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原文传递具有桥结构的多参数传感器

专利名称：	具有桥结构的多参数传感器
摘要：	本公开涉及一种用于检测和/或分析气体的传感器。该传感器包括基板(1)、布置在基板(1)中的凹陷或开口(2)、第一桥结构(3a)以及第二桥结构(3b)。第一桥结构(3a)和第二桥结构(3b)在所述凹陷或开口(2)上方延伸并且锚定在基板(1)中。第一桥结构(3a)形成第一加热板(6a)，并且包括布置在第一加热板(6a)上的感测材料，特别是金属氧化物材料，的第一贴片(8a)、适于测量第一贴片(8a)的电特性的电极(30，31)以及适于加热第一加热板的加热器(20)。第二桥结构(3b)包括温度传感器(34)。该传感器包括用于驱动加热器和用于处理来自电极和温度传感器的信号的电路系统。该传感器提供第一操作模式和第二操作模式，所述第一操作模式被配置为执行对第一贴片(8a)的电特性的测量，所述第二操作模式被配置为以感测模式操作第二桥结构(3b)，以执行对气体的热特性的测量。热特性是气体的热容量和/或热导率和/或热扩散率。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	瑞士;CH
申请人：	盛思锐股份公司
发明人：	M·梅兹;M·霍尔农;F·赫内
专利状态：	有效
申请日期：	2017-10-30T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-19T00:00:00+0800
申请号：	CN201780075230.6
公开号：	CN110036286A
代理机构：	中国国际贸易促进委员会专利商标事务所
代理人：	曹瑾
分类号：	G01N27/12(2006.01);G;G01;G01N;G01N27
申请人地址：	瑞士施泰法
主权项：	1.一种用于检测和/或分析气体的传感器，所述传感器包括：基板(1)；凹陷或开口(2)，布置在基板(1)中；第一桥结构(3a)和第二桥结构(3b)，在所述凹陷或开口(2)上方延伸并锚定在基板(1)中；其中所述第一桥结构(3a)形成第一加热板(6a)，并且包括感测材料的，特别是金属氧化物材料的第一贴片(8a)，布置在第一加热板(6a)上；电极(30，31)，适于测量第一贴片的电特性；加热器(20)，适于加热第一加热板(6a)；所述第二桥结构(3b)包括至少温度传感器(34)；传感器包括用于驱动加热器和用于处理来自电极(30，31)和温度传感器(34)的信号的电路系统(4a，4b)；并且所述传感器提供：第一操作模式，被配置为执行对第一贴片(8a)的电特性的测量；以及第二操作模式，被配置为以感测模式操作第二桥结构(3b)，以执行对气体的热特性的测量，其中所述热特性是气体的热容量和/或热导率和/或热扩散率。 2.如权利要求1所述的传感器，其中所述第二操作模式被配置为以加热模式操作第一加热板(6a)，以加热气体。 3.如权利要求1或权利要求2所述的传感器，其中所述第二操作模式被配置为以加热模式操作第一加热板(6a)和/或第三桥结构(3c)的加热板，以加热气体；以及以感测模式操作第二桥结构(3b)，以测量由于第一加热板和/或第三桥结构的加热板的加热而引起的温度改变或一个或多个温度参数，并且根据所述温度改变和/或所述温度参数来确定气体的热特性。 4.如前述权利要求中任一项所述的传感器，其中所述第二桥结构(3b)形成第二加热板(6b)，并且包括感测材料的，特别是金属氧化物材料的第二贴片(8b)，布置在第二加热板(6b)上；电极(30，31)，适于测量第二贴片(8b)的电特性；加热器(20)，适于加热第二加热板(6b)；其中所述第一操作模式被配置为执行对第一贴片(8a)和第二贴片(8b)的电特性的测量。 5.如前述权利要求中任一项所述的传感器，其中所述传感器包括第三桥结构，所述第三桥结构包括加热板和加热器，并且其中所述第二操作模式被配置为在加热模式下操作第三桥结构的加热板(6c)，以加热气体。 6.如前述权利要求中任一项所述的传感器，其中所述传感器能够操作以在第二操作模式下执行对气体的热容量和/或热导率和/或热扩散率的测量。 7.如前述权利要求中任一项所述的传感器，其中所述传感器被配置为组合来自第一操作模式和第二操作模式的测量结果，以确定气体的气体成分和/或气体浓度。 8.如前述权利要求中任一项所述的传感器，其中所述传感器能够操作以使用第二操作模式的测量结果来确定气体的压力。 9.如前述权利要求中任一项所述的传感器，其中所述传感器被配置为在第一操作模式下执行第一加热板(6a)和/或第二加热板(6b)和/或第三桥结构(3c)的加热板(6c)的连续或脉冲加热。 10.如前述权利要求中任一项所述的传感器，其中所述传感器被配置为在第二操作模式下执行第一加热板(6a)和/或第三桥结构(3c)的加热板(6c)的连续加热；以及对响应于第一加热板(6a)的加热和/或第三桥结构(3c)的加热板(6c)的加热的第二桥结构(6b)的温度改变的测量。 11.如前述权利要求中任一项所述的传感器，其中所述传感器被配置为在第二操作模式下执行第一加热板(6a)和/或第三桥结构(3c)的加热板(6c)的非连续加热，特别是脉冲或正弦加热；以及对第二桥结构(3b)的一个或多个温度参数的测量。 12.如权利要求11所述的传感器，其中所述传感器被配置为在第二操作模式下执行对第一加热板(6a)和/或第三桥结构(3c)的加热板(6c)的温度信号与第二桥结构(3b)的温度信号之间的相移的测量。 13.如权利要求11或权利要求12所述的传感器，其中所述传感器被配置为在第二操作模式下执行对第一桥结构、第二桥结构和/或第三桥结构的温度信号的幅值或脉冲高度的测量。 14.如前述权利要求中任一项所述的传感器，其中所述传感器包括用于测量气体的相对湿度的湿度传感器(101)和/或用于确定围绕传感器的气体的压力的压力传感器(102)。 15.如前述权利要求中任一项所述的传感器，其中所述传感器被配置为使用来自第一操作模式的测量结果来校准第二操作模式的一个或多个传感器参数，特别是漂移参数，并且/或者使用来自第二操作模式的测量结果来校准第一操作模式的一个或多个传感器参数，特别是漂移参数。 16.如前述权利要求中任一项所述的传感器，其中所述传感器包括多个第二桥结构(3b，3d)；所述多个第二桥结构(3b，3d)中的每一个包括温度传感器；所述多个第二桥结构中的至少两个以距第一桥结构(3a)和/或第三桥结构(3c)不同的距离布置；以及第二操作模式被配置为在感测模式下操作所述多个第二桥结构(3b，3d)，并且执行气体的热特性的差分测量。 17.如前述权利要求中任一项所述的传感器，其中第一、第二和/或第三桥结构包括至少第一和第二金属层(12，14)，被至少一个介电层(13)分开，其中所述第一金属层(12)形成加热器，并且所述第二金属层(14)形成至少部分电极(30，31)，其中所述第一金属层(12)特别是钨或铂或金层，并且其中所述第二金属层(14)特别是铂或金层。 18.如前述权利要求中任一项所述的传感器，其中第一、第二和/或第三桥结构(3a，3b，3c)包括分别形成所述第一、第二和第三加热板(6a，6b，6c)的中心区域(5)以及在所述中心区域(5)和所述基板(1)之间延伸的两个臂(7)，特别是由分别形成所述第一、第二和第三加热板(6a，6b，6c)的中心区域(5)以及在所述中心区域(5)和所述基板(1)之间延伸的两个臂(7)组成，并且特别是其中所述中心区域(5)的宽度(D)大于所述臂(7)中的每一个的最小宽度(d)。 19.如前述权利要求中任一项所述的传感器，其中所述第一操作模式被配置为执行对第一贴片的电阻抗的实部或虚部的测量。 20.一种用于操作如前述权利要求中任一项所述的传感器的计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质具有用所述计算机可读存储介质实施的程序指令，所述程序指令能够由传感器执行，以使传感器执行在第一操作模式下，对第一贴片的电特性的测量；以及在第二操作模式下，通过第二桥结构对气体的热特性的测量，其中所述热特性是气体的热容量和/或热导率和/或热扩散率。 21.一种电子设备，特别是便携式电子设备，包括如权利要求1-19中任一项所述的传感器。 22.一种用于操作用于检测和/或分析气体的传感器的方法，所述传感器包括基板(1)；凹陷或开口(2)，布置在基板(1)中；第一桥结构(3a)和第二桥结构(3b)，在所述凹陷或开口(2)上方延伸并锚定在基板(1)中；其中所述第一桥结构(3a)形成第一加热板(6a)，并且包括：感测材料的，特别是金属氧化物材料的第一贴片(8a)，布置在第一加热板(6a)上；电极(30，31)，适于测量第一贴片的电特性；加热器(20)，适于加热第一加热板(6a)；所述第二桥结构(3b)包括至少温度传感器(34)；以及传感器包括用于驱动加热器和用于处理来自电极和温度传感器的信号的电路系统；所述方法包括在传感器的第一操作模式下，执行对第一贴片(8a)的电特性的测量；以及在传感器的第二操作模式下，以感测模式操作第二桥结构(3b)，以执行对气体的热特性的测量，其中所述热特性是气体的热容量和/或热导率和/或热扩散率。 23.如权利要求22所述的方法，包括：在第二操作模式下，以加热模式操作第一加热板(6a)和/或第三桥结构的加热板，以加热气体；以及在第二操作模式下，测量由于第一加热板和/或第三桥结构的加热板的加热而引起的温度改变或一个或多个温度参数；根据温度改变和/或温度参数确定气体的热特性。 24.如权利要求22-23中任一项所述的方法，包括在第二操作模式下，执行第一加热板(6a)和/或第三桥结构(3c)的加热板(6c)的非连续加热，特别是脉冲或正弦加热；以及在第二操作模式下，执行对第二桥结构(3b)的一个或多个温度参数的测量。 25.如权利要求24所述的方法，包括执行对第一加热板(6a)和/或第三桥结构(3c)的加热板(6c)的温度信号与第二桥结构(3b)的温度信号之间的相移的测量。 26.如权利要求24或25所述的方法，包括执行对第一桥结构、第二桥结构和/或第三桥结构的温度信号的幅值或脉冲高度的测量。
所属类别：	发明专利