[发明专利]用于运行气体传感器的方法和设备

说明书

本发明涉及一种用于运行具有气体传感器（3）的气体传感器系统（1）的方法，以便提供在测量气体中的气体成分的气体浓度的浓度参量，该方法具有如下步骤：在测量过程期间执行对该气体浓度的测量，以便获得传感器信号（S）的与该气体浓度相关的随时间的变化过程；借助于基于数据的传感器模型根据传感器信号的随时间的变化过程来确定该浓度参量（Ckorr），其中基于数据的传感器模型被训练来考虑在该测量过程以外的传感器表现，以确定浓度大小。

技术领域

本发明涉及气体传感器，以及尤其是涉及用于在考虑气体传感器的灵敏度的由于存放所引起的变化的情况下确定浓度值的方法。

背景技术

气体传感器公知用于确定气态物质的浓度，并且原则上可以被设计成具有各种传感器原理和敏感材料的化学传感器。在此，待测量的气态成分在传感器结构中的敏感层上的化学反应或吸收通常会导致敏感层的特性变化。敏感层的这种特性变化可以作为电参量的变化来被检测和评估。

视所使用的传感器材料而定，气体传感器的表现或多或少是稳定的，而且这样气体传感器的状态可能在使用寿命期间根据环境条件而发生变化。尤其是在存放时间期间，传感器特性可能在存放时长期间由于环境温度、空气湿度、环境空气污染等影响而发生变化，使得不再能够可靠地且精确地确定测量气体中的气体成分的气体浓度。该问题主要发生于如下气体传感器中，在这些气体传感器中，在敏感层中使用有机材料以及尤其是有机半导体，原因在于在敏感层中使信号发生变化的分子可能在存放时间期间被吸收或者释放。

发明内容

按照本发明，提供了一种按照权利要求1所述的用于运行气体传感器的方法以及一种按照并列权利要求所述的设备和一种按照并列权利要求所述的气体传感器。

其它的设计方案在从属权利要求中说明。

按照第一方面，提供了一种用于运行具有气体传感器的气体传感器系统的方法，以便提供在测量气体中的气体成分的气体浓度的浓度参量，该方法具有如下步骤：

- 在测量过程期间执行对气体浓度的测量，以便获得传感器信号的与气体浓度相关的随时间的变化过程；

- 借助于基于数据的传感器模型根据传感器信号的随时间的变化过程来确定该浓度参量，其中基于数据的传感器模型考虑在该测量过程以外的传感器表现，以确定经校正的浓度参量。

上述方法规定：根据在给敏感层施加测量气体的测量过程期间对与时间相关的传感器信号的观察并且根据在该测量过程的时间段以外的传感器表现，借助于基于数据的传感器模型来确定在该测量气体中的待检测的气体成分的以浓度参量为形式的气体浓度。对在测量过程的时间段以外的传感器表现的评估能够实现：在确定气体浓度时考虑由于存放或老化所引起的传感器状态。

尤其是，在上述方法中假设：在时间上在实际测量过程以外的传感器表现通常对于传感器状态来说是表征性的。由于实际传感器状态通常无法被直接确定或量化，所以在确定待检测的气体成分的气体浓度时可以借助于可训练的基于数据的传感器模型根据传感器表现来隐含地考虑传感器状态。这样，例如传感器信号的在测量过程的时间段之前或之后的加热和冷却阶段期间的表现可以反推出由于存放或老化所引起的传感器状态。

因此，可以创建或提供传感器模型，该传感器模型基于在测量期间的传感器信号并且基于气体传感器的与测量过程无关的传感器信号或运行参数来为确定测量气体中的待检测的气体成分的更精确的浓度数据做出贡献。

尤其可以考虑特定于仪器的校准参数以及传感器状态，如传感器温度、测量气体温度和测量湿度，作为运行参数。特定于仪器的校准参数通常可以指示特定于仪器或传感器的信息，尤其是气体传感器的灵敏度。

此外，这些运行参数也可以作为时间序列来被考虑。这样，例如可以考虑测量气体的气体温度的变化过程、测量气体的气体湿度的变化过程以及用来在测量过程以外对气体传感器进行冲洗的冲洗气体的变化过程和湿度。