气体测量设备的制造方法
【专利摘要】本发明涉及用于探测气体的传感器单元（10）。为了提供改善的传感器单元（10），根据本发明的一方面所述传感器单元设计具有：压力密封的测量通道（11）；气体入口（12），用于将气体引入到所述测量通道中；气体出口（13），用于将气体从所述测量通道中导出；以及泵单元（14），用于抽真空所述测量通道，其中，所述测量通道具有气体传感器（15）用于探测气体以及具有加热单元（16）用于加热所述气体传感器，并且其中，所述传感器单元（10）设计用以在测量模式和再生模式中运行，其中，在所述再生模式中，所述测量通道（11）被抽真空并且所述气体传感器（15）被加热。
【专利说明】
气体测量设备
技术领域
[0001]本发明涉及用于探测气体的传感器单元，用于运行这种传感器单元的方法以及具有这种传感器单元的气体测量设备。
【背景技术】
[0002]气体测量设备用于探测并且监控人的使用者的环境空气中的气体或者蒸汽。气体测量设备尤其重要地用以探测并且监控工业的环境中和工作位置处的有毒的气体。在这种应用地带中在环境空气的气体相中会存在非常大数目的有毒的物质，其危害在场的人的健康。
[0003]出于该原因，为这些物质存在有法律上确定的极限值浓度，其不允许被超过(工作位置极限值、AGff，源自TRGS 900)。可运输的并且能够由使用者携带的气体测量设备被称作为涉及个人的气体监视设备或者说PAM(personal air monitor)设备。对这些PAM气体测量设备提出关于气体测量的可量化性的、可靠性的、安全性的、可操作性的以及尤其测量时间(以及由此直至引起报警的快速性)的高的要求。
[0004]每种气体测量设备的重要的组合件是传感器，所述传感器优选以化学的原理为基础。每种传感器至少由接收器和变换器构成。所述接收器在分子的层面上与分析物分子(Analytmolekiilen)(也就是说，例如有毒的位置的待探测的气体分子)相互作用。在此，所述接收器的物理化学特性改变。该改变由变换器检测并且转变成电的信号。
[0005]在图1中示意性地示出气体传感器信号，其当在所述接收器的区域中分析物浓度假定为时间上的矩形的走向时给出。在X轴线上标注时间，在y轴线上标注传感器信号S的和分析物浓度K的强度I。如果施加给所述接收器以在时间上如下地形成的分析物浓度K，那么所述传感器通常以变换器信号S迅速地升高(响应)直至基本上相应于所述分析物浓度K的最大值来作出反应。该信号改变在测量阶段中发生。传感器的响应时间按最大信号强度的90%或者50%(t9Q、t5())时的定义(EN45544-1:1999)。所述响应时间越短，对分析物的报警能够越提早地进行。
[0006]如果分析物供应切断，那么所述变换器信号S通常也回到零。这种信号改变在再生阶段中发生。在此，恢复时间(recovery )用于特征化，恢复时间在回到信号最大值的10%时定义。
[0007]尤其对于涉及个人的气体测量设备，结构尺寸、重量和能量消耗起着重要的作用。相应地，同样的情况也适用于在气体测量设备中得到使用的气体传感器。
[0008]具有较小的电流消耗的结构小的传感器例如是基于Micronas公司(Freiburg)的mySENS技术的、电容上親联的(kapazitativ gekoppelter)场效应晶体管(CCFET)气体传感器，其也在H.P.Frerichs、I.FreuncUK.Hoffmann、T.Ko 11 eth、C.Schladebach、C.Wilbertz的文章“在CMOS技术中成本更有利的气体传感器的平台” (uPlattform kostengiinstigerGassensoren in CMOS-Technologie”)中、会议集:汽车制造中的传感器(Sensoren imAutomobi Ibau)中得到解释。
[0009]在US3906473中说明了用于探测一氧化碳的半导体传感器，其在传感器温度较低时对CO反应灵敏。在US4012692中，一氧化碳和碳氢化合物在不同的传感器温度的情况下的不同的反应性被使用用于区别分析物。在US4185491中，基于半导体的传感器同样在不同的温度的情况下运行。修正在文件US4399684、US4567475、EP0092068中进行了说明。在TO2012100979A1中说明了在基于场效应晶体管传感器的基础上的呼吸气体分析器的运行方法，该方法为测量运行和持续直至I小时的再生阶段规定不同的温度。DE19926747说明了用于探测氨的接收器。
[0010]L.Mazet、C.Varenne、A.Pauly、J.Brunet、J.P.Germain的文章“H2, CO and highvacuum regenerat1n of ozone poisoned pseudo-Schottky Pd-1nP based gassensor”公开了以及“Sensors and Actuators B 103(2004)190-199”Elsevier说明了基于伪肖特基(pseudo-Schottky )的气体传感器的不同的反应特性和解吸附方法。
【发明内容】
[0011]本发明的目的是提供用于气体测量设备的改善的传感器单元。
[0012]本发明一方面涉及用于探测气体的传感器单元，具有:压力密封的测量通道、用于将气体引入到测量通道中的气体入口、用于将气体从测量通道中导出的气体出口以及用于抽真空所述测量通道的栗单元，其中，所述测量通道具有气体传感器用于探测气体和加热单元用于加热气体传感器，并且其中，所述传感器单元设计用以在测量模式和再生模式中运行，其中，在再生模式中，所述测量通道被抽真空并且所述气体传感器被加热。
[0013]本发明基于如下思想，当气体测量设备的传感器单元特别彻底地并且快速地再生时，能够实现特别提早地并且可靠地气体报警。根据本发明，这通过以下方式实现，即所述气体传感器不仅仅被加热，而且也被抽真空。这两种解吸附过程(热的解吸附和真空解吸附)基本上同时进行。在所述气体传感器的接收器解吸附期间，分析物的原子或者分子离开接收器固体的表面，从而接收器被“清洁”用于下一次测量。根据本发明，解吸附通过同时加热并且抽真空所述接收器特别快速地并且彻底地进行，用以使所述气体传感器为下一次测量过程做准备。由此，能够为基于吸附的传感器实现显著地缩短的响应时间以及再生时间。
[0014]测量通道设计用以当不仅气体入口而且还有气体出口同样压力密封地封闭时，形成压力密封的空腔。所述测量通道能够具有圆的、方形的、细长的、然而还有弯曲的形状。所述测量通道的不同的几何的形状实现所述传感器单元有利地匹配空间的给定条件。由此，例如能够利用弯曲的测量通道实现特别小的结构形状。
[0015]所述气体入口设计用以实现在所述气体入口打开的状态中将气体引入到所述测量通道中(带有所述栗单元的支持或者没有所述栗单元的支持)并且在所述气体入口的关闭的状态中是压力密封地封闭的，从而所述栗单元能够抽真空所述测量通道。优选地，所述气体入口是阀。优选地，所述阀由控制单元打开并且关闭。
[0016]所述气体出口设计用以实现在所述气体出口的打开的状态中使气体从所述测量通道中流出(带有所述栗单元的支持或者没有所述栗单元的支持)并且在所述气体出口的关闭的状态中是压力密封地封闭的，从而所述栗单元能够抽真空所述测量通道。优选地，所述气体出口具有阀。在此能够考虑，所述阀由控制单元打开并且关闭。优选地，所述气体出口集成到所述栗单元中，也就是说所述栗单元也设计用以实现在打开的状态中使气体从所述测量通道中流出(带有所述栗单元的支持或者没有所述栗单元的支持)并且在关闭的状态中压力密封地封闭测量通道。
[0017]所述栗单元设计用以抽真空所述测量通道。通过抽真空所述测量通道以及由此所述气体传感器，在实际的测量过程中探测的气体分子从所述气体传感器的接收器处解吸附并且由此所述接收器准备用于下一次测量过程。所述栗单元也能够运行用以将气体抽吸入所述测量通道中或者栗入所述测量通道中。由此，气体到所述测量通道中的引入能够被加速，这又实现了更快速的测量。优选地，所述栗单元布置在所述气体出口处并且设计用于在所述气体入口关闭时抽真空所述测量通道。由此特别迅速地实现所述测量通道的抽真空。
[0018]所述气体传感器设计用以探测流动经过所述气体传感器处的或者施加在所述气体传感器处的气体。所述气体传感器优选地设计用以在所述气体传感器的传感器或者说传感器面(在此也称作“接收器”)处探测气体。优选地，所述气体传感器是基于吸附的气体传感器。在本申请的意义中，气体传感器是如下的功能单元，其能够识别出至少一种化学的物质(气体或者还有液体)的浓度并且将这种信息转化成电的或者光学的信号。优选地，所述气体传感器将关于在环境空气中待探测的气体的存在的信息转换成电地能够使用的信号。优选地，所述气体传感器是化学的传感器、尤其是电化学的气体传感器。所述气体传感器设计用以可逆地应用在测量过程中，也就是说所述气体传感器优选地是非损耗的气体传感器。
[0019]优选地，所述气体传感器具有接收器和变换器。所述接收器设计用以在分子的层面上与分析物分子(也就是说待探测的气体分子)相互作用，由此所述接收器的物理化学的特性被改变。所述变换器设计用以检测该改变并且转化成电的信号，其而后显示所述气体的探测。
[0020]所述加热单元设计用以加热所述气体传感器、尤其是所述气体传感器的接收器。通过加热所述接收器，在实际的测量过程中探测的气体分子从所述接收器上解吸附并且由此所述接收器准备用于下一次测量过程。在本申请的意义中，“加热”指的是每次相对地提高温度，提高一开尔文温度或者几开尔文温度或者甚至几百开尔文温度。参考值(从该参考值开始进行温度的提高(加热))是如下的温度，其中所述气体传感器在测量模式中运行。相对于该参考温度的提高在再生模式中进行。
[0021]所述传感器单元能够在测量模式中以及再生模式中运行。在再生模式中，所述测量通道被抽真空并且所述气体传感器被加热。优选地，所述传感器单元的运行通过控制单元控制。在此，概念“控制”在本申请中也包括“调节”(具有反馈的控制)。所述控制单元能够是所述传感器单元的一部分并且作为硬件或者软件设置在所述传感器单元外部。在从再生模式切换到测量模式中时，所述栗单元和所述加热元件被解除激活并且所述气体入口和气体出口打开。环境空气和位于其中的分析物被引导经过所述气体传感器的接收器处，由此实现探测。在从测量模式切换到所述再生模式中时，所述气体入口和气体出口封闭并且所述栗单元和所述加热元件被激活。位于所述测量通道中的环境空气和分析物由此从所述接收器中解吸附并且从所述测量通道中被栗出，由此所述接收器被清洁并且准备用于下一次的探测气体。
[0022]在一实施方式中，所述气体传感器基于电容上耦联的场效应晶体管传感器或者说电容地控制的场效应晶体管(CCFET)。通过应用这种气体传感器能够实现所述传感器单元的特别小的结构方式。此外，CCFET通过批量制造在制造方面是有性价比的，具有ppm范围内的高的灵敏性并且具有长的使用寿命。
[0023]在一实施方式中，所述气体传感器是悬臂传感器(Cantilever-Sensor)。悬臂传感器具有至少一个所谓的悬臂(或者也是微悬臂)，其是微小的尖端，如其也在扫描显微镜中应用。所述悬臂以专门结合待探测的气体分子的材料涂层。悬臂能够如弹簧那样地振动。如果额外的气体分子结合到所述悬臂处，那么所述悬臂的质量改变并且由此其振动频率改变，所述振动频率作为测量变量被接收。如果该测量变量改变，那么探测到所述气体。悬臂传感器具有ppm范围内特别高的灵敏性。
[0024]在一实施方式中，所述气体传感器是表面声波传感器(Surface-Acoustic-Wave-Sensor)(SAW)。在SAW气体传感器中，表面波在压电晶体上传播并且转化成电压波动。如果所述分析物结合到布置在所述压电晶体上的材料处，那么其质量改变并且由此压电晶体上的表面波的波特征(运行时间或者说传播速度、振幅、频率)改变。该改变反映在电压波动中，由此探测到所述分析物。所述SAW气体传感器也有利地具有高的灵敏性、迅速的响应特性和长的使用寿命。
[0025]在此提到的气体传感器具有如下的优点，即所述气体传感器是非常小的，这又实现了所述传感器单元的以及由此气体测量设备的更小的结构方式。此外，其能量需求是如下地小的，使得所述传感器单元能够在更长的时间段上运行。其对于测量过程和调温(即加热以及接下来的冷却)的响应时间也是相对短的，从而实现了迅速的测量以及对于接下来的测量的准备。这是重要的，用以确保对存在的气体的提早的报警。
[0026]在一实施方式中，所述传感器单元在测量模式中运行得比在再生模式中短。测量模式的时间段因此比再生模式的时间段短。优选地，所述传感器单元在所述测量模式中运行少于I分钟、优选地少于10秒钟、并且特别优选地少于I秒钟。优选地，所述传感器单元在所述再生模式中运行少于10分钟、优选地少于I分钟、并且特别优选地少于10秒钟。优选地，所述传感器单元交替地在测量模式中以及在再生模式中运行。优选地，测量模式和再生模式形成的循环持续少于5分钟并且特别优选地少于I分钟。测量模式和再生模式形成的循环越短，就能够越提前地对待探测的气体的极限值的超过进行报警。
[0027]在一实施方式中，所述加热单元设计用以将所述气体传感器加热到20°C至400°C、优选地30°C至150°C。如在此已经解释的那样，然而更低的和更高的温度也是可行的；重要的仅仅是，所述气体传感器在再生模式中相对于测量模式地加热。所述加热元件尤其设计用以加热所述气体传感器的传感器面或者说接收器。
[0028]在一实施方式中，所述栗单元设计用以在所述测量通道中产生少于500mbar的、优选少于10mbar的、并且特别优选少于5mbar的负压。所述栗单元尤其设计用以在所述气体传感器的传感器或者说接收器处产生少于500mbar的、优选少于10mbar的、并且特别优选少于5mbar的负压。所述提到的负压涉及绝对压力，从而在所述测量通道中或者至少在所述接收器的区域中存在相应提到的压力。
[0029]在一实施方式中，所述传感器单元此外具有计算单元用于确定气体浓度。所述计算单元例如是计算机单元。气体浓度的确定包括从测量的变量、如测量时间、信号改变、温度、压力等中计算气体浓度或者在其他方面导出气体浓度。优选地，所述计算单元设计用以在测量时间上信号改变的基础上确定气体的浓度。特别优选地，所述计算单元在信号改变相对于测量时间的斜率的基础上确定气体浓度。
[0030]本发明另一方面涉及具有根据本发明的传感器单元的气体测量设备。用于应用具有根据本发明的传感器单元的优选的气体测量设备在DE 10 2005 050 914 Al和B4中说明，其说明和教导由此得到参考。优选地，所述气体测量设备是可运输的设备。所述气体测量设备尤其是PAM设备。
[0031]本发明另一方面涉及用于运行根据本发明的传感器单元的方法，其中，所述方法具有测量模式和再生模式，并且其中，所述再生模式具有:抽真空所述测量通道，以及加热所述气体传感器。
【附图说明】
[0032]上面说明的实施方式能够任意地相互组合以及与在此说明的方面组合，用以达到根据本发明的优点。接下来示例性地说明上面说明的实施方式的优选的组合，其中:
图1图解了已知的化学的气体传感器的工作方式的原理；
图2示出根据本发明的传感器单元的实施例；
图3示出根据本发明的CCFET气体传感器的实施例；
图4图解了通过已知的化学的气体传感器探测分析物的过程；
图5示出在不同的解吸附过程中的传感器信号；
图6示出在不同的分析物浓度下的传感器信号；
图7在示出图6的传感器信号的斜率与分析物浓度之间的相关性；
图8示出用于测量阶段和再生阶段的时间图表；
图9示出根据本发明的气体测量设备的实施例；以及图10示出用于运行根据本发明的传感器单元的方法的实施例。
【具体实施方式】
[0033]图2图解了传感器单元10的结构的示意性的图示。传感器单元10设计用于探测气体并且具有:压力密封的测量通道11;气体入口 12，用于将气体引入到测量通道11中(通过箭头示出)；气体出口 13，用于将气体从测量通道11中引出(同样通过箭头示出)；以及栗单元14，用于抽真空测量通道11。
[0034]测量通道11具有气体传感器15用于探测气体以及加热单元16用于给气体传感器15加热。传感器单元10设计用以以测量模式和再生模式运行。在再生模式中，测量通道11被抽真空并且气体传感器15被加热，由此实现快速的和彻底的解吸附。
[0035]气体传感器15例如是CCFET(如在图3中示出的那样)，其集成到压力密封的通道11中。该测量通道11能够在其两侧面处封闭:在供应气体的侧面处利用闭塞阀12并且在导出气体的侧面上通过栗14来封闭，该栗同时形成气体出口 13。
[0036]图3示出CCFET气体传感器。场效应晶体管21集成到半导体组合件中地与电极22和23处于连接中，他们自身与气体敏感的层(接收器)24处于电容的耦联中。该气体敏感的层24依赖于分析物浓度与空气空隙25中的气体分子相互作用。被吸附的分析物分子改变所述气体敏感的层24的表面电势。该改变引起电极22和23之间的电势改变并且由FET21探测并且传输到变换器26处。为了加热气体敏感的层24设置有加热单元16。
[0037]实际上，在应用由现有技术已知的CCFET时获得与时间相关的信号S，如其在图4中示出的那样。传感器运行分布在两个时间区域中:测量阶段和再生阶段。朝着分析物的浓度K的矩形状的走向得出的信号在开始时显示几乎线性的上升，其中，斜率A随着负荷的增加变得越来越小并且最后变为零。后者通常持续几个小时。
[0038]当基于根据t9Q的特征化时，这引起相对长的响应时间。在实际中，与之相应地也发现非常长的再生时间(t1Q)。两者对于气体报警设备来说都是不可接受的。
[0039]为了缩短再生时间，根据本发明的气体传感器15短时间地热地加热并且基本上同时被抽真空。由此解吸附显著更快地进行。
[0040]图4利用传感器信号S的斜率A的确定作为用于分析物浓度K的尺度图解了分析物的探测过程。借助于栗单元14，待分析的试验空气通过测量通道11被引导经过气体传感器15处或者说其接收器24处。该压力几乎相应于相应的环境压力。分析物分子在接收器24的表面处结合在合适的接收器结构处、尤其在接收器分子处。所进行的结合引起接收器24的表面特性的改变，其又能够以电压改变的形式证明。在表面特性改变、尤其在电压改变的基础上产生如下的信号，其时间的走向在图4中示出。特别值得研究的是该信号的斜率A，其同样被检测。
[0041 ]对于评价特别是信号曲线S的如下的部分值得研究，其在如下的时刻产生，在该时刻中接收器24的已经吸收分析物的位置的数目还显著地小于总体供支配的吸收位置的数目。斜率A在该非常短的时间区间内部(例如小于15秒)被求得。而后测量通道11的气体入口被封闭并且测量通道11利用栗单元14被抽真空。同时，气体传感器15或者说其接收器15借助于加热单元16加热。通过热的解吸附以及真空解吸附的这种组合，实现快速运走解吸附的分析物分子以及存在于气体相中的分析物分子(其在测量期间还没有与接收器表面进行结合)。这种工序比纯粹的、仅仅基于温度提高或者真空的解吸附明显更有效，如从图5a至5c能够获知的那样。
[0042]在图5a至5c中示出在测量阶段和再生阶段期间的信号曲线S。
[0043]图5a示出在气体传感器温度(例如在接收器表面上的温度)为40°C的情况下与在用于热的解吸附的提高的气体传感器温度为60°C的情况下传感器信号S的比较。
[0044]在图5a中，实线R说明了在接收器表面温度为40°C时的曲线走向。该曲线R首先几乎线性地上升。而后分析物供应被中断，信号R明显地下降，然而在观察的时间段中没有达到零值。因此保留有剩余的被吸附的分析物分子。虚线TD60说明了当分析物供应被中断之后气体传感器15被加热到60°C时的曲线走向。这引起，该曲线更快速地趋于零值。
[0045]图5b示出在用于热的解吸附的提高的气体传感器温度为60°C的情况下与在40°C时真空解吸附的情况下传感器信号S的比较。
[0046]在图5b中，同样示出了针对于600C的情况下的热的解吸附的曲线TD60。当具有气体传感器15的测量通道11被抽真空时，曲线TD60与曲线走向VD40进行比较。该信号VD40比热的解吸附的信号TD60明显更快速地下降，然而而后与热的解吸附的曲线TD60交叉并且在观察的时间段中没有达到零值。
[0047]在图5c中，在用于热的解吸附的提高的气体传感器温度为60°C的情况下产生的传感器信号S与在组合真空解吸附和热的解吸附期间在提高的气体传感器温度为60°C的情况下可观察的传感器信号S相互对比。
[0048]在图5c中，在60 °C时热的解吸附的曲线TD60与在60 °C时真空解吸附的曲线VD60进行比较。信号VD60明显地比信号TD60下降地更陡并且也相对早地达到零值，该零值相应于分析物分子从接收器表面基本上完全的解吸附。如果达到该零值，在所述气体入口 12处的闭塞阀打开之后能够执行下一次的测量。
[0049]在图6中示出在不同的分析物浓度K的情况下不同的传感器信号S。与时间相关的传感器信号走向S在若干不同的分析物浓度K的情况下不同，这在图7中图解。对于图6的比较测量，Mi cronas公司的CCFET被施加以不同的氨浓度。在测量阶段(例如1秒钟)期间检测信号改变(mV)并且求得配属的斜率A。该信号改变依赖于分析物浓度K。分析物浓度K越高，配属的斜率A就越大。
[0050]图7示出了在图6的传感器信号S的斜率A与分析物浓度K之间的相关性。在图7中，根据10秒钟的测量时间求得的斜率A相对配属的分析物浓度K标出。在此，在传感器信号斜率A和分析物浓度K之间存在线性，其能够由计算单元17使用，用以当传感器信号斜率A作为被测量的值存在时确定气体浓度。
[0051]在测量阶段之后接着再生阶段。再生阶段通常在时间上比测量阶段长、例如50秒钟。试验气体的供应被中断，闭塞阀被关闭并且在接收器14上存在的气体相利用栗14被抽吸。这在图5和6中示出，在其中信号强度I在再生阶段中返回到零，因为在测量阶段期间已经结合到接收器24处的分析物分子在接下来的再生阶段中至少几乎完全地被解吸附。
[0052]图8是用于测量阶段和再生阶段31、32的时间图表。图8在分析物浓度K恒定的情况下利用配属的传感器信号走向S示出由测量阶段31和再生阶段32形成的重复的区间(循环)ο分析物的测量例如在一分钟的区间中进行。
[0053]根据本发明的再生模式尤其提供以下的优点:相比于已知的t9Q确定(参见图4)较早地由斜率A确定分析物浓度K尤其对于气体报警设备100是有利的，其中测量和报警的快速性与使用者的安全和健康有着直接的关联。真空解吸附和热的解吸附的组合实现接收器表面的特别有效的净化或者说解吸附。彻底的解吸附又是应用说明的斜率手段的前提。该接收器表面通常被较少分析物分子污染。这也提高了接收器的使用寿命。
[0054]图9的便携的气体测量设备100具有壳体，所述壳体由多个壳体部分、尤其由前外壳I和后外壳2组成。在两个壳体内侧面上分别设置有环形的保持元件20用于容纳传感器单元10。在传感器单元10前和后布置有减振的中间元件3、4、例如由泡沫的聚合物或者由海绵橡胶制成。此外，电路板6具有开口 30用于容纳传感器单元10。此外，在电路板6上设置有计算单元17，然而其也能够集成到传感器单元10中。
[0055]所述传感器单元10通过柔性的连接元件5b与插头6b连接。
[0056]壳体中的开口40形成朝着环境的气体流动连接。该构件是可选的壳体部件，其用作为电的供应单元7(例如电池或者蓄电池)。
[0057]对于多样气体测量设备100额外地设置多种电化学的气体传感器10用于专门地测量一定的气体，如特别是02、C12、C0、C02、H2、H2S、HCN、NH3、N0、N02、PH3、S02、胺类、有气味气体(Odorant)、C0Cl2和有机的蒸汽。
[0058]所述气体测量设备100优选地通过相应的组合而成的壳体的密封性和/或通过电的构件针对在防爆炸区域中使用的防爆炸的实施设计。
[0059]图10示出测量阶段和再生阶段的顺序。在第一步骤SI中，传感器单元10在测量模式中运行并且执行测量阶段31，用以能够探测分析物。
[0060]在第二步骤S2中，传感器单元10在再生模式中运行并且执行再生阶段32。该再生阶段32包括抽真空测量通道11或者说接收器24的步骤S3和加热气体传感器15或者说接收器24的步骤S4。
[0061]在再生阶段32结束之后，接收器24被准备用于新的测量并且该方法的下一个循环以实施下一次测量模式31开始。
[0062]附图标记列表 I前外壳
2后外壳
3、4中间元件 5b柔性的连接元件 6电路板 6b插头
7电的供应单元 10传感器单元 11测量通道 12气体入口 13气体出口 14栗单元 15气体传感器 16加热单元 17计算单元
20保持元件
21场效应晶体管 22第一电极 23第二电极
24接收器、传感器、传感器面(气体敏感的层)
25空气空隙 26变换器 30开口 31测量阶段 32再生阶段 40开口
100气体测量设备 T时间 I强度
S气体传感器的变换器的或者说传感器单元的信号 K分析物浓度 A斜率TD60在60°的热的解吸附时传感器单元的信号VD40在40°的真空的解吸附时传感器单元的信号VD60在60°的真空的解吸附时传感器单元的信号R在接收器表面40°时传感器单元的信号SI步骤1=在测量阶段31期间测量S2步骤2=在再生阶段32期间再生S3步骤3=抽真空接收器S4步骤4=加热接收器。
【主权项】
1.用于探测气体的传感器单元(10)，具有: 压力密封的测量通道(11); 气体入口( 12 )，用于将气体引入到所述测量通道(11)中； 气体出口( 13 )，用于将气体从所述测量通道(11)中导出；以及 栗单元(14)，用于抽真空所述测量通道， 其中，所述测量通道具有气体传感器(15)用于探测气体以及具有加热单元(16)用于加热所述气体传感器(15)， 其中，所述传感器单元(10)设计用以在测量模式和再生模式中运行， 其特征在于，在所述再生模式中，所述测量通道(11)被抽真空并且所述气体传感器(15)被加热。2.按权利要求1所述的传感器单元(10)，其中，所述气体传感器(15)是电容上耦联的场效应晶体管传感器(CCFET)。3.按权利要求1所述的传感器单元(10)，其中，所述气体传感器(15)是悬臂传感器。4.按权利要求1所述的传感器单元(10)，其中，所述气体传感器(15)是表面声波传感器(SAff)05.按前述权利要求中任一项所述的传感器单元(10)，其中，所述传感器单元(10)在所述测量模式中运行得比在所述再生模式中更短。6.按前述权利要求中任一项所述的传感器单元(10)，其中，所述加热单元(16)设计用以将所述气体传感器加热到20°至400°、优选地30°至150°。7.按前述权利要求中任一项所述的传感器单元(10)，其中，所述栗单元(14)设计用以在所述测量通道(11)中产生少于500mbar的、优选少于10mbar的、并且特别优选少于5mbar的负压。8.按前述权利要求中任一项所述的传感器单元(10)，其中，所述传感器单元(10)此外具有计算单元(17)用于确定气体浓度。9.气体测量设备(100)，具有根据前述权利要求中至少一项所述的传感器单元(10)。10.用于运行传感器单元(10)的方法，所述传感器单元具有:压力密封的测量通道(11);气体入口(12)，用于将气体引入到所述测量通道中；气体出口(13)，用于将气体从所述测量通道中导出；以及栗单元(14)，用于抽真空所述测量通道(11)，其中，所述测量通道(11)具有气体传感器(15)用于探测气体以及具有加热单元(16)用于加热所述气体传感器(15)，其中，所述方法具有测量模式和再生模式，并且其中，所述再生模式具有: 抽真空所述测量通道(11)，以及 加热所述气体传感器(15)。
【文档编号】G01N33/00GK105874333SQ201580004197
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2015年1月9日
【发明人】W.贝特, B.劳佩斯, S.勒曼恩
【申请人】德尔格安全股份两合公司