МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ ГАЗОЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ СЕНСОРОВ ПО ДИНАМИЧЕСКИМ ПАРАМЕТРАМ ОТКЛИКА
Аннотация
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.
