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原文传递具有改进的准确度和速度的电化学气体传感器系统

专利名称：	具有改进的准确度和速度的电化学气体传感器系统
摘要：	本发明描述一种用于感测气体的电化学单元，其为工作电极添加机械支撑以防止所述工作电极归因于压差而发生屈曲。所述添加的机械支撑包含：1)将所述工作电极的较大区域附连到所述单元的主体；2)通往所述主体的腔以均衡压力的排气口；3)邻接所述工作电极的后表面的刚性电解质层；4)将粘附剂深入灌注到多孔工作电极的侧部中以增强刚度；5)用刚性封装体支撑所述工作电极的相对表面；和6)使所述工作电极更具刚性的其它技术。还描述一种偏压电路，其使用可控电流源、变化电流的积分器，以及用于将电压供应到反电极并且将偏压电压供应到参考电极的反馈电路。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	美国;US
申请人：	因赛特系统公司
发明人：	J·C-M·程;E·P·李;J·C·巴特
专利状态：	有效
申请日期：	2018-02-15T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-15T00:00:00+0800
申请号：	CN201880019563.1
公开号：	CN110462392A
代理机构：	北京律盟知识产权代理有限责任公司
代理人：	王允方
分类号：	G01N27/404(2006.01);G;G01;G01N;G01N27
申请人地址：	美国加利福尼亚州
主权项：	1.一种电化学气体传感器，其包括：主体，其含有一或多个腔；电解质，其含纳于所述一或多个腔内；多个电极，其处于所述一或多个腔的内侧上，所述电极接触所述电解质，所述电极包含多孔的第一电极；和气体开口，其处于所述主体中以用于允许气体进入所述第一电极以致使发生化学反应，所述第一电极支撑于所述腔内以基本防止所述第一电极归因于改变的气体压力而发生的屈曲。 2.根据权利要求1所述的传感器，其另外包括粘附剂，所述粘附剂大体覆盖所述第一电极的除气体入口区域之外的整个第一表面以用于将所述第一电极稳固地附连到所述主体。 3.根据权利要求1所述的传感器，其另外包括气体过道，所述气体过道允许经由所述第一电极的前表面进入所述第一电极的所述气体还进入所述腔，并且将气体压力提供到所述第一电极的相对后表面以大体均衡施加到所述前表面和所述后表面的气体压力。 4.根据权利要求3所述的传感器，其另外包括将所述第一电极附连到所述主体的粘附剂，所述粘附剂经图案化以将所述气体过道提供到所述腔中。 5.根据权利要求3所述的传感器，其中所述第一电极被配置成允许所述气体扩散到所述第一电极的侧部之外并进入所述腔。 6.根据权利要求1所述的传感器，其中所述气体进入所述第一电极的前表面，所述传感器另外包括接触所述第一电极的后表面以机械支撑所述第一电极的大体刚性电解质层。 7.根据权利要求1所述的传感器，其中密封所述第一电极的侧表面以防止所述气体离开所述第一电极的所述侧表面。 8.根据权利要求1所述的传感器，其另外包括所述腔内的多孔的第二电极，密封所述第二电极的侧表面以防止所述气体进入所述第二电极的所述侧表面。 9.根据权利要求8所述的传感器，其中所述第一电极是工作电极且所述第二电极是反电极。 10.根据权利要求1所述的传感器，其中通过所述第一电极的侧部灌注粘附剂以将机械稳定性添加到所述第一电极。 11.根据权利要求1所述的传感器，其中所述第一电极相对于所述气体开口定位成将所述气体接纳到所述第一电极的前表面中，且所述电解质形成接触所述第一电极的后表面的电解质层，所述电解质层具有后表面，所述传感器另外包括：机械支撑部分，所述电解质层处于所述第一电极与所述机械支撑部分之间，所述机械支撑部分接触所述电解质层的所述后表面以转而机械支撑所述第一电极。 12.根据权利要求10所述的传感器，其中所述电极层形成固体或凝胶电解质层。 13.根据权利要求1所述的传感器，其另外包括：导体，从所述第一电极通到所述主体外部的金属垫，其中所述导体嵌入于所述主体内。 14.根据权利要求12所述的传感器，其另外包括处于所述导体的至少一部分与所述主体的外表面之间的金属屏蔽层，所述金属屏蔽层嵌入于所述主体内。 15.根据权利要求12所述的传感器，其中所述第一电极通过导电粘附剂附连到所述主体，所述导电粘附剂还围绕所述第一电极的至少一部分形成气体密封，所述导电粘附剂使所述第一电极电连接到所述导体。 16.一种电化学气体传感器，其包括：主体，其含有一或多个腔；电解质，其含纳于所述一或多个腔内；多个电极，其处于所述一或多个腔的内侧上，所述电极接触所述电解质，所述电极包含多孔的第一电极；气体开口，其处于所述主体中以用于允许气体进入所述第一电极以致使发生化学反应；且所述主体支撑用于连接到外部电路的金属垫，所述金属垫耦合到导体，所述导体使所述金属垫电耦合到所述多个电极，所述导体完全围封于所述主体的壁内。 17.根据权利要求16所述的传感器，其另外包括围封于所述主体的所述壁内的金属屏蔽层，所述金属屏蔽层位于所述导体与所述主体的至少一个外壁之间。 18.一种传感器系统，其包括：电化学单元，其具有工作电极、反电极和参考电极，其中所述参考电极被加电偏压，且所述工作电极与所述反电极之间的电流取决于渗透所述工作电极的目标气体；和偏压电路，其耦合到所述单元并且包括：可控电流源，其被配置成输出可控电流；积分器，其耦合到所述可控电流源的输出；和反馈电路，其耦合到所述积分器的输出，所述反馈电路将第一电压供应到所述反电极并且设置所述参考电极的偏压电压。 19.一种使用电化学气体传感器执行的方法，其包括：在标称地不受控制的环境中在大约一分钟或更少时间内对电化学气体传感器执行伏安法，借此通过一系列电压扫描通往所述电化学气体传感器中的一或多个电极的偏压信号以至少检测所述环境中的一或多种目标气体；从在所述伏安法期间收集的数据确定所述电化学单元的相对空气湿度、空气温度和离子状态中的一或多个；和针对在相同单个伏安法操作中确定的所述单元的所述相对空气湿度、空气温度和离子状态中的一或多个，补偿来自所述伏安法的与所述目标气体有关的所检测数据。 20.一种使用电化学气体传感器执行的方法，其包括：在标称地不受控制的环境中在大约一分钟或更少时间内对电化学气体传感器执行伏安法，借此通过一系列电压扫描通往所述电化学气体传感器中的一或多个电极的偏压信号以至少检测所述环境中的一或多种目标气体；存储对应于所述环境中的所述目标气体的所述检测的波形；和将所述波形与波形数据库进行比较以识别所存在的所述目标气体。 21.根据权利要求19所述的方法，其中对应于所述环境中的所述目标气体检测的所述波形包括重叠的气体信号，所述方法另外包括区分对应于所述重叠的气体信号的不同气体。 22.根据权利要求19所述的方法，其另外包括使用具有一组识别所存在气体的方程式的推理引擎来评估所述气体传感器所收集的数据。 23.根据权利要求19所述的方法，其中作为连续波形通过所述系列电压扫描通往所述一或多个电极的所述偏压信号。
所属类别：	发明专利