[发明专利]一种基于虚拟交流阻抗的半导体气体传感器测量方法

说明书

本发明公开了一种基于虚拟交流阻抗的半导体气体传感器测量方法，方法中，在第一预定范围的虚拟测量频率和第二预定范围的虚拟并联电容值下进行测量参数的组合，在每一个组合的情形下，对于9种特征量中的每一个特征量，均对已知浓度的气体进行测量；遍历完所有参数组合以及所有的9种特征量，就得到同一气体浓度在每种特征量情形下、所对应的多个特征值；选择第三范围的虚拟测量频率、第四范围的虚拟并联电容值以及所述对应的某一种或某几种特征量，作为最终选择的测量未知气体浓度的测量参数。

技术领域

本发明属于半导体气体传感器测试领域，特别是一种基于虚拟交流阻抗的半导体气体传感器测量方法。

背景技术

半导体气体传感器因具有廉价、灵敏度高、体积小等优势备受关注，但是存在可靠性差、基线漂移严重和输出非线性等问题阻碍了其广泛应用。基于交流阻抗的测量方法有效解决了半导体气体传感器输出非线性和基线漂移严重等问题，但是基于交流阻抗的测量方法存在硬件成本较高以及系统复杂的问题，这主要是因为交流测量比直流测量更复杂、成本也更高。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

发明内容

针对现有技术中的交流阻抗的半导体气体传感器测量方法存在硬件成本较高以及系统复杂的问题，本发明提出一种基于虚拟交流阻抗的半导体气体传感器测量方法，本发明简单易行，在可以实现基于交流阻抗测量方法带来的输出线性度高和基线稳定性增强等优势的前提下，采用直流测量代替交流测量，显著降低了成本和系统复杂度。

本发明的目的是通过以下技术方案予以实现，一种基于虚拟交流阻抗的半导体气体传感器测量方法包括以下步骤：

第一步骤，测量暴露于一系列已知浓度待测气体的半导体气体传感器的电阻值，

第二步骤，基于所述电阻值并联虚拟电容C，并利用以下交流阻抗公式计算对应的虚拟阻抗特征量：其中，f为虚拟的交流测量频率，R为测量的所述电阻值，所述虚拟阻抗特征量的含义如下：Y：计算出的虚拟导纳模值，G：计算出的虚拟导纳实部的模值，Z：计算出的虚拟阻抗模值，Z₁：计算出的虚拟阻抗实部模值，Z₂：计算出的虚拟阻抗虚部模值，Y₁：计算出的虚拟阻抗实部模值的倒数，Y₂：计算出的虚拟阻抗虚部模值的倒数，phase：计算出的虚拟相位，P：计算出的虚拟相位的倒数；

在第一预定范围的虚拟频率和第二预定范围的虚拟并联电容值下进行测量参数的组合，在每一个组合的情形下，对于上述9种虚拟阻抗特征量中的每一个虚拟阻抗特征量，均对已知浓度的某类型气体进行测量；

每次测量结束，会得到当前选择的9种虚拟阻抗特征量中某个虚拟阻抗特征量下，该已知浓度所对应的一个特征值；

遍历完所有参数组合以及所有的9种虚拟阻抗特征量，就得到同一气体浓度在每种虚拟阻抗特征量情形下、所对应的多个特征值；

兼顾所有种类虚拟阻抗特征量之下每个特征值与已知浓度的线性度和信噪比，并使得线性度大于等于第一阈值且信噪比大于等于第二阈值的情形下：

选择相应的虚拟频率值所组成的频率范围为第三范围的测量频率，其中，第三范围的下限是相应的虚拟频率值中的最小频率，第三范围的上限是相应的虚拟频率值之中的最大频率，和

选择相应的虚拟并联电容值所组成的电容范围为第四范围的并联电容值，其中，第四范围的下限是相应的虚拟并联电容值中的最小电容值，第四范围的上限是相应的虚拟并联电容值之中的最大电容值，以及，

选择对应的某一种或某几种虚拟阻抗特征量，

并以选择的所述第三范围的虚拟测量频率、第四范围的虚拟并联电容值以及所述对应的某一种或某几种虚拟阻抗特征量，作为最终选择的测量未知气体浓度的测量参数；