[发明专利]一种用于气体传感器的精准恒温控制方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及气体传感器技术领域，尤其涉及一种用于气体传感器的精准恒温控制方法及装置。

背景技术

气体传感器的化学响应特性通常与温度有关，因此为提高气体传感器的检测精度需要对传感器的敏感芯体进行恒温控制。温度控制作为自动控制中误差控制技术应用的一种，目前通常是采用带测温反馈形成的闭环恒温控制方式，即获得需要控制点的温度，然后与设点的目标温度比较获得温度差值，根据该差值进行调整，使控制点温度保持恒定。

上述恒温控制方式能够精准控制实际上仅为测温点的温度，当应用于气体传感器中进行控温时，由于敏感芯体通常不能同时用于温度与气体浓度测量，需要增加额外的测温器件来测量温度，由测温器件的测量温度来表征敏感芯体的温度，但是不可避免地温度场存在不一致，且会随环境温度变化而变化，测温器件的测量温度并不能完全表征敏感芯体控制点的温度，因而采用上述恒温控制方式无法对敏感芯体的温度进行精准的控制。具体的说，在气体传感器中应用闭环恒温控制方式时，只能单温度点保证设定点与控温点重合，而在其他温度则会发生偏移，同时整体控温的精度很大程度上需要依赖于温度测量的准确性，且这种准确性又依赖于测温器件与敏感芯体的位置关系，当两者相距越远时，测量点与需要控制点的温差可能较大；当两者相距越近时，温差则可能较小，导致气体传感器恒温控制的精度不高。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种控制实现简单、能够实现气体传感器的恒温控制且控制精准的用于气体传感器的精准恒温控制方法及装置。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

本发明公开一种用于气体传感器的精准恒温控制方法，步骤包括：

1)在气体传感器的敏感芯体所在区域内布置测温组件；启动控制，以预设温度值作为温度目标值，转入执行步骤2)；

2)根据所述测温组件输出的测量温度值控制调节敏感芯体所在区域的温度，直至恒定达到温度目标值，转入执行步骤3)；

3)实时检测气体传感器所处的当前环境温度，并根据检测到的当前环境温度对温度目标值进行修正，返回执行步骤2)，直至退出控制。

作为本发明方法的进一步改进：所述步骤2)中具体采用闭环控制调节敏感芯体所在区域的温度，所述闭环控制调节的具体步骤为：实时获取所述测温组件输出的测量温度值，并计算所述测量温度值与温度目标值之间的差值，根据所述差值进行控制调节。

作为本发明方法的进一步改进：所述步骤2)中具体通过调节布置在敏感芯体所在区域内的加热制冷组件的输出功率，调节敏感芯体所在区域的温度。

作为本发明方法的进一步改进，所述步骤3)中对温度目标值进行修正具体为：根据当前环境温度获取对应的测量温差值，并以所述测量温差值作为修正值对温度目标值进行修正，所述测量温差值为测温组件所在测温点与敏感芯体间的温差值。

作为本发明方法的进一步改进：根据预先建立的环境温度与测量温差值之间的关系获取所述当前环境温度对应的测量温度差值。

作为本发明方法的进一步改进，所述环境温度与测量温差值之间的关系的建立步骤为：分别获取不同环境温度下所述测温组件输出的测量温度值、敏感芯体的温度值，计算不同环境温度下的所述测量温差值；由不同环境温度下的所述测量温差值建立环境温度与测量温差值之间的关系。

作为本发明方法的进一步改进：所述不同环境温度下的所述测量温差值，具体采用函数拟合或分段线性插值建立环境温度与测量温差值之间的关系。

一种用于气体传感器的精准恒温控制装置，包括温度控制模块、以及分别与所述温度控制模块连接的用于实时检测气体传感器内环境温度的环境温度测量组件、布置在气体传感器的敏感芯体所在区域内的测温组件，所述温度控制模块包括控制执行单元以及温度修正单元，所述控制执行单元根据所述测温组件输出的测量温度值控制调节敏感芯体所在区域的温度，直至恒定达到温度目标值；所述温度修正单元用于在所述控制执行单元执行达到预设温度值的温度目标值时，根据所述环境温度测量组件检测到的环境温度对温度目标值进行修正，输出至所述控制执行单元。

作为本发明装置的进一步改进：还包括布置在气体传感器的敏感芯体所在区域内的加热制冷组件，所述加热制冷组件与所述温度控制模块连接，所述加热制冷组件在所述温度控制模块的控制下调节输出功率。

作为本发明装置的进一步改进：所述测温组件、加热制冷组件采用一体化的薄膜半导体结构。

与现有技术相比，本发明的优点在于：