用于确定流体环境中的目标气体浓度的方法和系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114072670A(43)申请公布日2022.02.18(21)申请号202080041349.3(74)专利代理机构上海德昭知识产权代理有限(22)申请日2020.04.06公司31204代理人郁旦蓉(30)优先权数据62/830,1822019.04.05US(51)Int.Cl.G01N33/00(2006.01)(85)PCT国际申请进入国家阶段日G01N27/00(2006.01)2021.12.03G01N7/00(2006.01)(86)PCT国际申请的申请数据PCT/US2020/0269052020.04.06(87)PCT国际申请的公布数据WO2020/206438EN2020.10.08(71)申请人H2SCAN公司地址美国加利福尼亚州(72)发明人D·托马斯T·霍华德权利要求书3页说明书15页附图15页(54)发明名称用于确定流体环境中的目标气体浓度的方法和系统(57)摘要一种用于使用气体传感器来确定流体环境中的目标气体浓度的系统和方法，该系统和方法通过以下操作改善了该气体传感器的测量的效率和准确性：在不同温度下对该气体传感器的电气特性进行测量、在第一温度与第二温度之间的转变期间进行测量、进行更频繁的测量、当该气体传感器达到平衡时进行检测、使用多个传感器、考虑偏移量和漂移、减少传感器不实时的时间、使用各种算法、或其任意组合。CN114072670ACN114072670A权利要求书1/3页1.一种用于确定流体环境中的目标气体的目标气体浓度的方法，所述方法包括以下步骤：(a)将气体传感器暴露于所述流体环境，所述气体传感器具有随所述目标气体浓度而变化的电气特性；(b)在步骤(a)期间，调制所述气体传感器的温度，其中，所述调制采取在所述电气特性中引起幅频响应的重复热波形的形式；(c)在步骤(b)期间监测所述电气特性；以及(d)根据所述气体传感器的电气特性的幅频响应计算所述目标气体浓度。2.如权利要求1所述的方法，进一步包括：基于所述幅频响应生成校准表。3.如权利要求2所述的方法，其中，通过将所述目标气体浓度与使用短时傅立叶变换测量的所述幅频响应相关联来生成所述校准表。4.如权利要求3所述的方法，进一步包括通过向所述传感器施加已知的所述目标气体的分压、允许所述传感器生成第二幅频响应、并且基于所述第二幅频响应向所述校准表施加校正来校正所述幅频响应的偏移。5.如权利要求3所述的方法，进一步包括通过以下操作向所述校准表施加校正：(a)允许所述传感器生成第二幅频响应；(b)改变所述气体传感器的工作模式以在两个温度下工作；(c)在将所述气体传感器暴露于所述气体的同时在第一温度与第二温度之间交替地控制所述气体传感器的温度，其中，所述气体传感器的温度在第一时间段内保持在所述第一温度，在第二时间段内从所述第一温度转变到所述第二温度，并且在第三时间段内保持在所述第二温度；(d)在所述第二时间段和第四时间段期间监测所述气体传感器的电气特性；(e)根据所述电气特性计算所述目标气体浓度；以及(f)基于所述第二幅频响应和所计算的目标气体浓度来计算所述校正。6.如权利要求1所述的方法，其中，通过叠加多个正弦波来生成所述重复热波形，其中，每个正弦波具有对应的幅频响应校准表。7.如权利要求6所述的方法，其中，所述多个正弦波包括具有第一组频率的第一组正弦波和具有第二组频率的第二组正弦波，其中，所述第一组频率低于所述第二组频率，并且其中，所述目标气体浓度的计算基于所述第一组频率或所述第二组频率中的一组频率的幅频响应。8.一种用于确定流体环境中的目标气体的目标气体浓度的方法，所述方法包括以下步骤：(a)将气体传感器暴露于所述流体环境，所述气体传感器具有随所述目标气体浓度而变化的电气特性；(b)在步骤(a)期间，调制所述气体传感器的温度，其中，所述调制采取在所述电气特性中引起相频响应的重复热波形的形式；(c)在步骤(b)期间监测所述电气特性；以及(d)根据所述气体传感器的电气特性的相频响应计算所述目标气体浓度。9.如权利要求8所述的方法，进一步包括基于所述相频响应生成校准表。2CN114072670A权利要求书2/3页10.如权利要求9所述的方法，其中，通过将所述目标气体浓度与使用短时傅立叶变换测量的所述相频响应相关联来生成所述校准表。11.如权利要求10所述的方法，进一步包括通过向所述传感器施加已知的所述目标气体的分压、允许所述传感器生成第二相频响应、并且基于所述第二相频响应向所述校准表施加校正来校正所述相频响应的偏移。12.如权利要求10所述的方法，进一步包括通过以下操作向所述校准表施加校正：(a)允许所述传感器生成第二相频响应；(b)改变所述气体传感器的工作模式以在