МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ ГАЗОЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ СЕНСОРОВ ПО ДИНАМИЧЕСКИМ ПАРАМЕТРАМ ОТКЛИКА
Ключевые слова:
Газоанализатор, сенсор, отклик, обработка данных, метод измерений, калибровочные зависимости, распознаваниеАннотация
Обнаружение опасных газов и паров, актуально как на производстве, так и в повседнев-
ной жизни. Сенсорные элементы на основе полупроводниковых структур обладают высокой
чувствительностью к газам самой различной природы. Для повышения точности измерений,
калибровки и скорости определения концентрации требуются специальные методы, такие,
например, как обработка сигналов различными способами. В исследовании используются газо-
вые сенсоры на основе кремний-углеродных пленок, чувствительные к целому набору газов.
В первой части статьи рассматриваются общие проблемы и метод их решения позволяющий
повысить селективность полупроводниковых сенсоров газа. Проведен анализ динамических
параметров, таких как первая и вторая производная кривых отклика, а также анализ уравне-
ния Еловича. Такие калибровочные зависимости, построенные по экстремумам производных и
коэффициентам наклона уравнения Еловича, показывают высокую линейность. В качестве
перспективного решения предлагается использование набора калибровочных прямых, для опре-
деления концентрации искомого газа. Разработанный метод позволяет, используя динамиче-
ские параметры отклика определить газ и его концентрацию, используя единичный сенсор,
также повысить точность измерений, наряду, с сокращением времени детектирования. Пред-
ставлены экспериментально полученные результаты обработки данных с определением иско-
мого газа и его концентрации, используя описанный метод. Для сенсора на основе кремний-
углеродных материалов разработанный метод и алгоритмы позволили провести измерения с
использованием единичного сенсорного элемента для набора газов (NO2, CO, SO2) с различной
концентрацией. При этом наименьшая относительная погрешность, не превысила 3.6% для
SO2, 2.7% для NO2, 2% для CO. Отличительными особенностями разработанного метода явля-
ется использование нескольких калибровочных прямых в многомерном пространстве, а не од-
ной, а также оригинальный алгоритмический аппарат обработки сигналов.
