【CN109856336A】一种确定MEMS甲烷传感器最佳工作电流的方法【专利】

(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 (43)申请公布日 (21)申请号 201910148891.8
(22)申请日 2019.02.28
(71)申请人 中国矿业大学
地址 221116 江苏省徐州市大学路1号中国
矿业大学科研院
(72)发明人 马洪宇　杜亚娜　孔祥林　陈鹏　
丁恩杰　
(74)专利代理机构 南京瑞弘专利商标事务所
(普通合伙) 32249
代理人 王路
(51)Int.Cl.
G01N 33/00(2006.01)
(54)发明名称一种确定MEMS甲烷传感器最佳工作电流的方法(57)摘要本发明公开了一种确定MEMS甲烷传感器的最佳工作电流的方法，包括如下步骤：设定电流源对MEMS甲烷传感器供电的起始电流、步进电流、终止电流，扫描测量得到的I -V数据，根据欧姆定律得到此次测量的电流-电阻(I -R)数据；重复测试，直至出现极大电阻值，记此次测量得到的I -V数据为完备I -V数据；寻找所述完备I -V数据中的最大电压差值，记最大电压差值所对应的电流为最佳工作电流I W 。

本发明可以确定MEMS甲烷传感器最佳工作电流，使其处于最佳工作状态、输出最佳灵敏度，使用的设备简单，步骤明确，易于操作，可靠便捷、速度快、
效率高。

权利要求书2页 说明书5页 附图2页CN 109856336 A 2019.06.07
C N 109856336
A
权　利　要　求　书1/2页CN 109856336 A
1.一种确定MEMS甲烷传感器最佳工作电流的方法，其特征在于，采用MEMS甲烷传感器测量电路实现，该电路包括电流源、电压表、MEMS甲烷传感器和计算机，电流源为MEMS甲烷传感器提供电流、电压表测量MEMS甲烷传感器通以电流之后所产生的电压，所述电压表接线端的“正”端与所述电流源的电流流出端连接MEMS甲烷传感器的一端，所述电压表接线端的“负”端与所述电流源的电流流入端连接MEMS甲烷传感器另一端；电流源与电压表与计算机连接，计算机控制电流源输出电流值的大小同时记录电压表的电压，测量步骤如下：第一步：设定电流源对MEMS甲烷传感器供电的起始电流(I S)、步进电流(IΔ)、终止电流(I E)，终止电流(I E)大于起始电流(I S)，所述终止电流(I E)与起始电流(I S)的差值除以步进电流(IΔ)为电流步进的步数(C S)，电流源从起始电流I S开始以步进电流IΔ步进至终止电流I E的每个电流点的时间长度(t)相同；
第二步：电流源从起始电流(I S)开始，以步进电流(IΔ)扫描至终止电流(I E)结束，完成整个阶梯电流扫描为一次测量，电压表测量MEMS甲烷传感器上产生的与每个电流所对应的电压，记录施加第n个电流值I n时的电压值V n，I n的大小为I S+nIΔ，其中序号n为从0至C S的整数，首次测量时选择一个数值较小的终止电流(I E)，得到该次测量的电流-电压(I-V)数据；
第三步：根据第二步扫描测量得到的I-V数据，根据欧姆定律计算得到每一个电流值(I n)所对应的电阻值(R n)，即得到此次测量的电流-电阻(I-R)数据；
第四步：判断I-R数据中的电阻值(R n)是否随施加的电流值(I n)单调增加，如果电阻值(R n)随电流值(I n)单调增加，则增大电流步进的步数即选取一个更大的终止电流(I E)，并重复第二至第三步进行多次测试，相邻两次测量之间的时间间隔不低于T分钟，相邻两次测量之间的时间间隔保持相同，直至电阻值(R n)不再随电流值(I n)增大而是随其减小，即出现极大电阻值，记此次测量得到的I-V数据为完备I-V数据，出现极大电阻值时对应的电流的步数是C S’；
第五步：使用第四步中的完备I-V数据，从第1个步进电流开始依次计算每一个步进电流(IΔk)所对应的电压差(VΔk)，电压差(VΔk)的计算方法为计算第k个电流(I k)时的电压(V k)与第k-1个电流(I k-1)时的电压(V k-1)之间的电压差值，即VΔk＝V k-V k-1，此时k从1至C S’取值且k为整数，当k＝1时，V k-1为起始电流(I S)所对应的电压；
第六步：寻找所述完备I-V数据中的最大电压差值(VΔmax)，记最大电压差值(VΔmax)所对应的电流为施加第m个步进电流时所对应的电流(I m＝I S+mIΔ)，选择这一电流(I m)为MEMS甲烷传感器的最佳工作电流I W，即MEMS甲烷传感器处于最佳工作点时所需施加的工作电流为
I W，可使其输出的甲烷灵敏度最大。

2.根据权利要求1所述的一种确定MEMS甲烷传感器最佳工作电流的方法，其特征在于，第四步中，T的取值为1。

3.一种确定MEMS甲烷传感器最佳工作电流的方法，其特征在于，采用MEMS甲烷传感器测量电路实现，该电路包括电流源、电压表、MEMS甲烷传感器和计算机，电流源为MEMS甲烷传感器提供电流、电压表测量MEMS甲烷传感器通以电流之后所产生的电压，所述电压表接线端的“正”端与所述电流源的电流流出端连接MEMS甲烷传感器的一端，所述电压表接线端的“负”端与所述电流源的电流流入端连接MEMS甲烷传感器另一端；电流源与电压表与计算机连接，计算机控制电流源输出电流值的大小同时记录电压表的电压，测量步骤如下：第一步：设定电流源对MEMS甲烷传感器供电的起始电流(I S)、步进电流(IΔ)、终止电流
2。