测量装置和测量方法与流程

本技术涉及用于检测和识别气体的测量装置和测量方法。

背景技术：

1、已知一种用于在高温范围和低温范围内测量金属氧化物(mox)半导体传感器的电阻值以检测和识别气体的技术。例如，专利文献1公开了一种气体检测装置，其周期性地交替改变使用金属氧化物半导体的气体传感器的加热温度，该金属氧化物半导体的电阻值根据高温范围(400℃)和低温范围(80℃)之间的气体而变化，并且包括：可燃气体检测装置，用于在高温范围内根据气体传感器的输出进行检测；以及初步检测装置，用于在低温范围内根据气体传感器的输出初步检测一氧化碳。

2、引文列表

3、专利文献

4、专利文献1：日本专利申请公开第1987-223662号

技术实现思路

1、技术问题

2、通过在加热mox半导体传感器的同时喷射还原性气体，可以根据半导体传感器的电阻值变化量(灵敏度)来检测气体。然而，在专利文献1中，由于在低温范围内测量的大气中存在水分和杂质气体，因此在低温范围内的气体传感器的输出变低或者在一些情况下输出值的变化很大。因此，难以在低温范围内使用气体传感器的输出来识别气体的类型。

3、鉴于上述情况，本技术的目的是提供一种能够容易地识别特定气体种类的测量装置和测量方法。

4、问题的解决方案

5、根据本技术的一实施方式的测量装置包括：测量单元、气体供应单元、以及控制单元。

6、所述测量单元包括一个或多个半导体传感器，每个半导体传感器包括由金属氧化物形成的吸附层、容纳所述半导体传感器的测量室、以及将所述半导体传感器加热到第一温度、第二温度或第三温度的加热单元，第二温度和第三温度高于所述第一温度。

7、所述气体供应单元包括第一气体供应管线和第二气体供应管线，所述第一气体供应管线将不包含待检测的还原性气体的第一气体供应到所述测量室，所述第二气体供应管线将包含所述还原性气体的第二气体供应到所述测量室。

8、所述控制单元控制所述测量单元和所述气体供应单元。

9、所述控制单元能够执行：

10、刷新处理，用于在所述第一气体的气氛中将所述半导体传感器加热到所述第三温度的同时清洁所述吸附层，

11、低温测量处理，用于在所述第二气体的气氛中将所述半导体传感器加热到所述第一温度的同时测量所述半导体传感器的电阻值，以及

12、高温测量处理，用于在所述第二气体的气氛中将所述半导体传感器加热到所述第二温度的同时测量所述半导体传感器的电阻值，

13、所述控制单元执行所述低温测量处理作为所述刷新处理之后的处理。

14、所述控制单元可以执行：

15、低温测量预处理，用于在所述第一气体的气氛中将所述半导体传感器加热到所述第一温度的同时测量所述半导体传感器的电阻值，作为所述刷新处理和所述低温测量处理之间的处理，以及

16、高温测量预处理，用于在所述第一气体的气氛中将所述半导体传感器加热到所述第二温度的同时测量所述半导体传感器的电阻值，作为所述高温测量处理之前的处理，并且计算

17、第一灵敏度，其是所述低温测量预处理中测量的电阻值与所述低温测量处理中测量的电阻值的比率，以及

18、第二灵敏度，其是所述高温测量预处理中测量的电阻值与所述高温测量处理中测量的电阻值的比率。

19、所述第一温度可以是25℃或更高且200℃或更低，所述第二温度可以是200℃或更高且500℃或更低。

20、所述第三温度可以是300℃或更高且600℃或更低。

21、其中不存在所述还原性气体的空气气氛可以是相对湿度为10％或更少的干燥空气。

22、所述半导体传感器可以包括用于所述低温测量处理的第一半导体传感器和用于所述高温测量处理的第二半导体传感器，并且所述控制单元可以同时执行所述低温测量处理和所述高温测量处理。

23、所述第二气体供应管线可以包括从所述第一气体供应管线分支的分支管线和设置在所述分支管线中的所述还原性气体的供应源，并且将所述第二气体作为所述第一气体和所述还原性气体的混合气体供应到所述测量室。

24、所述第一气体供应管线可以包括第一通道、第二通道和切换单元，所述第一通道包括用于收集水分和所述还原性气体的第一过滤器，所述第二通道包括用于收集所述水分和所述还原性气体的第二过滤器，所述切换单元选择性地在所述第一通道和所述第二通道之间切换。

25、所述第一气体供应管线还可以包括能够加热所述第一过滤器的加热器和用于排出由所述加热器从所述第一过滤器解除吸附的水分的排出通道。

26、所述测量装置还可以包括分析单元，所述分析单元包括确定单元，所述确定单元基于由所述控制单元计算的所述第一灵敏度和所述第二灵敏度来确定所述还原性气体的类型。

27、所述确定单元可以确定所述还原性气体是否包含由诸如植物、动物和人等生物释放的烃类物质。

28、所述烃类物质可以是含有萜烯有机化合物的物质。

29、根据本技术的一实施方式的测量方法包括：通过控制单元控制测量单元和气体供应单元，所述测量单元包括一个或多个半导体传感器，每个半导体传感器包括由金属氧化物形成的吸附层，容纳所述半导体传感器的测量室，以及将所述半导体传感器加热到第一温度、第二温度或第三温度的加热单元，第二温度和第三温度高于第一温度，所述气体供应单元包括第一气体供应管线和第二气体供应管线，所述第一气体供应管线将不包含待检测的还原性气体的第一气体供应到所述测量室，所述第二气体供应管线将包含所述还原性气体的第二气体供应到所述测量室。

30、所述控制单元执行：

31、刷新处理，用于在所述第一气体的气氛中将所述半导体传感器加热到所述第三温度的同时清洁所述吸附层，

32、低温测量处理，用于在所述第二气体的气氛中将所述半导体传感器加热到所述第一温度的同时测量所述半导体传感器的电阻值，以及

33、高温测量处理，用于在所述第二气体的气氛中将所述半导体传感器加热到所述第二温度的同时测量所述半导体传感器的电阻值，以及

34、执行所述低温测量处理作为所述刷新处理之后的处理。

技术特征：

1.一种测量装置，包括：

2.根据权利要求1所述的测量装置，其中

3.根据权利要求1所述的测量装置，其中

4.根据权利要求1所述的测量装置，其中

5.根据权利要求1所述的测量装置，其中

6.根据权利要求1所述的测量装置，其中

7.根据权利要求1所述的测量装置，其中

8.根据权利要求1所述的测量装置，其中

9.根据权利要求8所述的测量装置，其中

10.根据权利要求2所述的测量装置，其中

11.根据权利要求9所述的测量装置，其中

12.根据权利要求11所述的测量装置，其中

13.一种测量方法，包括：

技术总结提供一种能够容易识别特定气体种类的测量装置和测量方法。根据本技术的实施方式的测量装置包括测量单元、气体供应单元以及控制单元。测量单元包括金属氧化物半导体传感器和将半导体传感器加热到第一温度、第二温度或第三温度的加热单元，第二温度和第三温度高于第一温度。控制单元控制测量单元和气体供应单元。控制单元能够执行：刷新处理，用于在不包含还原性气体的第一气体的气氛中将半导体传感器加热到第三温度以清洁半导体传感器，低温测量处理，用于在包含还原性气体的第二气体的气氛中将半导体传感器加热到第一温度以测量半导体传感器的电阻值，以及高温测量处理，用于在第二气体的气氛中将半导体传感器加热到第二温度以测量半导体传感器的电阻值，以及控制单元执行低温测量处理作为刷新处理之后的处理。技术研发人员：川西光宏,石田祐一,杉山太喜,中尾道子,宫原和彦,山野谅太受保护的技术使用者：索尼集团公司技术研发日：技术公布日：2024/12/2