Zajjal segített gázérzékelés (FES)

Különböző gázok, szennyezések, vagy a levegő minőségének mérésére gyakran használnak Taguchi típusú, félvezető gázszenzorokat. E szenzorok esetében a leggyakrabban mért paraméter a szenzor ellenállása. Egyetlen mért adat esetén viszont nehéz megkülönböztetni a különböző gázokat, illetve gázkoncentrációkat, főleg, hogy ha azok egyszerre lehetnek jelen a mért légtérben. Több különböző szenzort alkalmazva, már lehetőségünk van több paramétert mérni, így növelhető a mérés szelektivitása. Az módszer ára a magasabb költség.

1999-ben, Laszlo B. Kish és kollégái vetették fel [1,2], hogy mindössze egy szenzort felhasználva is több információt nyerhetünk, ha nem csak az ellenállás átlagértékét mérjük, hanem az ellenállás időbeli, véletlenszerű változását is, az ellenállás zaját. Ez a zaj ugyanis függ a szenzorban lezajló mikroszkopikus, dinamikus folyamatoktól, melyeket mind a gáz típusa és koncentrációja is befolyásolja. Az alábbi ábrán látható egy szenzoron mért zaj spektruma különböző gázok esetén [3]:

Szenzor ellenállásának spektruma

Jól látható, hogy mind a zaj nagysága, mind pedig a spektrum alakja jelentősen függ az aktuális gáztól, ez pedig lehetőséget ad arra, hogy növeljük a szenzor szelektivitását, valamint bizonyos esetben az érzékenységét. A jelenség neve Fluctuation Enhanced Sensing (FES), számos kutatócsoport vizsgálja alkalmazásainak lehetőségeit, pl. baktériumok detektálására, illatanyagok megkülönböztetésére (mesterséges orr).

[1] László B Kish honlapja

[2] Wikipédia: Fluctuation-enhanced sensing

[3] L.B. Kish, Y. Li, J.L. Solis, W.H. Marlow, R. Vajtai, C.G. Granqvist, V. Lantto, J.M. Smulko and G. Schmera: "Detecting Harmful Gases Using Fluctuation-Enhanced Sensing With Taguchi Sensors", IEEE SENSORS JOURNAL, vol. 5, no. 4, august 2005

Következő cikk a témában: FES mérőrendszer felépítése

Hozzászóllások