산화물 반도체식 가스센서의 입출력 고차 캘리브레이션 방정식 도출 (Induction of the High Order Calibration Equation of Metal Oxide Semiconductor Gas Sensors)

서지정보

· 발행기관 : 한국가스학회
· 수록지 정보 : 한국가스학회지 / 24권 / 2호 / 44 ~ 49페이지
· 저자명 : 박규태, 김강민, 이형기, 윤명섭

초록

본 논문에서는 산화주석 기반 반도체식 가스센서의 제조사양을 분석하여 측정회로를 설계하였다. 또한, 실제 가스안전관리 산업현장에서 가스센서를 사용하기 위하여 응답특성시험을 통한 최적 입출력 방정식을 도출하였다.
산화물 반도체 가스센서의 응답특성은 6종의 농도를 가진 표준가스를 제조하여 주입하며 출력전압을 측정을 통해분석되었다. 각각 농도가 다른 가스의 주입에 대한 센서의 출력 전압의 관계를 룩업 테이블로 생성하였다. 생성된룩업테이블의 데이터가 등간격이면 근사함수법으로 다항식을 도출할 수 있다. 그래서 5차의 다항식을 정의하고, 그 계수를 최소자승법으로 구하여 센서의 입출력 특성을 대표하는 5차 다항식을 완성하였다. 제안된 5차 다항식이가스검지기 등에 실제로 적용되기 위해서는 다항식의 역변환이나 사이 값이 추가된 배열형태로 프로그래밍이 다시 생성되어져야 한다. 본 연구에서는 사이 값을 1/5로 세밀하게 구분 및 보간을 계산하여 배열형태로 구현되었다.
제안한 5차 캘리브레이션 교정식의성능은 표준가스를 주입 및 그 농도를 측정했을 때 일차방정식보다 오차가 감소됨을 확인되었다.

영어초록

In this paper, a measuring circuit is designed through analyzing manufacture specification of the sensor based on MOS. And the best input-output polynomial are induced that really gas sensors are used in gas safety management industrial fields. Response characteristics of a MOS gas sensor is analysed by through sensor's output voltages are measured after standard gases with six kinds of concentrations are manufactured and are injected to the sensor. A lookup table is created by relations of sensor's output voltages by injecting gases with other concentrations. Because data of the formed lookup table are equal interval, a polynomial can be induced of method of approximation function. So the 5th polynomial of input-output for a sensor is defined, coefficients are calculated by using least squares method, and the 5th polynomial is completed for representing characteristics of the sensor. If the proposed polynomial is applied to gas leak detectors, an inverse transformation of polynomial and programing of array codes are recreated. In this research, polynomial is implemented with array types that intervals of values of a lookup table are one-fifth sampled and interpolated. The performance of proposed 5th calibration equation is verified that errors are reduced than a linear expression when tests are performed by measurement of concentrations against injection of standard gases.

참고자료

· 없음