDABLE COMPONENT
DE19638498C1 (en) * 1996-09-19 1998-02-12 Siemens Matsushita Components Gas sensor operating and calibrating method for high temperature use, e.g. as Ga2O3 gas sensor
RU2250455C1 (en) * 2004-02-03 2005-04-20 Научно-производственное закрытое акционерное общество "ГАЛУС" Method of measuring concentration of methane and/or hydrogen
RU2279066C1 (en) * 2004-12-16 2006-06-27 Общество с ограниченной ответственностью "Синтез" Method of measuring concentration of gas impurity in air
ES2268973B1 (en) * 2005-05-23 2008-03-16 Consejo Superior Investig. Cientificas AUTOMATIC SYSTEM OF CONTINUOUS ANALYSIS OF THE EVOLUTION OF WINE.
EP2000797A1 (en) * 2007-06-08 2008-12-10 Sociedad española de carburos metalicos, S.A. A material, a microsensor comprising a material, use of the microsensor, and process of making the material
RU2371709C1 (en) * 2008-04-10 2009-10-27 Общество с Ограниченной Ответственностью "Дельта-С" Method of determining hydrogen concentration in presence of gaseous impurities
RU2396554C1 (en) * 2008-12-08 2010-08-10 Общество с Ограниченной Ответственностью "Дельта-С" Method of determining gas sensor working capacity

Also Published As

Publication number Publication date
RU2523089C2 (en) 2014-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7731418B2 (en) Thermometer calibration
US8197128B2 (en) Method and device for temperature prediction
EP2963402B1 (en) Method of operating a mobile device, computer program product and mobile device
EP2573531A3 (en) Threshold-based temperature-dependent power/thermal management with temperature sensor calibration
US9829393B2 (en) Method for determining the ambient temperature of a mobile device
US20070268952A1 (en) Thermometer calibration by immersion in non-electrically conductive liquid
JP7112134B2 (en) BIOGAS DETECTION DEVICE, METHOD, AND PROGRAM
JP2014149252A (en) Creation method of calibration data of thermometer, storage device storing calibration data, and thermometer employing the method
US20170122921A1 (en) Interference Free Gas Measurement
WO2013045897A1 (en) Estimating ambient temperature from internal temperature sensor, in particular for blood glucose measurement
TW200936996A (en) Temperature sensing module
RU2012134123A (en) METHOD FOR CALIBRATING SEMICONDUCTOR GAS SENSORS AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION
US11346827B2 (en) Measuring concentrations of a target gas
JP6188170B2 (en) Glow plug fault diagnosis method and glow plug fault diagnosis device
WO2020178096A1 (en) Sensor device and method for operating a sensor device
US20170131250A1 (en) Device and method for detecting a gas component
RU2557329C2 (en) Measuring method of dose rate of ionising radiation in wide range of working temperatures
JP6245612B2 (en) Method for specifying pH, apparatus therefor, and method for specifying ion concentration
CN203479427U (en) Multichannel temperature inspection instrument calibrating device
KR101131942B1 (en) Biochip and biochemical analyzing system for using the same
Pacholski et al. Practical assessment of accuracy of thermographic indirect measurements
RU150180U1 (en) SOLID BODY TEMPERATURE MEASUREMENT DEVICE
Bastuck et al. A new approach to self-monitoring of amperometric oxygen sensors
RU2603939C1 (en) Method for determining crack growth rate in the sample and device for its implementation
TWI500929B (en) Readout signal correction system for potentiometric ion-sensor

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190810