Automated system for fluctuation enhanced gas sensing

Resistance gas sensors exhibit random phenomena (resistance noise) which can be utilized to improve gas sensitivity and selectivity. That new emerging technique has to be investigated to recognize optimal parameters for gas detection. It means that a measurement system has to have ability of numerous parameters adjustment (e.g., sampling frequency, heater voltage, polarization current, voltage noise amplification). That fact induced design of a new setup which limits a number of external power sources and reduces time of gas sensors characterization. The newly prepared system comprises two digitally controlled voltage and current sources, and a control unit to select polarization current of the investigated gas sensor. The system is controlled by the dedicated PC software used for data acquisition and communication. The system allows characterizing of prototype gas sensors having a very high resistance, up to tens of M?. Additionally, the measured sensors can be irradiated by the UV diode to induce photocatalytic effect influencing their gas sensing properties. All these operation have been automated. An every action is automatically logged and state of the system is visualized using windows PC environment. Output files are batch-processed by means of commercial software, such as MATLAB®. Additionally, some exemplary results of recent experimental data for selected gas sensors, such as their noise spectra at various sensors temperatures has been presented.

W rezystancyjnych czujnikach gazu występują zjawiska losowe (np. szumy rezystancji), które mogą być wykorzystane do poprawy czułości i selektywności detekcji gazu. Aplikacja tej stosunkowo nowej techniki wymaga przeprowadzenia badań w celu ustalenia optymalnych parametrów detekcji gazów, co oznacza, że system pomiarowy powinien posiadać możliwość zmiany szeregu parametrów (np. częstotliwości próbkowania, napięcia grzałki, prądu polaryzacji, wzmocnienia napięcia szumów). Implikowało to konieczność zaprojektowania systemu z ograniczoną liczbą zewnętrznych źródeł zasilania i minimalizacji czasu charakteryzowania czujników gazu. Zbudowany system zawiera dwa cyfrowo sterowane źródła prądu i napięcia oraz układ sterujący wyborem prądu polaryzacji badanego czujnika gazu. System jest sterowany z komputera PC za pomocą opracowanego, dedykowanego oprogramowania i umożliwia charakteryzowanie prototypowych czujników gazu o rezystancji aż do dziesiątek M?. Czujnik może być ponadto poddany promieniowaniu przez diodę UV w celu wywołania efektu fotokatalizy, co wpływa na czułość detekcji gazu. Wszystkie wymienione czynności zostały zautomatyzowane w jak największym stopniu. Wszystkie wykonywane operacje są automatycznie rejestrowane, a aktualny stan systemu jest wizualizowany w postaci graficznej na monitorze PC. Pliki wyjściowe są przetwarzane wsadowo przy wykorzystaniu komercyjnego software’u takiego jak MATLAB®. Ponadto, przedstawiono przykładowe wyniki pomiarów uzyskane przy wykorzystaniu zaprojektowanego automatycznego stanowiska pomiarowego.