传感器、传感器的制备方法、气体检测系统及检测方法与流程

本发明涉及一种传感器，尤其是涉及一种传感器、该传感器的制备方法、气体检测系统及方法。

背景技术：

随着工业生产的快速发展，碳氢化物、碳氧化物和氮氧化物等大量有害气体向大气中排放。当人体长期与这些有害气体接触时，会引发人体器官和神经系统的损伤和癌变。为此，需要经常对大气这些有毒气体进行监测，以降低其对人体的伤害。

目前，主要是通过气体检测系统来实现有毒气体的监测的。现有的气体检测系统主要包括用于检测气体的传感器和用于分析数据的pca分析模块，将传感器置于被测气体中，传感器采集气体信息并生成相应的响应值发送给pca分析模块，pca分析模块对响应值进行分析，得出气体的种类。由于被测气体通常都是混合气体，里面含有多种成分的气体，为了分别识别这些有毒气体，现有的传感器通常包括多个用于检测不同气体的感应单元，这些感应单元沿阵列排放，各司其职，输出不同的响应信号，由此导致现有的传感器结构复杂，体积较大，制作成本较高，并且采用该传感器检测气体的方法也比较复杂，成本也较高。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题之一是提供一种结构简单、体积较小、成本较低，能够用于检测多种气体的传感器。

本发明解决上述技术问题之一所采用的技术方案为：一种传感器，包括从下到上依次设置的加热层、固体电解质基层和电极层，所述的加热层和所述的固体电解质基层均为立方体形状，所述的固体电解质基层采用钇稳定氧化锆生瓷片烧结而成，所述的固体电解质基层粘附在所述的加热层上表面，将所述的固体电解质基层的长度记为l，宽度记为d，厚度记为h，其中，长度l的取值范围为15-20mm，宽度d的取值范围为5-10mm，厚度h的取值范围为0.3-1.5mm，所述的加热层的长度等于所述的固体电解质基层的长度，所述的加热层的宽度等于所述的固体电解质基层的宽度，所述的加热层与所述的固体电解质基层完全对齐贴合；所述的电极层包括参比电极、对电极和敏感电极，所述的参比电极、所述的对电极和所述的敏感电极分别为大小尺寸相同的立方体形状，将所述的参比电极的长度记为l1，宽度记为d1，厚度记为h1，其中，长度l1的取值范围为宽度d1的取值范围为厚度记为h1的取值范围为所述的参比电极、所述的对电极和所述的敏感电极沿所述的固体电解质基层的长度方向依次间隔设置在所述的固体电解质基层的上表面上，所述的对电极的中心与所述的固体电解质基层的中心重叠，所述的参比电极与所述的对电极之间的间距等于所述的对电极和所述的敏感电极之间的间距，且该间距的取值范围为1.mm～2.5mm；所述的参比电极上设置有第一电极线，所述的对电极上设置有第二电极线，所述的敏感电极上设置有第三电极线；在检测包含多种气体的混合气体时，通过改变加载在所述的第一电极线和所述的第三电极线之间的偏置电压，使所述的第二电极线和所述的第三电极线之间输出相应偏置电压下的响应电流信号，由此实现不同气体的检测。

与现有技术相比，本发明的传感器的优点在于一种传感器，其特征在于包括通过从下到上依次设置的加热层、固体电解质基层和电极层来构建传感器结构，加热层和固体电解质基层均为立方体形状，固体电解质基层采用钇稳定氧化锆生瓷片烧结而成，固体电解质基层粘附在加热层上表面，将固体电解质基层的长度记为l，宽度记为d，厚度记为h，其中，长度l的取值范围为15-20mm，宽度d的取值范围为5-10mm，厚度h的取值范围为0.3-1.5mm，加热层的长度等于固体电解质基层的长度，加热层的宽度等于固体电解质基层的宽度，加热层与固体电解质基层完全对齐贴合；电极层包括参比电极、对电极和敏感电极，参比电极、对电极和敏感电极分别为大小尺寸相同的立方体形状，将参比电极的长度记为l1，宽度记为d1，厚度记为h1，其中，长度l1的取值范围为宽度d1的取值范围为厚度记为h1的取值范围为参比电极、对电极和敏感电极沿固体电解质基层的长度方向依次间隔设置在固体电解质基层的上表面上，对电极的中心与固体电解质基层的中心重叠，参比电极与对电极之间的间距等于对电极和敏感电极之间的间距，且该间距的取值范围为1.5mm～2.5mm；参比电极上设置有第一电极线，对电极上设置有第二电极线，敏感电极上设置有第三电极线；在检测包含多种气体的混合气体时，通过改变加载在第一电极线和第三电极线之间的偏置电压，使第二电极线和第三电极线之间输出相应偏置电压下的响应电流信号，即可实现不同气体的检测，由此本发明的传感器不需要设置多个不同规格的感应单元，结构简单、体积较小、成本较低，能够检测多种气体。

本发明所要解决的技术问题之二是提供一种传感器的制备方法，该制备方法制备得到的传感器结构简单、体积较小、成本较低，能够检测多种气体。

本发明解决上述技术问题之二所采用的技术方案为：一种权利要求1所述的传感器的制备方法，包括以下步骤：

(1)根据尺寸设计要求，选取相应尺寸的加热层及钇稳定氧化锆生瓷片；

(2)将钇稳定氧化锆生瓷片进行烧结处理形成固体电解质基层；

(3)制备参比电极，具体制备过程为：先将氧化锰电极浆料采用丝网印刷技术印制于所述的固体电解质基层的上表面相应位置处，然后放入干燥箱中，在100℃条件下干燥10小时，接着放入高温炉中在1400℃条件下煅烧2小时，最后自然冷却至室温后形成所述的参比电极，所述的氧化锰电极浆料通过将氧化锰粉体溶入高分子化学试剂中形成，其中氧化锰粉体与高分子化学试剂的质量比为1：1.5；

(4)制备对电极，具体制备过程为：先将pt对电极浆料通过丝网印刷技术印制于所述的固体电解质基层的上表面相应位置处，然后放入干燥箱中，在100℃条件下干燥10小时，再放入高温炉中在1200℃条件下煅烧2小时，自然冷却至室温后形成所述的对电极，所述的pt对电极浆料通过将pt浆料溶入高分子化学试剂中形成，其中pt浆料与高分子化学试剂的质量比为1：1；

(5)制备敏感电极、第一电极线、第二电极线和第三电极线，具体制备过程为：将敏感电极浆料采用丝网印刷技术印制在所述的固体电解质基层的上表面相应位置处，然后在其表面引出一根pt导线作为第三电极线，在所述的参比电极表面引出一根pt导线作为第一电极线，以及在所述的对电极表面通过pt浆料引出一根pt导线作为第二电极线，接着放入干燥箱中在100℃条件下干燥10小时，再放入高温炉中在800-1200℃煅烧2小时，自然冷却至室温，此时敏感电极、第一电极线、第二电极线和第三电极线形成，所述的敏感电极浆料通过将氧化锌和氧化铟粉体的混合物溶解到高分子化学试剂中形成，所述的氧化锌和氧化铟粉体的混合物由5-40wt％的氧化锌和60-95wt％的氧化铟组成，氧化锌和氧化铟粉体的混合物与高分子化学试剂的质量比为1：1.5。

(6)采用高温陶瓷胶将所述的固体电解质基层的下表面与所述的加热层上表面粘合在一起，传感器制备完成。

所述的高分子化学试剂由20wt％～30wt％的乙基纤维素和77wt％～80wt％的松油醇混合形成。

与现有技术相比，本发明的制备方法的优点在于首先选取相应尺寸的加热层及钇稳定氧化锆生瓷片，然后将钇稳定氧化锆生瓷片进行烧结处理形成固体电解质基层，接着依次制备参比电极、对电极、敏感电极、第一电极线、第二电极线和第三电极线，最后将采用高温陶瓷胶将固体电解质基层的下表面与加热层上表面粘合在一起，传感器制备完成，参比电极采用对所有气体不敏感的致密氧化锰，可以将参比电极和敏感电极同时暴露在待测气体中，减小了传感器的体积，简化了制备工艺，对电极采用传统的pt浆料，可以将有效的保护参比电极，在外加偏置电压是不会引起参考电极的极化；敏感电极由氧化锌和氧化铟复合制备而成，提高了电化学催化活性，从而提高了对气体的敏感度，该传感器不需要设置多个不同规格的感应单元，结构简单、体积较小、成本较低，在检测包含多种气体的混合气体时，通过改变加载在第一电极线和第三电极线之间的偏置电压，使第二电极线和第三电极线之间输出相应偏置电压下的响应电流信号，即可实现不同气体的检测。

本发明所要解决的技术问题之三是提供一种结构简单、体积较小、成本较低，能够检测多种气体的气体检测系统。

本发明解决上述技术问题之三所采用的技术方案为：一种气体检测系统，包括传感器、质量流量计、测试室、用于采集数据和偏置电压调控的电化学工作站以及pca数据处理模块；所述的传感器包括从下到上依次设置的加热层、固体电解质基层和电极层，所述的加热层和所述的固体电解质基层均为立方体形状，所述的固体电解质基层采用钇稳定氧化锆生瓷片烧结而成，所述的固体电解质基层粘附在所述的加热层上表面，将所述的固体电解质基层的长度记为l，宽度记为d，厚度记为h，其中，长度l的取值范围为15-20mm，宽度d的取值范围为5-10mm，厚度h的取值范围为0.3-1.5mm，所述的加热层的长度等于所述的固体电解质基层的长度，所述的加热层的宽度等于所述的固体电解质基层的宽度，所述的加热层与所述的固体电解质基层完全对齐贴合；所述的电极层包括参比电极、对电极和敏感电极，所述的参比电极、所述的对电极和所述的敏感电极分别为大小尺寸相同的立方体形状，将所述的参比电极的长度记为l1，宽度记为d1，厚度记为h1，其中，长度l1的取值范围为宽度d1的取值范围为厚度记为h1的取值范围为所述的参比电极、所述的对电极和所述的敏感电极沿所述的固体电解质基层的长度方向依次间隔设置在所述的固体电解质基层的上表面上，所述的对电极的中心与所述的固体电解质基层的中心重叠，所述的参比电极与所述的对电极之间的间距等于所述的对电极和所述的敏感电极之间的间距，且该间距的取值范围为1.5mm～2.5mm；所述的参比电极上设置有第一电极线，所述的对电极上设置有第二电极线，所述的敏感电极上设置有第三电极线；在检测包含多种气体的混合气体时，通过改变加载在所述的第一电极线和所述的第三电极线之间的偏置电压，使所述的第二电极线和所述的第三电极线之间输出相应偏置电压下的响应电流信号；所述的测试室具有进气口和出气口，所述的质量流量计设置在所述的测试室的进气口处，用于控制流入所述的测试室中的气体的流速；所述的电化学工作站与所述的第一电极线、所述的第二电极线和所述的第三电极线连接，用于控制加载在所述的第一电极线和所述的第三电极线之间的偏置电压，同时采集所述的第二电极线和所述的第三电极线之间产生的响应电流信号；所述的pca数据处理模块内预先存储有通过实验获取到的各参考气体在相应偏置电压下，所述的传感器输出的响应电流信号的参考范围，所述的pca数据处理模块对接收到所述的传感器输出的响应电流信号进行识别，得到待测混合气体中的各气体成分。

与现有技术相比，本发明的气体检测系统的优点在于通过传感器、质量流量计、测试室、用于采集数据和偏置电压调控的电化学工作站以及pca数据处理模块来构建气体检测，传感器包括从下到上依次设置的加热层、固体电解质基层和电极层，加热层和固体电解质基层均为立方体形状，固体电解质基层采用钇稳定氧化锆生瓷片烧结而成，固体电解质基层粘附在加热层上表面，将固体电解质基层的长度记为l，宽度记为d，厚度记为h，其中，长度l的取值范围为15-20mm，宽度d的取值范围为5-10mm，厚度h的取值范围为0.3-1.5mm，加热层的长度等于固体电解质基层的长度，加热层的宽度等于固体电解质基层的宽度，加热层与固体电解质基层完全对齐贴合；电极层包括参比电极、对电极和敏感电极，参比电极、对电极和敏感电极分别为大小尺寸相同的立方体形状，将参比电极的长度记为l1，宽度记为d1，厚度记为h1，其中，长度l1的取值范围为宽度d1的取值范围为厚度记为h1的取值范围为参比电极、对电极和敏感电极沿固体电解质基层的长度方向依次间隔设置在固体电解质基层的上表面上，对电极的中心与固体电解质基层的中心重叠，参比电极与对电极之间的间距等于对电极和敏感电极之间的间距，且该间距的取值范围为1.5mm～2.5mm；参比电极上设置有第一电极线，对电极上设置有第二电极线，敏感电极上设置有第三电极线；在检测包含多种气体的混合气体时，通过改变加载在第一电极线和第三电极线之间的偏置电压，使第二电极线和第三电极线之间输出相应偏置电压下的响应电流信号；测试室具有进气口和出气口，质量流量计设置在测试室的进气口处，用于控制流入测试室中的气体的流速；电化学工作站与第一电极线、第二电极线和第三电极线连接，用于控制加载在第一电极线和第三电极线之间的偏置电压，同时采集第二电极线和第三电极线之间产生的响应电流信号；pca数据处理模块内预先存储有通过实验获取到的各参考气体在相应偏置电压下，传感器输出的响应电流信号的参考范围，pca数据处理模块对接收到传感器输出的响应电流信号进行识别，得到待测混合气体中的各气体成分，结构简单，体积较小，制作成本较低。

本发明所要解决的技术问题之四是提供一种气体检测方法，该气体检测方法采用结构简单、体积较小且成本较低的气体检测系统实现，能够检测多种气体。

本发明解决上述技术问题之四所采用的技术方案为：一种气体检测系统的检测方法，包括以下步骤：

s1：将所述的传感器的加热层与外部电源相连接，所述的传感器的第一电极线、第二电极线和第三电极线分别与所述的电化学工作站相连接，将所述的传感器置于所述的测试室内；测试室具有进气口和出气口，将所述的质量流量计设置在所述的测试室的进气口处；

s2：开启外部电源对所述的加热片进行加热，将所述的加热片加热至420～470℃后保持恒定；

s3：通过所述的电化学工作站设置加载在所述的第一电极线和所述的第三电极线之间的初始偏置电压，初始偏置电压为-150mv～+150mv内的任意电压值；

s4：设定所述的质量流量计的流速为5～200sccm，将基本气体通过所述的质量流量计充入所述的测试室内，将所述的测试室的出气口打开，保持测试室内一直有气体流动，并计算基本气体的充入时间，当时间为5分钟时，停止充入基本气体，与此同时开始将待测气体通过所述的质量流量计充入所述的测试室内，并计算待测气体的充入时间，当时间为5分钟时，停止充入待测气体，与此同时再次开始将基本气体通过所述的质量流量计充入所述的测试室内，如此反复3次，结束后，从电化学工作站中获取得到初始偏置电压下，所述的传感器第1次输出的响应电流信号；

s5：通过所述的电化学工作站对加载在所述的第一电极线和所述的第三电极线之间的偏置电压进行第t次调整，t＝1，2，…t，t为大于等于4且小于等于10的整数，得到第t次调整后的偏置电压条件下，所述的传感器第1次输出的响应电流信号，其中，每次调整后的偏置电压也分别为-150mv～+150mv内的某一电压值，且初始偏置电压、第1次调整后的偏置电压～第t次调整后的偏置电压中，任意两个偏置电压之差的绝对值位于15-20mv之间；

s6：在相同的测试条件下，重复步骤3～步骤5两次，获取到初始偏置电压条件下，所述的传感器第2次输出的响应电流信号和第3次输出的响应电流信号，以及第t次调整后的偏置电压条件下，所述的传感器第2次输出的响应电流信号和第3次输出的响应电流信号；

s7：计算初始偏置电压条件下，所述的传感器第1次输出的响应电流信号、第2次输出的响应电流信号和第3次输出的响应电流信号的平均值，将该平均值作为初始偏置电压条件下，所述的传感器产生的响应电流信号；计算初始偏置电压条件下，第t次调整后的偏置电压条件下，所述的传感器第1次输出的响应电流信号、第2次输出的响应电流信号和第3次输出的响应电流信号的平均值，将该平均值作为第t次调整后的偏置电压条件下，所述的传感器产生的响应电流信号；

s8：将初始偏置电压条件下所述的传感器产生的响应电流信号以及第t次调整后的偏置电压条件下所述的传感器产生的响应电流信号输入到所述的pca数据处理模块中，所述的pca数据处理模块将其与预先存储的各参考气体在相应偏置电压下，所述的传感器输出的响应电流信号的参考范围进行比对，得到待测气体中的各气体成分。

与现有技术相比，本发明的检测方法的优点在于通过设置质量流量计的流速为5～200sccm，并通过电化学工作站对加载在第一电极线和第三电极线之间的偏置电压进行设置与调整，得到不同偏置电压条件下，传感器的输出的响应电流信号，然后通过将各不同偏置电压条件下，传感器的响应电流信号输出到pca数据处理模块中，pca数据处理模块将其与预先存储的各参考气体在相应偏置电压下，传感器输出的响应电流信号的参考范围进行比对，得到待测气体中的各气体成分，检测过程简单，成本较低。

附图说明

图1为本发明的传感器的结构图；

图2为本发明的检测方法对100ppm一氧化碳、丙烯和二氧化氮三种标准气体在不同偏置电压下进行检测，各气体响应输出电流与时间的关系(i-t)曲线；

图3为本发明的检测方法对一氧化碳、丙烯和二氧化氮三种标准气体在不同浓度和不同偏置电压下检测得到的综合识别效果图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

本发明提供了一种传感器，以下结合附图实施例对本发明的传感器作进一步详细描述。

实施例：如图1所示，一种传感器，包括从下到上依次设置的加热层1、固体电解质基层2和电极层，加热层1和固体电解质基层2均为立方体形状，固体电解质基层2采用钇稳定氧化锆生瓷片烧结而成，固体电解质基层2粘附在加热层1上表面，将固体电解质基层2的长度记为l，宽度记为d，厚度记为h，其中，长度l的取值范围为15-20mm，宽度d的取值范围为5-10mm，厚度h的取值范围为0.3-1.5mm，加热层1的长度等于固体电解质基层2的长度，加热层1的宽度等于固体电解质基层2的宽度，加热层1与固体电解质基层2完全对齐贴合；电极层包括参比电极3、对电极4和敏感电极5，参比电极3、对电极4和敏感电极5分别为大小尺寸相同的立方体形状，将参比电极3的长度记为l1，宽度记为d1，厚度记为h1，其中，长度l1的取值范围为宽度d1的取值范围为厚度记为h1的取值范围为参比电极3、对电极4和敏感电极5沿固体电解质基层2的长度方向依次间隔设置在固体电解质基层2的上表面上，对电极4的中心与固体电解质基层2的中心重叠，参比电极3与对电极4之间的间距等于对电极4和敏感电极5之间的间距，且该间距的取值范围为1.5mm～2.5mm；参比电极3上设置有第一电极线，对电极4上设置有第二电极线，敏感电极5上设置有第三电极线；在检测包含多种气体的混合气体时，通过改变加载在第一电极线和第三电极线之间的偏置电压，使第二电极线和第三电极线之间输出相应偏置电压下的响应电流信号，由此实现不同气体的检测。

本发明还提供了上述传感器的制备方法，以下结合附图实施例对本发明的传感器的制备方法作进一步详细描述。

实施例：如图1所示，一种传感器的制备方法，包括以下步骤：

(1)根据尺寸设计要求，选取相应尺寸的加热层1及钇稳定氧化锆生瓷片；

(2)将钇稳定氧化锆生瓷片进行烧结处理形成固体电解质基层2；

(3)制备参比电极3，具体制备过程为：先将氧化锰电极浆料采用丝网印刷技术印制于固体电解质基层2的上表面相应位置处，然后放入干燥箱中，在100℃条件下干燥10小时，接着放入高温炉中在1400℃条件下煅烧2小时，最后自然冷却至室温后形成参比电极3，氧化锰电极浆料通过将氧化锰粉体溶入高分子化学试剂中形成，其中氧化锰粉体与高分子化学试剂的质量比为1：1.5；

(4)制备对电极4，具体制备过程为：先将pt对电极4浆料通过丝网印刷技术印制于固体电解质基层2的上表面相应位置处，然后放入干燥箱中，在100℃条件下干燥10小时，再放入高温炉中在1200℃条件下煅烧2小时，自然冷却至室温后形成对电极4，pt对电极4浆料通过将pt浆料溶入高分子化学试剂中形成，其中pt浆料与高分子化学试剂的质量比为2：1；

(5)制备敏感电极5、第一电极线、第二电极线和第三电极线，具体制备过程为：将敏感电极5浆料采用丝网印刷技术印制在固体电解质基层2的上表面相应位置处，然后在其表面引出一根pt导线作为第三电极线，在参比电极3表面引出一根pt导线作为第一电极线，以及在对电极4表面通过pt浆料引出一根pt导线作为第二电极线，接着放入干燥箱中在100℃条件下干燥10小时，再放入高温炉中在800-1200℃煅烧2小时，自然冷却至室温，此时敏感电极5、第一电极线、第二电极线和第三电极线形成，敏感电极5浆料通过将氧化锌和氧化铟粉体的混合物溶解到高分子化学试剂中形成，氧化锌和氧化铟粉体的混合物由5-40wt％的氧化锌和60-95wt％的氧化铟组成，氧化锌和氧化铟粉体的混合物与高分子化学试剂的质量比为1：1.5。

(6)采用高温陶瓷胶将固体电解质基层2的下表面与加热层1上表面粘合在一起，传感器制备完成。

本实施例中，高分子化学试剂由20wt％～30wt％的乙基纤维素和77wt％～80wt％的松油醇混合形成。

本发明还提供了一种应用上述传感器的气体检测系统，以下结合附图实施例对本发明的气体检测系统作进一步详细描述。

实施例：如图1所示，一种气体检测系统，包括传感器、质量流量计、测试室、用于采集数据和偏置电压调控的电化学工作站以及pca数据处理模块；传感器包括从下到上依次设置的加热层1、固体电解质基层2和电极层，加热层1和固体电解质基层2均为立方体形状，固体电解质基层2采用钇稳定氧化锆生瓷片烧结而成，固体电解质基层2粘附在加热层1上表面，将固体电解质基层2的长度记为l，宽度记为d，厚度记为h，其中，长度l的取值范围为15-20mm，宽度d的取值范围为5-10mm，厚度h的取值范围为0.3-1.5mm，加热层1的长度等于固体电解质基层2的长度，加热层1的宽度等于固体电解质基层2的宽度，加热层1与固体电解质基层2完全对齐贴合；电极层包括参比电极3、对电极4和敏感电极5，参比电极3、对电极4和敏感电极5分别为大小尺寸相同的立方体形状，将参比电极3的长度记为l1，宽度记为d1，厚度记为h1，其中，长度l1的取值范围为宽度d1的取值范围为厚度记为h1的取值范围为参比电极3、对电极4和敏感电极5沿固体电解质基层2的长度方向依次间隔设置在固体电解质基层2的上表面上，对电极4的中心与固体电解质基层2的中心重叠，参比电极3与对电极4之间的间距等于对电极4和敏感电极5之间的间距，且该间距的取值范围为1.5mm～2.5mm；参比电极3上设置有第一电极线，对电极4上设置有第二电极线，敏感电极5上设置有第三电极线；在检测包含多种气体的混合气体时，通过改变加载在第一电极线和第三电极线之间的偏置电压，使第二电极线和第三电极线之间输出相应偏置电压下的响应电流信号；测试室具有进气口和出气口，质量流量计设置在测试室的进气口处，用于控制流入测试室中的气体的流速；电化学工作站与第一电极线、第二电极线和第三电极线连接，用于控制加载在第一电极线和第三电极线之间的偏置电压，同时采集第二电极线和第三电极线之间产生的响应电流信号；pca数据处理模块内预先存储有通过实验获取到的各参考气体在相应偏置电压下，传感器输出的响应电流信号的参考范围，pca数据处理模块对接收到传感器输出的响应电流信号进行识别，得到待测混合气体中的各气体成分。

本实施例中，电化学工作站采用天津兰力科公司生产的型号为lk1100的电化学工作站，pca数据处理模块采用现有成熟的产品。

本发明还提供了一种上述气体检测系统的检测方法，以下结合附图实施例对本发明的气体检测方法作进一步详细描述。

实施例：一种气体检测系统的检测方法，包括以下步骤：

s1：将传感器的加热层1与外部电源相连接，传感器的第一电极线、第二电极线和第三电极线分别与电化学工作站相连接，将传感器置于测试室内；测试室具有进气口和出气口，将质量流量计设置在测试室的进气口处；

s2：开启外部电源对加热片进行加热，将加热片加热至420～470℃后保持恒定；

s3：通过电化学工作站设置加载在第一电极线和第三电极线之间的初始偏置电压，初始偏置电压为-150mv～+150mv内的任意电压值；

s4：设定质量流量计的流速为5～200sccm，将基本气体通过质量流量计充入测试室内，将测试室的出气口打开，保持测试室内一直有气体流动，并计算基本气体的充入时间，当时间为5分钟时，停止充入基本气体，与此同时开始将待测气体通过质量流量计充入测试室内，并计算待测气体的充入时间，当时间为5分钟时，停止充入待测气体，与此同时再次开始将基本气体通过质量流量计充入测试室内，如此反复3次，结束后，从电化学工作站中获取得到初始偏置电压下，传感器第1次输出的响应电流信号；

s5：通过电化学工作站对加载在第一电极线和第三电极线之间的偏置电压进行第t次调整，t＝1，2，…t，t为大于等于4且小于等于10的整数，得到第t次调整后的偏置电压条件下，传感器第1次输出的响应电流信号，其中，每次调整后的偏置电压也分别为-150mv～+150mv内的某一电压值，且初始偏置电压、第1次调整后的偏置电压～第t次调整后的偏置电压中，任意两个偏置电压之差的绝对值位于15-20mv之间；

s6：在相同的测试条件下，重复步骤3～步骤5两次，获取到初始偏置电压条件下，传感器第2次输出的响应电流信号和第3次输出的响应电流信号，以及第t次调整后的偏置电压条件下，传感器第2次输出的响应电流信号和第3次输出的响应电流信号；

s7：计算初始偏置电压条件下，传感器第1次输出的响应电流信号、第2次输出的响应电流信号和第3次输出的响应电流信号的平均值，将该平均值作为初始偏置电压条件下，传感器产生的响应电流信号；计算初始偏置电压条件下，第t次调整后的偏置电压条件下，传感器第1次输出的响应电流信号、第2次输出的响应电流信号和第3次输出的响应电流信号的平均值，将该平均值作为第t次调整后的偏置电压条件下，传感器产生的响应电流信号；

s8：将初始偏置电压条件下传感器产生的响应电流信号以及第t次调整后的偏置电压条件下传感器产生的响应电流信号输入到pca数据处理模块中，pca数据处理模块将其与预先存储的各参考气体在相应偏置电压下，传感器输出的响应电流信号的参考范围进行比对，得到待测气体中的各气体成分。

本实施例中，基本气体为空气。

采用本发明的检测方法对100ppm氧化碳、丙烯和二氧化氮三种标准气体在不同偏置电压下进行检测，三种气体响应电流信号与时间的关系(i-t)曲线如图2所示；采用本发明的气体检测方法对氧化碳、丙烯和二氧化氮三种标准气体在不同浓度和不同偏置电压下进行检测，其综合识别效果图如图3所示。分析图2可知，本发明中的气体检测方法对15-65ppm浓度的目标气体，在不同的偏置电压下，响应行为表现出明显差异性，不同的目标气体在相同的偏置电压下也表现出不同的响应特性。由图3以直观地看出，本发明具有对混合气体进行有效检测和识别的能力。