Stabilność odpowiedzi półprzewodnikowych czujników gazu w zmiennych warunkach środowiskowych : badania długoterminowe oraz korekcja dryftu

• Autorzy: Kalinowski P. , Jasiński G. , Jasiński P.

Identyfikatory

DOI

10.15199/ELE-2014-152

Warianty tytułu

EN

Stability of the semiconductor gas sensors responses : long-term investigations and drift compensation

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Jednym z najtrudniejszych problemów związanych z użytkowaniem półprzewodnikowych czujników gazu jest brak ich stabilności długookresowej związanej, między innymi, z wpływem czynników środowiskowych takich jak temperatura czy wilgotność. Badania nad wpływem tych czynników na stabilność odpowiedzi czujników są niezbędne, gdyż poznanie mechanizmu ich oddziaływania jest kluczowe dla opracowania skutecznych metod kompensacyjnych, umożliwiających wydłużenie okresu pracy czujnika pomiędzy kalibracjami. W niniejszym artykule przedstawiono wyniki badań stabilności odpowiedzi matrycy czterech półprzewodnikowych czujników gazu pracujących w obecności trzech gazów toksycznych: chloru, amoniaku i siarkowodoru, przy zmiennych warunkach środowiska pracy (w różnych temperaturach oraz wilgotności względnej). Dodatkowo przedstawiono efekty wykorzystania metody CC (ang. Component Correction), w celu kompensacji niestabilności odpowiedzi czujników spowodowanych zmiennymi wartościami wilgotności względnej.

EN

One of the most challenging problem connected with semiconductor gas sensors is the lack of stability of their responses – so called drift. There are a few causes of drift phenomenon, i.e. sensors poisoning or aging. On the other hand, drift-like effects are also connected with the influence of environmental parameters such as temperature or humidity. The investigation on the nature of the drift in sensors responses is crucial for the development of the efficient compensation methods. In this article, the preliminary results of long term stability of a matrix of four commercial semiconductor gas sensors are presented. Sensors, during conducted experiments were working in the presence of three toxic volatile compounds, namely chlorine, ammonia and hydrogen sulfide as well as in the varying environmental conditions (temperature and humidity). Additionally, the influence of varying humidity level on the matrix responses is presented and the utilization of a Component Correction method for mitigation of signals drift is shown.

Słowa kluczowe

PL

półprzewodnikowe czujniki gazu; dryft sygnału; kompensacja odpowiedzi

EN

semiconductor gas sensors; signal drift; drift compensation

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 55, nr 9
• Strony: 119--121
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., wykr.

Twórcy

autor

Kalinowski P.

• Politechnika Gdańska, Wydział Elektroniki, Telekomunikacji i Informatyki

autor

Jasiński G.

• Politechnika Gdańska, Wydział Elektroniki, Telekomunikacji i Informatyki

autor

Jasiński P.

• Politechnika Gdańska, Wydział Elektroniki, Telekomunikacji i Informatyki

Bibliografia

• [1] Roeck F., Barsan N., Weimar U., Electronic Nose: Current Status and Future Trends, Chemical Reviews, 109 (2008), 705–725.
• [2] Romain A.C., Nicolas J., Long term stability of metal oxide-based gas sensors for e-nose environmental applications: An overview, Sensors and Actuators B: Chemical, 2010, 146 (2010), 502–506.
• [3] Hierlemann A., Gutierrez-Osuna R., Higher-Order Chemical Sensing, Chemical Reviews, 108 (2008), 563–613.
• [4] Holmberg M., Artursson T., Drift Compensation, Standards, and Calibration Methods, Handbook of Machine Olfaction: Electronic Nose Technology, Wiley, (2003).
• [5] Vergara A., Shankar V., Ayhan T., Ryan M.A., Homer M.L., Huerta R., Chemical gas sensor drift compensation using classifiers ensembles, Sensors and Actuators B: Chemical, 166–167 (2012), 320–329.
• [6] Korotcenkov G., Cho B.K., Instability of metal oxide-based conductometric gas sensors and approaches to stability improvement (short survey), Sensors and Actuators B: Chemical, 156 (2011), 527–538.
• [7] Hossein – Babaei F., Ghafarinia V., Compensation of the drift-like terms caused by environmental fluctuations in the responses of chemoresistive gas sensors, Sensors and Actuators B: Chemical, 143 (2010), 641–648.
• [8] Hajmirzaheydarali M., Ghafarinia V., A smart gas sensor insensitive to humidity and temperature variations, Materials Science and Engineering, 17 (2011).
• [9] Malyshev V.V., Pislyakov A.V., Investigation of gas-sensitivity of sensor structures to hydrogen in a wide range of temperature, concentration and humidity of a gas medium, Sensors and Actuators B: Chemical, 134 (2008), 913–921.
• [10] Qi Q., Zhang T, Zheng X., Fan H., Liu L., Wang R., Zeng Y., Electrical response of Sm2O3 – doped SnO2 to C2H2 and effect of humidity interference, Sensors and Actuators B: Chemical, 134 (2008), 36–42.
• [11] Artursson T., Ekloev, T., Lundstroem I., Maertensson P., Sjoestroem M., Holmberg M., “Drift correction for gas sensors using multivariate methods”, Journal of Chemometrics, 14 (2000), 711–723.

Uwagi

PL

Badania realizowane w ramach projektu badawczego LIDER nr 22/103/L-2/10/NCBiR/2011 finansowanego przez NCBiR.