CN113008943A - 气体感测装置及气体浓度感测方法 - Google Patents

气体感测装置及气体浓度感测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种气体感测装置及气体浓度感测方法，其中该气体感测装置适用于感测一待测气体中一目标气体的浓度，此气体感测装置包括介电层、参考感材部、目标感材部及控制器。介电层设置于一表面上，参考感材部及目标感材部设置于介电层的承载侧，且承载侧背向此表面。参考感材部包含第一导电层及对目标气体敏感度低的第一感测层。目标感材部包含第二导电层及对目标气体敏感度高的第二感测层。控制器取得第一及第二导电层的导抗值并依据导抗值及一关系函数计算目标气体的浓度值。

Description

气体感测装置及气体浓度感测方法
技术领域
本发明涉及感测一目标气体，特别是涉及一种自动校正的气体感测装置及其校正方法。
背景技术
气体感测装置广泛应用于穿戴式装置及可携式产品，并朝微型化、低功耗、高感测度及高稳定度的方向发展。
金属氧化物(Metal Oxide，MOX)气体感测装置使用加热器加热感测材料，当氧气吸附于感测材料时其电阻升高，当目标气体与感测材料表面吸附的氧离子反应时，氧离子脱附使其电阻下降，故通过检测感测材料的电阻值即可推算目标气体的浓度值。
然而，由于环境中温度或湿度的变异易导致不稳定的氧气吸附现象，且感测材料也易受硅氧烷毒化而占据氧气吸附位置，因此上述情况将造成感测材料的起始电阻变异。另外，气体感测装置的敏感度(sensitivity)也会受到感测材料本身的老化、感测器本身未完全热机(burn-in)以及前述的硅氧烷毒化等因素影响而出现异常状况。简言之，在使用金属氧化物气体感测装置检测目标气体的浓度时，气体感测装置的起始电阻与敏感度都会因为环境因素或时间因素而影响检测准确度。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种能够自动校正的气体感测装置及气体浓度感测方法，可提升气体感测装置的稳定度并延长其使用寿命。
依据本发明一实施例叙述的一种气体浓度感测方法，适用于可感测一待测气体中一目标气体的浓度的一气体感测装置，其中该气体感测装置包括一参考感材部、一目标感材部及一控制器，且该参考感材部对该目标气体的敏感度低于该目标感材部对该目标气体的敏感度，所述气体浓度感测方法包括：在该参考感材部及该目标感材部接触该待测气体时，以该控制器检测该参考感材部的一测量参考导抗值及该目标感材部的一测量目标导抗值；以该控制器依据该参考导抗值及对应于该参考感材部的一原始参考导抗值计算一参考变异系数；以及以该控制器依据该参考变异系数、一关系函数、该测量目标导抗值及一目标气体浓度转换函数计算一目标气体浓度值，其中该关系函数为该参考感材部及该目标感材部间的相关性。
依据本发明一实施例叙述的一种气体浓度感测方法，适用于可感测一待测气体中一目标气体的浓度的一气体感测装置，其中该气体感测装置包括一参考感材部、一目标感材部及一控制器，且该参考感材部对该目标气体的敏感度低于该目标感材部对该目标气体的敏感度，所述气体浓度感测方法包括：一导抗取值阶段，在该参考感材部及该目标感材部接触该待测气体时，以该控制器由该参考感材部及该目标感材部取得多个导抗值；一分区计算阶段，以该控制器依据该些导抗值多个关系函数计算多个预测目标导抗值，其中该些关系函数及该些预测目标导抗值都对应于多个指定浓度值；一分区比对阶段，以该控制器以一测量目标值比对该些预测目标导抗值以选择该些指定浓度值之中一者，其中该测量目标值是该些导抗值之一且对应于该目标感材部；以及一浓度推算阶段，以该控制器以多个目标变异系数之中一者及该测量目标导抗值推算一目标气体浓度值，其中该些目标变异系数之中的该者对应于该些指定浓度值之中的该者。
依据本发明一实施例叙述的一种气体浓度感测方法，适用于可感测一待测气体中一目标气体的浓度的一气体感测装置，其中该气体感测装置包括对一第一参考感材部、一第二参考感材部、一目标感材部及一控制器，且该第一参考感材部对该目标气体的敏感度及该第二参考感材部对该目标气体的敏感度都低于该目标感材部对该目标气体的敏感度，所述气体浓度感测方法包括：一导抗取值阶段，在该参考感材部及该目标感材部接触该待测气体时，以该控制器由该第一参考感材部、该第二参考感材部及该目标感材部取得多个导抗值；一分区计算阶段，以该控制器依据该些导抗值中关联于该第一参考感材部及该第二参考感材部的至少一者及多个关系函数计算多个分区参考值，其中该些关系函数及该些分区参考值都对应于多个指定浓度值；一分区比对阶段，以该控制器以一比对基准值比对该些分区参考值以选择该些指定浓度值之中一者；以及一浓度推算阶段，以该控制器以一目标变异系数及该测量目标导抗值推算一目标气体浓度值，其中该目标变异系数对应于该些指定浓度值之中的该者。
依据本发明一实施例叙述的一种气体感测装置，适用于感测一待测气体中一目标气体的浓度，所述气体感测装置包括：一介电层，设置于一表面上，该介电层具有一承载侧背向该表面；一参考感材部，设置于该承载侧，该参考感材部包括一第一感测层及一第一导电层；一目标感材部，设置于该承载侧，该参考感材部包括一第二感测层及一第二导电层；以及一控制器，电连接该第一导电层及该第二导电层，该控制器检测该第一导电层的一测量参考导抗值及该第二导电层的一测量目标导抗值，并依据该参考感材部的一原始参考导抗值、关联于该参考感材部及该目标感材部的一关系函数、该测量参考导抗值及该测量目标导抗值计算该目标气体的一目标气体浓度值；其中该参考感材部对该目标气体的敏感度低于该目标感材部对该目标气体的敏感度。
综上所述，本发明提出的能够自动校正的气体感测装置及气体浓度感测方法，利用参考感材部提供自我补偿的信息给目标感材部，因此可校正飘移后的电阻值。此外，本发明可依据每次校正后的电阻值及浓度值动态地修正气体感测装置预先建立好的标准曲线，以便于下次感测时提供更为精确的气体浓度感测结果。
以上的关于本揭露内容的说明及以下的实施方式的说明是用以示范与解释本发明的精神与原理，并且提供本发明的权利要求更进一步的解释。
附图说明
图1为本发明第一实施例的气体感测装置的架构图；
图2为加热器、介电层、参考感材部及目标感材部的侧视图；
图3A为本发明的气体浓度感测方法的第一实施方式的流程图；
图3B为步骤S34的细部流程图；
图4为适用于本发明第一实施例的气体浓度感测方法的流程图；
图5A为本发明的气体浓度感测方法的第二实施方式的流程图；
图5B为步骤S44的细部流程图；
图6为本发明第二实施例的气体感测装置的架构图；
图7为加热器、介电层、第一参考感材部、第一目标感材部、第二参考感材部及第二目标感材部的侧视图；
图8为适用于本发明第二实施例的气体浓度感测方法的流程图；
图9A为本发明第一实施方式的气体浓度感测方法的流程图；
图9B为步骤S74的细部流程图；
图10A为本发明第二实施方式的气体浓度感测方法的流程图；
图10B为步骤S84的细部流程图；
图11A为本发明第三实施方式的气体浓度感测方法的流程图；
图11B为步骤S94的细部流程图；
图12A为本发明第四实施方式的气体浓度感测方法的流程图；
图12B为步骤S104的细部流程图；及
图13为建立目标气体浓度转换函数的标准曲线的流程图。
符号说明
100、200…气体感测装置
10…加热器
101…表面
20…介电层
201…承载侧
30…参考感材部、第一参考感材部
301…第一感测层
303…第一导电层
40…目标感材部、第一目标感材部
401…第二感测层
403…第二导电层
50…第二参考感材部
501…第三感测层
503…第三导电层
60…第二目标感材部
601…第四感测层
603…第四导电层
70、70’…控制器
A1、B1…导抗取值阶段
A3、B3…分区计算阶段
A5、B5…分区比对阶段
A7、B7…浓度推算阶段
具体实施方式
以下在实施方式中详细叙述本发明，其内容足以使任何熟悉相关技术者了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的内容、权利要求及附图，任何熟悉相关技术者可轻易地理解本发明。以下的实施例及实施方式是进一步详细说明本发明的观点，但非以任何观点限制本发明的范畴。
本发明提出一种气体感测装置及一种气体浓度感测方法。以下先叙述气体感测装置的第一实施例，再叙述适用于气体感测装置的第一实施例的气体浓度感测方法的两个实施方式；然后叙述气体感测装置的第二实施例，再叙述适用于气体感测装置的第二实施例的气体浓度感测方法的四个实施方式。
请参考图1，其绘示本发明第一实施例的气体感测装置100的架构图。气体感测装置100适用于感测待测气体中一目标气体的浓度。气体感测装置100包括加热器10、介电层20、参考感材部30、目标感材部40以及控制器70。请参考图2，其绘示加热器10、介电层20、参考感材部30及目标感材部40等元件的侧视图。
加热器10例如可通过控制器70从外部电源(未绘示)接收电力。加热器10于表面101产生热能。举例来说，加热器10具有单一加热元件对参考感材部30及目标感材部40一起加热。举另一例来说，加热器10具有多个加热元件对参考感材部30及目标感材部40各自加热。设置加热器10的目的在于同时将参考感材部30及目标感材部40加热至相同温度，只要能够达成此目的，本发明并不限制加热器10中加热元件的数量。另外，当参考感材部30及目标感材部所采用的感测材料不需加热时(换言之，可于室温下对待测气体中的目标气体进行感测，或环境温度已达感测材料的工作温度)，也可省略加热器10的设置。本发明对于是否设置加热器10并不限制。
介电层20设置于加热器10的表面101上。介电层20具有承载侧201。承载侧201较佳背向加热器10的表面101。参考感材部30及目标感材部40都设置于承载侧201。
参考感材部30包含第一感测层301及第一导电层303。第一感测层301是金属氧化物，且对目标气体的敏感度低。第一导电层303连接第一感测层301使得第一导电层303传导的电流通过第一感测层301。因此，控制器70可检测第一导电层303的导抗值(immitance)，后文称此导抗值为测量参考导抗值，例如直流电力的电阻值(resistance)或电导值(conductance)，但是于后所述的各实施方式均以电阻值为例进行说明。设置参考感材部30的目的在于反映当前环境的变异程度(例如空气中的湿度)，以供后续修正环境因素对于检测金属氧化物的导抗值的影响。
目标感材部40包含第二感测层401及第二导电层403。第二感测层401是金属氧化物，且对目标气体的敏感度高。第二导电层403连接第二感测层401使得第二导电层403传导的电流通过第二感测层401。因此，控制器70可检测第二导电层403的导抗值，后文称此导抗值为测量目标导抗值，同理，于后所述的各实施方式均以电阻值为例进行说明。设置目标感材部40的目的在于当目标感材部40的金属氧化物接触待测气体时检测其导抗值，以感测其中目标气体的浓度。此外，此气体感测装置100也可包括另一目标感材部，以于目标感材部40毁损时作为备援之用。在此设置情况下，加热器10对此二目标感材部的加热作动无关联性，可个别于不同时间加热。
本文所述的「敏感度低」的定义为：参考感材部30对于目标气体的敏感度(sensitivity)低于目标感材部40对于目标气体的敏感度。为让感测材料对目标气体的敏感度为高或低，可采用掺杂特定金属的方式。举例来说，可将三氧化钨(WO3)与二氧化锡(SnO2)的感测材料加载于介电层20的承载侧201上。加载方式为滴定涂装(Drop coating)或溅射沉积(sputtering deposition)。承载侧201上被加载三氧化钨的部分可作为参考感材部30的第一感测层301，其中感测材料的粒径(particle size)为30纳米(nanometer)，厚度为0.1微米(micrometer)。承载侧201上被加载二氧化锡的部分可作为目标感材部40的第二感测层401，其中感测材料的粒径为7至10纳米，厚度为1微米。本发明并不限制第一感测层301及第二感测层401的面积以及所加载的感测材料种类，也不限制第一导电层303及第二导电层403的面积及厚度。需要注意的是，本文所述敏感度低者与所述敏感度高者，两者对目标气体的敏感度差距越大越佳，亦即所述参考感材部30对于目标气体的敏感度越低越佳，并以无感为最佳；另一方面，所述目标感材部40对于目标气体的敏感度则为越高越佳。
请参考图1。控制器70电连接加热器10、参考感材部30及目标感材部40。举例来说，控制器70中包含一加热驱动器(未绘示)，用以驱动加热器10中的一或多个加热元件。在加热器10加热参考感材部30及目标感材部40时并导入待测气体至气体感测装置100时，以控制器70检测参考感材部30的测量参考导抗值及目标感材部40的测量目标导抗值。另外，控制器70用以从多个预存数据中取得至少一者。因此，控制器70可依据测量参考导抗值、测量目标导抗值以及预存数据计算待测气体中的目标气体浓度值。
关于预存数据的存储，举例来说，可采用控制器70本身既有的存储元件。举另一例来说，可采用位于控制器70外部的存储装置。存储装置通讯连接至控制器70以便于控制器70取得预存数据。
所述的预存数据包括：关联于参考感材部30的多个原始参考电阻值(原始参考导抗值)、关联于目标感材部40的多个原始目标电阻值(原始目标导抗值)、多个指定浓度值、关联于参考感材部30及目标感材部40的多个关系函数以及至少一个目标气体浓度转换函数。关于预存数据各自的具体内容，于下文叙述本发明气体浓度感测方法的实施方式时一并说明。
请参考图3A，其绘示本发明第一实施方式的气体浓度感测方法的流程图。所述气体浓度感测方法适用于如本实施例叙述的可感测目标气体的气体感测装置100，其包括加热器10、对目标气体敏感度低的参考感材部30、对目标气体敏感度高的目标感材部40以及控制器70。请注意，在以下各步骤中，虽然参考感材部30及目标感材部40所取得的电性数值仅以电阻值为例，然而其也可以是其他种类的导抗值，本案不就此予以限制。
请参考步骤S31，加热器10产生热能，使参考感材部30及目标感材部40的温度上升，并接触待测气体。
请参考步骤S32，在参考感材部30及目标感材部40的温度上升且参考感材部30及目标感材部40接触待测气体时，控制器70检测参考感材部30及目标感材部40的导抗值，亦即参考感材部30的测量参考电阻值Rref(测量参考导抗值)及目标感材部40的测量目标电阻值Rsen(测量目标导抗值)。举例来说，控制器70可通过第一导电层303检测第一感测层301的测量参考电阻值Rref，并通过第二导电层403检测第二感测层401的测量目标电阻值Rsen。
请参考步骤S33，控制器70依据测量参考电阻值Rref及原始参考电阻值Rref 0(原始参考导抗值)计算参考变异系数α。原始参考电阻值Rref 0关联于参考感材部30。举例来说，在气体感测装置100出厂前，以指定浓度(如0ppm)的目标气体接触加热后的参考感材部30，此时，控制器70检测参考感材部30的电阻值(导抗值)，并以此电阻值作为原始参考电阻值Rref 0，存储于控制器70本身既有的存储元件或存储装置中。举例来说，参考变异系数α为测量参考电阻值Rref及原始参考电阻值Rref 0的比值(或差值)，如式1所示。参考变异系数α用以反映当前环境变化(例如氧气吸附不稳定或温度、湿度等的变化)对于参考感材部30的影响程度。
α＝Rref/Rref 0 (式1)
请参考步骤S34，控制器70依据参考变异系数α、关系函数F、测量目标电阻值Rsen及目标气体浓度转换函数计算目标气体浓度值。关系函数F为参考感材部30及目标感材部40的相关性。举例来说，关系函数F是测量参考电阻值Rref及测量目标电阻值Rsen的相依关系。举另一例来说，关系函数F是测量参考电阻值Rref变异率及测量目标电阻值Rsen变异率的相依关系。目标气体浓度转换函数用以将一校正电阻值(校正导抗值)转换为目标气体浓度值。
请参考图3B，其绘示图3A中步骤S34的详细流程。请参考步骤S341，控制器70依据参考变异系数α及关系函数F计算目标变异系数β。举例来说，控制器70以参考变异系数α代入关系函数F以获得目标变异系数β，如式2所示。
β＝F(α) (式2)
请参考步骤S343，控制器70依据测量目标电阻值Rsen及目标变异系数β计算校正电阻值Rcal。举例来说，控制器70以测量目标电阻值Rsen除以目标变异系数β的商值作为校正电阻值Rcal，如式3所示。
Rcal＝Rsen/β (式3)
请参考步骤S345，控制器70以校正电阻值Rcal代入目标气体浓度转换函数以获得目标气体浓度值。
请参考图4，其绘示适用于本发明第二实施方式的气体浓度感测方法的流程图。所述气体浓度感测方法适用于如第一实施例叙述的可感测目标气体的气体感测装置100，其包括加热器10、对目标气体敏感度低的参考感材部30、对目标气体敏感度高的目标感材部40以及控制器70。
请参考图4。基本上，本实施方式主要包含一导抗取值阶段A1、一分区计算阶段A3、一分区比对阶段A5及一浓度推算阶段A7。在导抗取值阶段A1中，控制器70可检测参考感材部30的一测量参考导抗值及检测目标感材部40的一测量目标导抗值。在分区计算阶段A3中，控制器70依据测量参考导抗值及多个关系函数计算多个预测目标导抗值，其中这些关系函数及这些预测目标导抗值都对应于多个指定浓度值。在分区比对阶段A5中，控制器70即以测量目标导抗值比对这些预测目标导抗值以选择这些指定浓度值之中一者。在浓度推算阶段A7中，控制器70以多个目标变异系数之中一者及测量目标导抗值推算目标气体浓度值。
请参考图5A及图5B，其绘示本发明第二实施方式的气体浓度感测方法的细部流程图。图5A的步骤S41～S42属于前述的导抗取值阶段A1，步骤S43、S441及S443属于前述的分区计算阶段A3，步骤S445属于前述的分区比对阶段A5，而步骤S447及S449则属于前述的浓度推算阶段A7。
图5A的步骤S41～S43与图3的步骤S31～S33基本上相同。简言之，控制器70检测参考感材部30的测量参考电阻值Rref(测量参考导抗值)及目标感材部40的测量目标电阻值Rsen(测量目标导抗值)。简言之，即是导抗取值阶段A1中所述的导抗值，并依据测量参考电阻值Rref及原始参考电阻值Rref 0(原始参考导抗值)计算参考变异系数α。
请参考步骤S44，控制器70依据参考变异系数α、多个关系函数F(k ppm)、多个原始目标电阻值Rsen 0,(k ppm)(原始目标导抗值)、测量目标电阻值Rsen及目标气体浓度转换函数计算目标气体浓度值。关系函数F(k ppm)及原始目标电阻值Rsen 0,(k ppm)的数量由指定浓度值的数量决定。举例来说，若指定浓度值(其单位为百万分点浓度，part per million，ppm)预设为4个：0ppm、20ppm、100ppm以及200ppm，则对应的关系函数F(k ppm)为4个：F(0ppm)、F(20ppm)、F(100ppm)以及F(200ppm)；对应的原始目标电阻值Rsen 0,(k ppm)也为4个：Rsen0,(0ppm)、Rsen 0,(20ppm)、Rsen 0,(100ppm)以及Rsen 0,(200ppm)。关系函数F(k ppm)的每一者为参考感材部30及目标感材部40在不同浓度的目标气体下的相关性。这些关系函数F(k ppm)各自对应一个预设的指定浓度值。举例来说，关系函数F(k ppm)是测量参考电阻值Rref及测量目标电阻值Rsen在各个浓度的目标气体下的相依关系。举另一例来说，关系函数F(k ppm)是测量参考电阻值Rref变异率及测量目标电阻值Rsen变异率在各个浓度的目标气体下的相依关系。关于多个原始目标电阻值Rsen 0,(k ppm)，举例来说，在气体感测装置100出厂前，以多个指定浓度(例如：0ppm、20ppm、100ppm、200ppm)的目标气体分别接触加热后的目标感材部40，控制器70检测目标感材部40在这些指定浓度下的电阻值(或导抗值，例如：Rsen 0,(0ppm)、Rsen 0,(20ppm)、Rsen 0,(100ppm)以及Rsen 0,(200ppm))，并以这些电阻值作为所述多个原始目标电阻值Rsen 0,(k ppm)，存储于控制器70本身既有的存储元件或存储装置中。
请参考图5B，其绘示图5A中步骤S44的详细流程。请参考步骤S441，控制器70依据参考变异系数α及多个关系函数F(k ppm)计算多个目标变异系数β(k ppm)。目标变异系数β(k ppm)的数量由指定浓度值的数量决定。承前例来说，控制器70以参考变异系数α分别代入4个关系函数F(k ppm)可获得4个目标变异系数β(k ppm)，其包含β(0ppm)、β(20ppm)、β(100ppm)以及β(200ppm)，如下式4、5、6及7所示。
β(0ppm)＝F(0ppm)(α) (式4)
β(20ppm)＝F(20ppm)(α) (式5)
β(100ppm)＝F(200ppm)(α) (式6)
β(100ppm)＝F(200ppm)(α) (式7)
请参考步骤S443，控制器70依据多个原始目标电阻值Rsen 0,(k ppm)及多个目标变异系数β(k ppm)计算多个预测目标电阻值Rsen,pre,(k ppm)(预测目标导抗值，即分区计算阶段A3所述的多个分区参考值)。关于步骤S443的计算方式，承前例来说，针对多个指定浓度(如0ppm、20ppm、100ppm、200ppm)，将对应于相同指定浓度的原始目标电阻值Rsen 0,(k ppm)与目标变异系数β(k ppm)的乘积作为预测目标电阻值Rsen,pre,(k ppm)，其包含Rsen,pre,(0ppm)、Rsen,pre,(20ppm)、Rsen,pre,(100ppm)、以及Rsen,pre,(200ppm)，如下式8、9、10及11所示。
Rsen,pre,(0ppm)＝Rsen 0,(0ppm)×β(0ppm) (式8)
Rsen,pre,(20ppm)＝Rsen 0,(20ppm)×β(20ppm) (式9)
Rsen,pre,(100ppm)＝Rsen 0,(100ppm)×β(100ppm) (式10)
Rsen,pre,(200ppm)＝Rsen 0,(200ppm)×β(200ppm) (式11)
请参考步骤S445，控制器70依据测量目标电阻值Rsen从多个预测目标电阻值Rsen,pre,(k ppm)中决定一者。举例来说，控制器70计算测量目标电阻值Rsen与多个预测目标电阻值Rsen,pre,(k ppm)的多个差值，并选择这些差值中的最小者(或这些差值的绝对值中的最小者)所对应的预测目标电阻值Rsen,pre,(x ppm)。
请参考步骤S447，控制器70依据测量目标电阻值Rsen及目标变异系数β(x ppm)计算校正电阻值Rcal(校正导抗值)，其中目标变异系数β(x ppm)为前述的目标变异系数β(k ppm)之一，且目标变异系数β(x ppm)所对应的指定浓度与步骤S445中决定的预测目标电阻值Rsen,pre,(x ppm)对应的指定浓度相同。关于校正电阻值Rcal的计算方式，举例来说，控制器70以测量目标电阻值Rsen除以目标变异系数β(x ppm)的商值作为校正电阻值Rcal，如式12所示。
Rcal＝Rsen/β(x ppm) (式12)
请参考步骤S449，控制器70以校正电阻值Rcal代入目标气体浓度转换函数以获得目标气体浓度值。
请参考图6，其绘示本发明第二实施例的气体感测装置200的架构图。前述第一实施例的气体感测装置100中的参考感材部30及目标感材部40在第二实施例分别被称为第一参考感材部30及第一目标感材部40，第二实施例的气体感测装置200还包括第二参考感材部50及第二目标感材部60，第二实施例的控制器70’还电连接第二参考感材部50及第二目标感材部60。第二目标感材部60可作为第一目标感材部40的备用感测元件，因此，后文叙述适用于气体感测装置200的第二实施例的气体浓度感测方法时，并不重复叙述第二目标感材部60的实施方式。
详言之，气体感测装置200适用于感测一待测气体中的一目标气体的浓度。气体感测装置200包括加热器10、介电层20、第一参考感材部30、第一目标感材部40、第二参考感材部50、第二目标感材部60以及控制器70’。请参考图7，其绘示加热器10、介电层20、第一参考感材部30、第一目标感材部40、第二参考感材部50及第二目标感材部60等元件的侧视图。
加热器10例如可通过控制器70’从外部电源(未绘示)接收电力。加热器10于表面101产生热能。举例来说，加热器10具有单一个加热元件对第一参考感材部30、第一目标感材部40及第二参考感材部50加热，且以此加热单元或较佳以另一加热单元对第二目标感材部60加热。举另一例来说，加热器10具有多个加热元件对第一参考感材部30、第一目标感材部40、第二参考感材部50及第二目标感材部60各自加热。设置加热器10的目的在于同时将第一参考感材部30、第一目标感材部40及第二参考感材部50加热至相同温度，且较佳可独立地将第二目标感材部60加热至此温度，只要能够达成此目的，本发明并不限制加热器10中加热元件的数量。
介电层20设置于加热器10的表面101上。介电层20具有承载侧201。承载侧201较佳背向加热器10的表面101。第一参考感材部30、第一目标感材部40、第二参考感材部50及第二目标感材部60都设置于承载侧201。
在第二实施例中，第一参考感材部30与第一实施例的参考感材部30相同，第一目标感材部40与第一实施例的目标感材部相同，在此不重复叙述。在第一实施例所述的测量参考导抗值及测量目标导抗值于本实施例分别被称为第一测量参考导抗值及第一测量目标导抗值。
第二参考感材部50包含第三感测层501及第三导电层503。第三感测层501是金属氧化物，且对目标气体敏感。第三导电层503连接第三感测层501使得第三导电层503传导的电流通过第三感测层501。因此，控制器70’可检测第三导电层503的导抗值，后文称此导抗值为第二测量参考导抗值，但是于后所述的各实施方式均以电阻值为例进行说明。第二参考感材部50可用以反映第一目标感材部40的感测材料(即第一感测层301)的变异程度。
第二目标感材部60包含第四感测层601及第四导电层603。第四感测层601是金属氧化物，且对目标气体敏感。第四导电层603连接第四感测层601使得第四导电层603传导的电流通过第四感测层601。因此，控制器70’可检测第四导电层603的导抗值，后文称此导抗值为第二测量目标导抗值，同理，于后所述的各实施方式均以电阻值为例进行说明。设置第二目标感材部60可作为第一目标感材部40的备份；例如，当控制器70’判断第一目标感材部40异常时，控制器70’可改为检测第二目标感材部60接触待测气体时的导抗值以便计算待测气体中目标气体的浓度，或者待加热器10将第二目标感材部60加热至与第一及第二参考感材部30、50具有相同温度时，再以控制器70’检测第二目标感材部60的导抗值。在其他实施例中，可不设置第二目标感材部60或设置多个第二目标感材部，本发明并不限制第二目标感材部60的设置数量。
第一参考感材部30对于目标气体的敏感度(sensitivity)低于第一目标感材部40、第二参考感材部50及第二目标感材部60对于目标气体的敏感度。为让感测材料对目标气体的敏感度高或低，可采用掺杂特定金属的方式。举例来说，将三氧化钨(WO3)与二氧化锡(SnO2)的感测材料加载于介电层20的承载侧201上。加载方式为滴定涂装(Dropcoating)或溅射沉积(sputtering deposition)。承载侧201上被加载三氧化钨的部分可作为第一参考感材部30的第一感测层301，其中感测材料的粒径(particle size)为30纳米(nanometer)，厚度为0.1微米(micrometer)。承载侧201上被加载二氧化锡的部分可作为第一目标感材部40的第二感测层401、第二参考感材部50的第三感测层501以及第二目标感材部60的第四感测层601，其中位于第二感测层401的感测材料的粒径为7至10纳米，厚度为1微米；位于第三感测层501的感测材料的粒径为7至10纳米，厚度为2.5微米；位于第四感测层601的感测材料的粒径为7至10纳米，厚度为3微米。本发明并不限制第一感测层301、第二感测层401、第三感测层501及第四感测层601的面积以及所加载的感测材料种类，也不限制第一导电层303、第二导电层403、第三导电层503及第四导电层603的面积及厚度。需要注意的是，第一目标感材部40、第二参考感材部50及第二目标感材部60，其中每一者与第一参考感材部30对目标气体的敏感度差距越大越佳，亦即第一参考感材部30对于目标气体的敏感度越低越佳，并以无感为最佳；另一方面，第一目标感材部40、第二参考感材部50及第二目标感材部60对于目标气体的敏感度则为越高越佳。
请参考图6。控制器70’电连接加热器10、第一参考感材部30、第一目标感材部40、第二参考感材部50及第二目标感材部60。举例来说，控制器70’中包含一加热驱动器(未绘示)，用以驱动加热器10中的一或多个加热器。在加热器10加热第一参考感材部30、第一目标感材部40及第二参考感材部50(也可同时加热第二目标感材部60)并导入待测气体至气体感测装置200时，以控制器70’检测第一参考感材部30的第一测量参考导抗值、第一目标感材部40的第一测量目标导抗值及第二参考感材部50的第二测量参考导抗值(或同时包含第二目标感材部60的第二测量目标导抗值)。另外，控制器70’用以从多个预存数据中取得至少一者。因此，控制器70’可依据第一测量参考导抗值、第一测量目标导抗值、第二测量参考导抗值(及第二测量目标导抗值)等以及预存数据计算待测气体中目标气体的浓度。
关于预存数据的存储，举例来说，可采用控制器70’本身既有的存储元件。举另一例来说，可采用位于控制器70’外部的存储装置。存储装置通讯连接至控制器70’以便于控制器70’取得预存数据。
所述的预存数据包括：多个原始参考电阻值(导抗值)、多个原始目标电阻值(导抗值)、多个指定浓度值、多个关系函数以及至少一个目标气体浓度转换函数。关于预存数据各自的具体内容，于下文叙述本发明气体浓度感测方法的实施例时一并说明。
请参考图8，其绘示适用于本发明第二实施例的气体浓度感测方法的流程图。所述气体浓度感测方法适用于如第二实施例叙述的可感测目标气体的气体感测装置200，其包括加热器10、对目标气体敏感度低的第一参考感材部30、对目标气体敏感度高的目标感材部40(即前文所述的第一目标感材部40)、对目标气体敏感度高的第二参考感材部50以及控制器70’。
请参考图8，下文叙述适用于气体感测装置的第二实施例的气体浓度感测方法的四个实施方式。基本上，类似于前述第一实施例的第二实施方式，于下文所述的四个实施方式主要均包含图8绘示的导抗取值阶段B1、分区计算阶段B3、分区比对阶段B5及浓度推算阶段B7。在导抗取值阶段B1中，是在该参考感材部30及该目标感材部40接触该待测气体时，控制器70’可检测第一参考感材部30的一第一测量参考导抗值、目标感材部40的一测量目标导抗值及第二参考感材部50的一第二测量参考导抗值。在分区计算阶段B3中，控制器70’依据第一测量参考导抗值及第二测量参考导抗值中至少一者及多个关系函数计算多个分区参考值，其中这些关系函数及这些分区参考值都对应于多个指定浓度值。在分区比对阶段B5中，控制器70即以一比对基准值比对上述的分区参考值，进而确认此比对基准值属于哪一个指定浓度值的分区，也就是选择这些指定浓度值之中一者。在浓度推算阶段B7中，控制器70’是以一目标变异系数及测量目标导抗值推算一目标气体浓度值，也就是推算出待测气体中目标气体的浓度，其中目标变异系数对应于上述指定浓度值之中的该者。
请参考图9A及图9B，其绘示本发明第一实施方式的气体浓度感测方法的细部流程图。图9A的步骤S71～S72属于前述的导抗取值阶段B1，步骤S73、S741及S743属于前述的分区计算阶段B3，步骤S745属于前述的分区比对阶段B5，而步骤S747及S749则属于浓度推算阶段B7。
请参考步骤S71，加热器10产生热能，使第一参考感材部30、目标感材部40及第二参考感材部50的温度上升并接触待测气体。
请参考步骤S72，在第一参考感材部30、目标感材部40及第二参考感材部50的温度上升且第一参考感材部30、目标感材部40及第二参考感材部50接触待测气体时，控制器70’检测第一参考感材部30的第一测量参考电阻值Rref1(第一测量参考导抗值)、目标感材部40的测量目标电阻值Rsen(测量目标导抗值)及第二目标感材部50的第二测量参考电阻值Rref2(第二测量参考导抗值)。简言之，第一测量参考电阻值Rref1、测量目标电阻值Rsen及第二测量参考电阻值Rref2即导抗取值阶段B1中所述的导抗值。举例来说，控制器70’可通过第一导电层303检测第一感测层301的第一测量参考电阻值Rref1，通过第二导电层403检测第二感测层401的测量目标电阻值Rsen，通过第三导电层503检测第三感测层401的第二测量参考电阻值Rsen2。
请参考步骤S73，控制器70’依据第一测量参考电阻值Rref1及第一原始参考电阻值Rref1,0(第一原始参考导抗值)计算第一参考变异系数α。第一原始参考电阻值Rref1,0关联于第一参考感材部30。举例来说，在气体感测装置200出厂前，以指定浓度(如0ppm)的目标气体接触加热后的第一参考感材部30，此时，控制器70’检测第一参考感材部30的电阻值，并以此电阻值作为第一原始参考电阻值Rref1,0，存储于控制器70’本身既有的存储元件或存储装置中。举例来说，第一参考变异系数α为第一测量参考电阻值Rref1及第一原始参考电阻值Rref1,0的比值，如式13所示。第一参考变异系数α用以反映当前环境变化(例如氧气吸附不稳定或温度、湿度的变化)对于第一参考感材部30的影响程度。
α＝Rref1/Rref1,0 (式13)
请参考步骤S74，控制器70’依据第一参考变异系数α、多个第一关系函数F1(k ppm)、多个第二原始参考电阻值Rref2,0,(k ppm)(第二原始参考导抗值)、测量目标电阻值Rsen、第二测量参考电阻值Rref2(第二测量参考导抗值)、多个第二关系函数F2(k ppm)及目标气体浓度转换函数计算目标气体浓度值。
第一关系函数F1(k ppm)、第二原始参考电阻值Rref2,0,(k ppm)及第二关系函数F2(k ppm)的数量由指定浓度值的数量决定。举例来说，若定浓度值预设为4个：0ppm、20ppm、100ppm以及200ppm，则对应的第一关系函数为4个：F1(0ppm)、F1(20ppm)、F1(100ppm)以及F1(200ppm)；对应的第二原始参考电阻值为4个：Rref2,0,(0ppm)、Rref2,0,(20ppm)、Rref2,0,(100ppm)以及Rref2,0,(200ppm)；对应的第二关系函数为4个：F2(0ppm)、F2(20ppm)、F2(100ppm)以及F2(200ppm)。基于各个指定浓度值的目标气体的状况，第一关系函数F1(k ppm)的每一者为第一参考感材部30及第二参考感材部50的相关性。举例来说，第一关系函数F1(k ppm)是第一测量参考电阻值Rref1及第二测量参考电阻值Rref2的相依关系。举另一例来说，第一关系函数F1(k ppm)是第一测量参考电阻值Rref1变异率及第二测量参考电阻值Rref2变异率的相依关系。关于多个第二原始参考电阻值Rref2,0,(k ppm)，举例来说，在气体感测装置200出厂前，以多个指定浓度(例如：0ppm、20ppm、100ppm、200ppm)的目标气体分别接触加热后的第二参考感材部50，控制器70’检测第二参考感材部50在这些指定浓度下的电阻值(例如：Rref2,0,(0ppm)、Rref2,0,(20ppm)、Rref2,0,(100ppm)以及Rref2,0,(200ppm))，并以这些电阻值作为所述多个第二原始参考电阻值Rref2,0,(k ppm)，存储于控制器70’本身既有的存储元件或存储装置中。基于目标气体在各个指定浓度值的状况，第二关系函数F2(k ppm)的每一者为第二参考感材部50及目标感材部40的相关性。举例来说，第二关系函数F2(k ppm)是第二测量参考电阻值Rref2及测量目标电阻值Rsen的相依关系。举另一例来说，第二关系函数F2(k ppm)是第二测量参考电阻值Rref2变异率及测量目标电阻值Rsen变异率的相依关系。
请参考图9B，其绘示图9A中步骤S74的详细流程，其中步骤S741、步骤S743属于图8的分区计算阶段B3，步骤S744属于图8的分区比对阶段B5，步骤S746、S747及S749属于图8的浓度推算阶段B7。
请参考步骤S741，控制器70’依据第一参考变异系数α及多个第一关系函数F1(k ppm)计算多个第二参考变异系数γ(k ppm)。第二参考变异系数γ(k ppm)的数量由第一关系函数F1(k ppm)的数量决定。承前例来说，控制器70’以参考变异系数α分别代入4个第一关系函数F1(k ppm)可获得4个第二参考变异系数γ(k ppm)，其包含γ(0ppm)、γ(20ppm)、γ(100ppm)以及γ(200ppm)，如下式14、15、16及17所示。
γ(0ppm)＝F1(0ppm)(α) (式14)
γ(20ppm)＝F1(20ppm)(α) (式15)
γ(100ppm)＝F1(200ppm)(α) (式16)
γ(100ppm)＝F1(200ppm)(α) (式17)
请参考步骤S743，控制器70’依据多个第二原始参考电阻值Rref2,0,(k ppm)及多个第二参考变异系数γ(k ppm)计算多个第二预测参考电阻值Rref2,pre,(k ppm)(第二预测参考导抗值，即分区计算阶段B3所述的多个分区参考值)。关于步骤S743的计算方式，承前例来说，针对多个指定浓度(例如：0ppm、20ppm、100ppm、200ppm)，将对应于相同指定浓度的第二原始参考电阻值Rref2,0,(k ppm)与第二参考变异系数γ(k ppm)的乘积作为第二预测参考电阻值Rref2,pre,(k ppm)(例如：Rref2,pre,(0ppm)、Rref2,pre,(20ppm)、Rref2,pre,(100ppm)、以及Rref2,pre,(200ppm))，如下式18、19、20及21所示。
Rref2,pre,(0ppm)＝Rref2 0,(0ppm)×γ(0ppm) (式18)
Rref2,pre,(20ppm)＝Rref2 0,(20ppm)×γ(20ppm) (式19)
Rref2,pre,(100ppm)＝Rref2 0,(100ppm)×γ(100ppm) (式20)
Rref2,pre,(200ppm)＝Rref2 0,(200ppm)×γ(200ppm) (式21)
请参考步骤S745，控制器70’依据第二测量参考电阻值Rref2(即分区比对阶段B5中所述的比对基准值)从多个第二预测参考电阻值Rref2,pre,(k ppm)中选择一者。举例来说，控制器70’计算第二测量目标电阻值Rref2与多个第二预测参考电阻值Rref2,pre,(k ppm)的多个差值，并选择这些差值中的最小者(或这些差值的绝对值中的最小者)所对应的第二预测参考电阻值Rref2,pre,(x ppm)。
请参考步骤S746，控制器70’依据第二测量参考电阻值Rref2、第二原始参考电阻值Rref2,0,(x ppm)及第二关系函数F2(x ppm)计算目标变异系数β(x ppm)。第二原始参考电阻值Rref2,0,(x ppm)、步骤S745中被选择的第二预测参考电阻值Rref2,pre,(x ppm)与第二关系函数F2(x ppm)三者是对应相同的浓度x。换言之，此目标变异系数β(x ppm)即作为浓度推算阶段B7中的参数。关于目标变异系数β(x ppm)的计算方式，举例来说，控制器70’以第二测量参考电阻值Rref2除以第二原始参考电阻值Rref2,0,(x ppm)的商值代入第二关系函数后得到的数值作为目标变异系数β(x ppm)，如式22所示。
β(x ppm)＝F2(x ppm)(Rref2/Rref2,0,(x ppm)) (式22)
请参考步骤S747，控制器70’依据测量目标电阻值Rsen及目标变异系数β(x ppm)计算校正电阻值Rcal(校正导抗值)。关于校正电阻值Rcal的计算方式，举例来说，控制器70’以测量目标电阻值Rsen除以目标变异系数β(x ppm)的商值作为校正电阻值Rcal，如式23所示。
Rcal＝Rsen/β(x ppm) (式23)
请参考步骤S749，控制器70’以校正电阻值Rcal代入目标气体浓度转换函数以获得目标气体浓度值。
请参考图10A及图10B，其绘示本发明第二实施方式的气体浓度感测方法的细部流程图。图10A的步骤S81～S82属于前述的导抗取值阶段B1，步骤S841～S843属于前述的分区计算阶段B3、步骤S845属于前述的分区比对阶段B5，而步骤S847则属于前述的浓度推算阶段B7。
图10A的步骤S81～S82与图9的步骤S71～S72基本上相同。简言之，控制器70’检测第一参考感材部30的第一测量参考电阻值Rref1(第一测量参考导抗值)、目标感材部40的测量目标电阻值Rsen(目标测量导抗值)及第二目标感材部50的第二测量参考电阻值Rref2(第二测量参考导抗值)。
请参考步骤S84，控制器70’依据第一测量参考电阻值Rref1、多个第一关系函数F1(k ppm)、多个第二原始参考电阻值Rref2,0,(k ppm)(第二原始参考导抗值)、测量目标电阻值Rsen、第二测量参考电阻值Rref2、多个第二关系函数F2(k ppm)及目标气体浓度转换函数计算目标气体浓度值。
请参考8B，其绘示图10A中步骤S84的详细流程。请参考步骤S841，控制器70’依据第一测量参考电阻值Rref1及多个第一关系函数F1(k ppm)计算多个第二预测参考电阻值Rref2,pre,(k ppm)(第二预测参考导抗值，即分区计算阶段B3所述的多个分区参考值)。第一关系函数F1(k ppm)的数量由指定浓度值的数量决定。举例来说，若指定浓度值预设为4个：0ppm、20ppm、100ppm以及200ppm，则对应的第一关系函数为4个：F1(0ppm)、F1(20ppm)、F1(100ppm)以及F1(200ppm)。第一关系函数F1(k ppm)的每一者为第一参考感材部30及第二参考感材部50的相关性。举例来说，第一关系函数F1(k ppm)是第一测量参考电阻值Rref1及第二测量参考电阻值Rref2的相依关系。关于步骤S841的计算方式，承前例来说，控制器70’以第一测量参考电阻值Rref1分别代入4个第一关系函数F1(k ppm)可获得4个第二预测参考电阻值Rref2,pre,(k ppm)，其包含Rref2,pre,(0ppm)、Rref2,pre,(20ppm)、Rref2,pre,(100ppm)、以及Rref2,pre,(200ppm)，如下式24、25、26及27所示。
Rref2,pre,(0ppm)＝F1(0ppm)(Rref1) (式24)
Rref2,pre,(20ppm)＝F1(20ppm)(Rref1) (式25)
Rref2,pre,(100ppm)＝F1(100ppm)(Rref1) (式26)
Rref2,pre,(200ppm)＝F1(200ppm)(Rref1) (式27)
请参考步骤S843，控制器70’依据第二测量参考电阻值Rref2(即分区比对阶段B5中所述的比对基准值)从多个第二预测参考电阻值Rref2,pre,(k ppm)(第二预测参考导抗值)中选择一者。举例来说，控制器70’计算第二测量目标电阻值Rref2与多个第二预测参考电阻值Rref2,pre,(k ppm)的多个差值，并选择这些差值中的最小者(或这些差值的绝对值中的最小者)所对应的第二预测参考电阻值Rref2,pre,(x ppm)。
请参考步骤S845，控制器70’依据第二测量参考电阻值Rref2、第二原始参考电阻值Rref2,0,(x ppm)及第二关系函数F2(x ppm)计算目标变异系数β(x ppm)。第二原始参考电阻值Rref2,0,(x ppm)、步骤S843中被选择的第二预测参考电阻值Rref2,pre,(x ppm)与第二关系函数F2(x ppm)三者对应的相同的浓度x。换言之，此目标变异系数β(x ppm)即作为浓度推算阶段B7中的参数。关于目标变异系数β(x ppm)的计算方式，举例来说，控制器70’以第二测量参考电阻值Rref2除以第二原始参考电阻值Rref2,0,(k ppm)的商值代入第二关系函数后得到的数值作为目标变异系数β(k ppm)，如式28所示。
β(x ppm)＝F2(x ppm)(Rref2/Rref2,0,(x ppm)) (式28)
请参考步骤S847，控制器70’依据测量目标电阻值Rsen及目标变异系数β(x ppm)计算校正电阻值Rcal(校正导抗值)。关于校正电阻值Rcal的计算方式，举例来说，控制器70’以测量目标电阻值Rsen除以目标变异系数β(x ppm)的商值作为校正电阻值Rcal，如式29所示。
Rcal＝Rsen/β(x ppm) (式29)
请参考步骤S849，控制器70’以校正电阻值Rcal代入目标气体浓度转换函数以获得目标气体浓度值。
请参考图11A及图11B，其绘示本发明第三实施方式的气体浓度感测方法的细部流程图。图11A的步骤S91～S92属于前述的导抗取值阶段B1，步骤S93、S941属于前述的分区计算阶段B3，步骤S943属于图8的分区比对阶段B5，而步骤S945、S947及S949则属于图8的浓度推算阶段B7。
图11A的步骤S91～S93与图9A的步骤S71～S73基本上相同。简言之，控制器70’检测第一参考感材部30的第一测量参考电阻值Rref1(第一测量参考导抗值)、目标感材部40的测量目标电阻值Rsen(测量目标导抗值)及第二目标感材部50的第二测量参考电阻值Rref2(第二测量参考导抗值)。控制器70’依据第一测量参考电阻值Rref1及第一原始参考电阻值Rref1,0计算第一参考变异系数α。
请参考步骤S94，控制器70’依据第一参考变异系数α、多个第一关系函数F1(k ppm)、多个第二原始参考电阻值Rref2,0,(k ppm)(第二原始参考导抗值)、测量目标电阻值Rsen、第二测量参考电阻值Rref2、多个第二关系函数F2(k ppm)及目标气体浓度转换函数计算目标气体浓度值。
请参考图11B，其绘示图11A中步骤S94的详细流程。请参考步骤S941，控制器70’依据第二测量参考电阻值Rref2、多个第二原始参考电阻值Rref2,0,(k ppm)及多个第一关系函数F1(k ppm)计算多个第一预测变异系数α(k ppm)(即分区计算阶段B3所述的多个分区参考值)。举例来说，若指定浓度值预设为4个：0ppm、20ppm、100ppm以及200ppm，基于这些指定浓度值，控制器70’将第二测量参考电阻值Rref2除以每个第二原始参考电阻值Rref2,0,(k ppm)的商值分别代入每个第一关系函数F1(k ppm)可获得4个第一预测变异系数α(k ppm)，其包含α(0ppm)、α(20ppm)、α(100ppm)及α(200ppm)，如下式30、31、32及33所示。
α(0ppm)＝F1(0ppm)(Rref2/Rref2,0,(0ppm)) (式30)
α(20ppm)＝F1(20ppm)(Rref2/Rref2,20,(20ppm)) (式31)
α(100ppm)＝F1(100ppm)(Rref2/Rref2,100,(100ppm)) (式32)
α(200ppm)＝F1(200ppm)(Rref2/Rref2,200,(200ppm)) (式33)
请参考步骤S943，控制器70’依据第一参考变异系数α(即分区比对阶段B5中所述的比对基准值)从多个第一预测变异系数α(k ppm)中选择一者。举例来说，控制器70’计算第一参考变异系数α与多个第一预测变异系数α(k ppm)的多个差值，并选择这些差值中的最小者(或这些差值的绝对值中的最小者)所对应的第一预测变异系数α(x ppm)以及此第一预测变异系数α(x ppm)所对应的指定浓度值x。
请参考步骤S945，控制器70’依据第一预测变异系数α(x ppm)及第二关系函数F2(x ppm)计算目标变异系数β(x ppm)。步骤S943中被选择的第一预测变异系数α(x ppm)与第二关系函数F2(x ppm)是对应相同的浓度x。关于目标变异系数β(k ppm)的计算方式，举例来说，依据步骤S943中被选择的第一预测变异系数α(k ppm)所对应的指定浓度x，控制器70’从步骤S941曾计算的多个商值之中选择一者代入具有对应的指定浓度的第二关系函数F2(k ppm)以获得目标变异系数β(k ppm)如下式34所示。
β(k ppm)＝F2(k ppm)(Rref2/Rref2,0,(k ppm)) (式34)
请参考步骤S947，控制器70’依据测量目标电阻值Rsen及目标变异系数β(k ppm)计算校正电阻值Rcal(校正导抗值)。关于校正电阻值Rcal的计算方式，举例来说，控制器70’以测量目标电阻值Rsen除以目标变异系数β(k ppm)的商值作为校正电阻值Rcal，如式35所示。
Rcal＝Rsen/β(k ppm) (式35)
请参考步骤S949，控制器70’以校正电阻值Rcal代入目标气体浓度转换函数以获得目标气体浓度值。
请参考图12A及12B，其绘示本发明第四实施方式的气体浓度感测方法的细部流程图，用以感测待测气体中目标气体的浓度。图12A的步骤S101～S102属于前述的导抗取值阶段B1，步骤S103、S1041及S1043属于前述的分区计算阶段B3，步骤S1044属于前述的分区比对阶段B5，步骤S1047属于前述的浓度推算阶段B7。
请参考步骤S101，加热器10产生热能，使第一参考感材部30、目标感材部40及第二参考感材部50的温度上升并接触待测气体。
请参考步骤S102，在第一参考感材部30、目标感材部40及第二参考感材部50的温度上升且第一参考感材部30、目标感材部40及第二参考感材部50接触待测气体时，控制器70’检测第一参考感材部30的第一测量参考电阻值Rref1(第一测量参考导抗值)、目标感材部40的测量目标电阻值Rsen(测量目标导抗值)及第二目标感材部50的第二测量参考电阻值Rref2(第二测量参考导抗值)。举例来说，控制器70’可通过第一导电层303检测第一感测层301的第一测量参考电阻值Rref1，通过第二导电层403检测第二感测层401的测量目标电阻值Rsen，通过第三导电层503检测第三感测层401的第二测量参考电阻值Rsen2。
请参考步骤S103，控制器70’依据第一测量参考电阻值Rref1及第一原始参考电阻值Rref1,0(第一原始参考导抗值)计算第一参考变异系数α。第一原始参考电阻值Rref1,0关联于第一参考感材部30。举例来说，在气体感测装置200出厂前，以指定浓度(如0ppm)的目标气体接触加热后的第一参考感材部30，此时，控制器70’检测第一参考感材部30的电阻值，并以此电阻值作为第一原始参考电阻值Rref1,0，存储于控制器70’本身既有的存储元件或存储装置中。举例来说，第一参考变异系数α为第一测量参考电阻值Rref1及第一原始参考电阻值Rref1,0的比值，如式36所示。第一参考变异系数α用以反映当前环境变化(例如氧气吸附不稳定或温度、湿度的变化)对于第一参考感材部30的影响程度。
α＝Rref1/Rref1,0 (式36)
请参考步骤S104，控制器70’依据第一参考变异系数α、多个第一关系函数F1(k ppm)、多个第二原始参考电阻值Rref2,0,(k ppm)(第一原始参考导抗值)、测量目标电阻值Rsen、第二测量参考电阻值Rref2、多个第二关系函数F2(k ppm)及目标气体浓度转换函数计算目标气体浓度值。
第一关系函数F1(k ppm)、第二原始参考电阻值Rref2,0,(k ppm)及第二关系函数F2(k ppm)的数量由指定浓度值的数量决定。举例来说，若指定浓度值预设为4个：0ppm、20ppm、100ppm以及200ppm，则对应的第一关系函数为4个：F1(0ppm)、F1(20ppm)、F1(100ppm)以及F1(200ppm)；对应的第二原始参考电阻值为4个：Rref2,0,(0ppm)、Rref2,0,(20ppm)、Rref2,0,(100ppm)以及Rref2,0,(200ppm)；对应的第二关系函数为4个：F2(0ppm)、F2(20ppm)、F2(100ppm)以及F2(200ppm)。基于在各个指定浓度值的目标气体的状况，第一关系函数F1(k ppm)的每一者为第一参考感材部30及第二参考感材部50的相关性。举例来说，第一关系函数F1(k ppm)是第一测量参考电阻值Rref1及第二测量参考电阻值Rref2的相依关系。举另一例来说，第一关系函数F1(k ppm)是第一测量参考电阻值Rref1变异率及第二测量参考电阻值Rref2变异率的相依关系。关于多个第二原始参考电阻值Rref2,0,(k ppm)，举例来说，在气体感测装置200出厂前，以多个指定浓度(例如：0ppm、20ppm、100ppm、200ppm)的目标气体分别接触加热后的第二参考感材部50，控制器70’检测第二参考感材部50在这些指定浓度下的电阻值(例如：Rref2,0,(0ppm)、Rref2,0,(20ppm)、Rref2,0,(100ppm)以及Rref2,0,(200ppm))，并以这些电阻值作为所述多个第二原始参考电阻值Rref2,0,(k ppm)，存储于控制器70’本身既有的存储元件或存储装置中。基于在各个指定浓度值的目标气体的状况，第二关系函数F2(k ppm)的每一者为第二参考感材部50及目标感材部40的相关性。举例来说，第二关系函数F2(k ppm)是第二测量参考电阻值Rref2及测量目标电阻值Rsen的相依关系。举另一例来说，第二关系函数F2(k ppm)是第二测量参考电阻值Rref2变异率及测量目标电阻值Rsen变异率的相依关系。
请参考图12B，其绘示图12A中步骤S104的详细流程。请参考步骤S1041，控制器70’依据第一参考变异系数α及多个第一关系函数F1(k ppm)计算多个第二参考变异系数γ(k ppm)。第二参考变异系数γ(k ppm)的数量由第一关系函数F1(k ppm)的数量决定。承前例来说，控制器70’以参考变异系数α分别代入4个第一关系函数F1(k ppm)可获得4个第二参考变异系数γ(k ppm)，其包含γ(0ppm)、γ(20ppm)、γ(100ppm)以及γ(200ppm)，如下式37、38、39及40所示。
γ(0ppm)＝F1(0ppm)(α) (式37)
γ(20ppm)＝F1(20ppm)(α) (式38)
γ(100ppm)＝F1(200ppm)(α) (式39)
γ(100ppm)＝F1(200ppm)(α) (式40)
请参考步骤S1043，控制器70’依据多个第二原始参考电阻值Rref2,0,(k ppm)及多个第二参考变异系数γ(k ppm)计算多个第二预测参考电阻值Rref2,pre,(k ppm)(第二预测参考导抗值，即分区计算阶段B3所述的多个分区参考值)。关于步骤S1043的计算方式，承前例来说，针对多个指定浓度(例如：0ppm、20ppm、100ppm、200ppm)，将对应于相同指定浓度的第二原始参考电阻值Rref2,0,(k ppm)与第二参考变异系数γ(k ppm)的乘积作为第二预测参考电阻值Rref2,pre,(k ppm)(例如：Rref2,pre,(0ppm)、Rref2,pre,(20ppm)、Rref2,pre,(100ppm)、以及Rref2,pre,(200ppm))，如下式41、42、43及44所示。
Rref2,pre,(0ppm)＝Rref2 0,(0ppm)×γ(0ppm) (式40)
Rref2,pre,(20ppm)＝Rref2 0,(20ppm)×γ(20ppm) (式41)
Rref2,pre,(100ppm)＝Rref2 0,(100ppm)×γ(100ppm) (式42)
Rref2,pre,(200ppm)＝Rref2 0,(200ppm)×γ(200ppm) (式43)
请参考步骤S1044，控制器70’依据第二测量参考电阻值Rref2(即分区比对阶段B5中所述的比对基准值)从多个第二预测参考电阻值Rref2,pre,(k ppm)中选择一者。举例来说，控制器70’计算第二测量目标电阻值Rref2与多个第二预测参考电阻值Rref2,pre,(k ppm)的多个差值，并选择这些差值中的最小者(或这些差值的绝对值中的最小者)所对应的第二预测参考电阻值Rref2,pre,(x ppm)。
请参考步骤S1045，控制器70’依据第二测量参考导抗值Rref2、第二原始参考电阻值Rref2,0,(x ppm)、测量目标电阻值Rsen及多个原始目标电阻值Rsen 0,(k ppm)(原始目标导抗值)之中一者Rsen 0,(x ppm)判断是否符合电阻变异相关性(导抗变异相关性)，其中第二原始参考电阻值Rref2,0,(x ppm)及多个原始目标电阻值Rsen 0,(k ppm)其中该者Rsen 0,(x ppm)等二者所对应的指定浓度x与第二预测参考电阻值Rref2,pre,(x ppm)所对应的指定浓度x相同。举例来说，电阻变异相关性为第二参考感材部50的电阻值变异与目标感材部40的电阻值变异的相依关系。举另一例来说，电阻变异相关性为第二参考感材部50的电阻值变异率与目标感材部40的电阻值变异率的相依关系。所述的电阻值变异为测量电阻值扣除原始电阻值的差值。所述的电阻值变异率为测量电阻值除以原始电阻值的商值。以电阻值变异率为例，控制器70’判断如下式44等号两边的数值是否在一容许误差范围e之内，如式44所示。
(Rsen/Rsen 0,(k ppm))–(Rref2/Rref2,0,(k ppm))<e (式44)
其中，第一比值为Rsen/Rsen 0,(k ppm)，第二比值为Rref2/Rref2,0,(k ppm)
如果步骤S1045的判断结果为「否」(不符合导抗变异相关性)，代表目标感材部40及第二参考感材部50之中一者未正常运作，因此，执行步骤S1046，更换另一目标感材部或另一第二参考感材部。在步骤S1046执行完成后，返回步骤S101重新执行第四实施方式的气体浓度感测方法。如果步骤S1045的判断结果为「是」(符合导抗变异相关性)，则执行步骤S1047。
请参考步骤S1047，控制器70’依据第二测量参考电阻值Rref2、第二原始参考电阻值Rref2,0,(k ppm)及第二关系函数F2(k ppm)计算目标变异系数β(k ppm)。目标变异系数β(x ppm)即作为浓度推算阶段B7中的参数。第二原始参考电阻值Rref2,0,(x ppm)、步骤S1045中被选择的第二预测参考电阻值Rref2,pre,(x ppm)与第二关系函数F2(x ppm)三者是对应相同的浓度x。关于目标变异系数β(k ppm)的计算方式，举例来说，控制器70’以第二测量参考电阻值Rref2除以第二原始参考电阻值Rref2,0,(k ppm)的商值代入第二关系函数后得到的数值作为目标变异系数β(k ppm)，如式45所示。
β(k ppm)＝F2(k ppm)(Rref2/Rref2,0,(k ppm)) (式45)
请参考步骤S1048，控制器70’依据测量目标电阻值Rsen及目标变异系数β(k ppm)计算校正电阻值Rcal(校正导抗值)。关于校正电阻值Rcal的计算方式，举例来说，控制器70’以测量目标电阻值Rsen除以目标变异系数β(k ppm)的商值作为校正电阻值Rcal，如式46所示。
Rcal＝Rsen/β(k ppm) (式46)
请参考步骤S1049，控制器70’以校正电阻值Rcal代入目标气体浓度转换函数以获得目标气体浓度值。
以上描述适用于气体感测装置100的第一实施例的气体浓度感测方法的二个实施方式以及适用于气体感测装置200的第二实施例的气体浓度感测方法的四个实施方式。在上述六个实施方式中，当获得目标气体浓度值后，控制器70’可还包括依据目标气体浓度值及校正电阻值Rcal更新标准曲线。标准曲线系「目标气体浓度转换函数」的函数曲线。
实务上，在气体感测装置100、200出厂前，预先检测目标感材部40在接触多种指定浓度的目标气体时的内置电阻值(内置导抗值)，换言之，每一内置导抗值关联于目标感材部40且每一指定浓度值对应这些内置导抗值之一者，且目标气体浓度转换函数关联于这些指定浓度值及这些内置导抗值。将上述的指定浓度值及检测到的内置电阻值记录如下方表格一。在气体感测装置100、200实际应用并得到目标气体浓度值之后，控制器70、70’判断校正浓度值是否落于表格一的某个指定浓度值对应的更新区间之中。如果判断结果为「是」，控制器70、70’以校正电阻值Rcal取代表格一中该指定浓度值对应的内置电阻值。如果判断结果为「否」，控制器70、70将校正电阻值Rcal及目标气体浓度值新增一列至表格一。
表格一
内置电阻值(KΩ) 指定浓度(ppm)
4805 1.28
3576 25.1
2107 107.1
1407 215.8
举例来说，假设更新区间为5ppm，在第n次测量中，校正电阻值(校正导抗值)Rcal为3749KΩ，目标气体浓度值为22.5ppm。在此范例中，控制器70、70’查找到指定浓度值为25.1ppm的栏位符合更新要求(25.1-5<22.5<25.1+5)。因此，控制器70、70’更新表格一中内置电阻值为3576KΩ的栏位。
承前例，假设在第n+1次测量中，校正电阻值Rcal为2013KΩ，目标气体浓度值为124.0ppm。在此范例中，控制器70、70’并未查找到某个指定浓度值的更新区间包含此校正浓度值(107.1-5<124.5，但107.1+5<124.5)。因此，控制器70、70’将(2013，124.0)这笔「电阻-浓度」的实测数据新增至表格一。依据前述两个范例，表格一被更新为下方的表格二。
表格二
Figure BDA0002378553600000251
Figure BDA0002378553600000261
基于上述的更新策略(控制器70、70’依据校正导抗值、目标气体浓度值、多个内置导抗值及更新区间更新这些内置导抗值并选择性地更新指定浓度值)，气体感测装置100每次的校正电阻值及校正浓度值都会反馈至标准曲线或对应标准曲线的表格中。对于本发明提出的气体浓度感测方法而言，上述的更新策略具有动态校正的效果。并且，当感材对于目标气体的敏感度发生变异时，仍可确保气体感测装置100输出准确的目标气体浓度值。
请参考图13，其绘示建立目标气体浓度转换函数的标准曲线的流程图。
请参考步骤S111，导入具有一指定浓度的目标气体。举例来说，首先导入指定浓度为25ppm的目标气体至气体感测装置100、200，并且加热器10产生热能使感材部30～60的温度上升，并导入目标气体至气体感测装置100、200。
请参考步骤S113，测量目标感材部40的电阻值。详言之，控制器70、70’检测目标感材部40的测量目标电阻值Rsen，例如为3576KΩ。
请参考步骤S115，写入指定浓度与电阻值。详言之，控制器70、70’将(25ppm，3576KΩ)这笔数据存储于控制器70’本身既有的存储元件或存储装置中，本步骤相当于增加坐标点。
请参考步骤S117，判断数据数量是否足够。详言之，控制器70、70’首先依据已增加的坐标点的数量判断是否足以建立标准曲线。若判断结果为是，则移至步骤S118建立标准曲线。若判断结果为否，移至步骤S119。
请参考步骤S119，导入具有另一指定浓度的目标气体。举例来说，控制器70、70’导入指定浓度为100ppm的目标气体至气体感测装置100、200，然后重复步骤S113～S117的流程。直到步骤S117判断数据数量足够为止，即可完成另一指定浓度的标准曲线的建立。
综上所述，本发明提出的能够自动校正的气体感测装置及气体浓度感测方法，利用参考感材部提供自我补偿的信息予目标感材部，因此可校正飘移后的电阻值。此外，本发明可依据每次校正后的电阻值及浓度值动态地修正气体感测装置预先建立好的标准曲线，以便于下次感测时提供更为精确的气体浓度感测结果。整体而言，本发明可有效地校正感测结果，并且气体感测元件本身输出的数据，可提供信息进行数据更新，亦即当气体感测装置的感测材料因环境、本身老化或尚未烧机完全等因素而导致敏感度变异，此变异可被检测到并进行动态校正；此外，即使感测材料本身老化或者被毒化，仍可通过修正标准曲线的方式追踪其敏感度变异，进而延长气体感测装置的使用时间。

Claims (28)

1.一种气体浓度感测方法，适用于可感测待测气体中目标气体的浓度的气体感测装置，其中该气体感测装置包括参考感材部、目标感材部及控制器，且该参考感材部对该目标气体的敏感度低于该目标感材部对该目标气体的敏感度，所述气体浓度感测方法包括：
在该参考感材部及该目标感材部接触该待测气体时，以该控制器检测该参考感材部的测量参考导抗值及该目标感材部的测量目标导抗值；
以该控制器依据该测量参考导抗值及对应于该参考感材部的原始参考导抗值计算参考变异系数；以及
以该控制器依据该参考变异系数、关系函数、该测量目标导抗值及目标气体浓度转换函数计算目标气体浓度值，其中该关系函数为该参考感材部及该目标感材部间的相关性。
2.如权利要求1所述的气体浓度感测方法，其中该气体感测装置还包括加热器，在该参考感材部及该目标感材部接触该待测气体之前，所述气体浓度感测方法还包括：以该加热器产生热能使该参考感材部的温度及该目标感材部的温度上升。
3.如权利要求1所述的气体浓度感测方法，其中该参考变异系数为该测量参考导抗值及该原始参考导抗值的比值或该测量参考导抗值及该原始参考导抗值的差值。
4.如权利要求1所述的气体浓度感测方法，其中该关系函数为该参考感材部的该测量参考导抗值的变异率及该目标感材部的该测量目标导抗值的变异率的相关性。
5.如权利要求1所述的气体浓度感测方法，其中以该控制器依据该参考变异系数、该关系函数、该测量目标导抗值及该目标气体浓度转换函数计算该目标气体浓度值包括：
以该控制器以该参考变异系数代入该关系函数以获得目标变异系数；
以该控制器依据该测量目标导抗值及该目标变异系数计算校正导抗值；以及
以该控制器以该校正导抗值代入该目标气体浓度转换函数以获得该目标气体浓度值。
6.如权利要求5所述的气体浓度感测方法，还包括：以该控制器依据该校正导抗值及该目标气体浓度值更新该气体浓度转换函数对应的标准曲线。
7.一种气体浓度感测方法，适用于可感测待测气体中目标气体的浓度的气体感测装置，其中该气体感测装置包括参考感材部、目标感材部及控制器，且该参考感材部对该目标气体的敏感度低于该目标感材部对该目标气体的敏感度，所述气体浓度感测方法包括：
导抗取值阶段，在该参考感材部及该目标感材部接触该待测气体时，以该控制器检测该参考感材部的测量参考导抗值及该目标感材部的测量目标导抗值；
分区计算阶段，以该控制器依据该测量参考导抗值及多个关系函数计算多个预测目标导抗值，其中该些关系函数及该些预测目标导抗值都对应于多个指定浓度值；
分区比对阶段，以该控制器以该测量目标导抗值比对该些预测目标导抗值以选择该些指定浓度值之中一者；以及
浓度推算阶段，以该控制器以多个目标变异系数之中一者及该测量目标导抗值推算目标气体浓度值，其中该些目标变异系数之中的该者对应于该些指定浓度值之中的该者。
8.如权利要求7所述的气体浓度感测方法，其中该气体感测装置还包括加热器，并且该导抗取值阶段还包括：
以该加热器产生热能使该参考感材部的温度及该目标感材部的温度上升。
9.如权利要求7所述的气体浓度感测方法，其中该分区计算阶段还包括：
以该控制器依据该测量参考导抗值及原始参考导抗值计算参考变异系数；
以该控制器依据该参考变异系数及该些关系函数计算该些目标变异系数；以及
以该控制器依据多个原始目标导抗值及该些目标变异系数计算该些预测目标导抗值；其中
该原始参考导抗值关联于该参考感材部；
该些原始目标导抗值关联于该目标感材部及该些指定浓度值的该目标气体；及
该些关系函数的每一者为该参考感材部及该目标感材部接触该些指定浓度的该目标气体时的相关性。
10.如权利要求9所述的气体浓度感测方法，其中该浓度推算阶段还包括：
以该控制器依据该测量目标导抗值及该些目标变异系数之中的该者计算校正导抗值；以及
以该控制器将该校正导抗值代入目标气体浓度转换函数以获得该目标气体浓度值。
11.如权利要求10所述的气体浓度感测方法，其中该目标气体浓度转换函数关联于该些指定浓度值及多个内置导抗值，每一该些内置导抗值关联于该目标感材部且每一该些指定浓度值对应该些内置导抗值之一者。
12.如权利要求11所述的气体浓度感测方法，还包括：
以该控制器依据该校正导抗值、该目标气体浓度值、该些内置导抗值及更新区间更新该些内置导抗值并选择性地更新该些指定浓度值。
13.一种气体浓度感测方法，适用于可感测待测气体中目标气体的浓度的气体感测装置，其中该气体感测装置包括第一参考感材部、第二参考感材部、目标感材部及控制器，且该第一参考感材部对该目标气体的敏感度及该第二参考感材部对该目标气体的敏感度都低于该目标感材部对该目标气体的敏感度，所述气体浓度感测方法包括：
导抗取值阶段，在该参考感材部及该目标感材部接触该待测气体时，以该控制器检测该第一参考感材部的第一测量参考导抗值、该第二参考感材部的第二测量参考导抗值及该目标感材部的测量目标导抗值；
分区计算阶段，以该控制器依据该第一测量参考导抗值及该第二测量参考导抗值中至少一者及多个关系函数计算多个分区参考值，其中该些关系函数及该些分区参考值都对应于多个指定浓度值；
分区比对阶段，以该控制器以比对基准值比对该些分区参考值以选择该些指定浓度值之中一者；以及
浓度推算阶段，以该控制器以目标变异系数及该测量目标导抗值推算目标气体浓度值，其中该目标变异系数对应于该些指定浓度值之中的该者。
14.如权利要求13所述的气体浓度感测方法，其中该气体感测装置还包括加热器，并且该导抗取值阶段还包括：
以该加热器产生热能使该第一参考感材部、该第二参考感材部及该目标感材部的温度上升。
15.如权利要求13所述的气体浓度感测方法，其中该分区计算阶段还包括：
以该控制器依据该第一测量参考导抗值及第一原始参考导抗值计算第一参考变异系数；
以该控制器依据该第一参考变异系数及多个第一关系函数计算多个第二参考变异系数；以及
以该控制器依据多个第二原始参考导抗值及该些第二参考变异系数计算多个第二预测参考导抗值；其中
该第一原始参考导抗值关联于该第一参考感材部；
该些第二原始参考导抗值关联于该第二参考感材部及该些指定浓度值的该目标气体；及
该些第一关系函数为该些关系函数，且该些第一关系函数的每一者为该第一参考感材部及该第二参考感材部接触该些指定浓度值的该目标气体时的相关性。
16.如权利要求15所述的气体浓度感测方法，其中该比对基准值是该第二测量参考导抗值，该些分区参考值是该些第二预测参考导抗值。
17.如权利要求16所述的气体浓度感测方法，其中该浓度推算阶段包括：
以该控制器依据该第二测量参考导抗值、该些第二原始参考导抗值之中一者及多个第二关系函数之中一者计算该目标变异系数；
以该控制器依据该测量目标导抗值及该目标变异系数计算校正导抗值；以及
以该控制器将该校正导抗值代入目标气体浓度转换函数以获得该目标气体浓度值；其中
该些第二原始参考导抗值关联于该第二参考感材部及该些指定浓度值的该目标气体；
该些第二关系函数为该第二参考感材部及该目标感材部接触该些指定浓度值的该目标气体时的相关性；及
该些第二原始参考导抗值之中的该者及该些第二关系函数之中的该者所对应的指定浓度值都与该分区比对阶段中以该控制器选择该些指定浓度值之中的该者相同。
18.如权利要求17所述的气体浓度感测方法，其中该浓度推算阶段还包括：
以该控制器依据该第二测量参考导抗值、该些第二原始参考导抗值之中的该者、该测量目标导抗值及多个原始目标导抗值之中一者判断是否符合导抗变异相关性；其中
当该控制器判断不符合该导抗变异相关性时，以该控制器选择性地更换该目标感材部为另一目标感材部或更换该第二参考感材部为另一第二参考感材部；
当以该控制器判断符合该导抗变异相关性时，始以该控制器依据该第二测量参考导抗值、该些第二原始参考导抗值之中的该者及该些第二关系函数之中的该者计算该目标变异系数；其中
该些原始目标导抗值关联于该目标感材部及该些指定浓度的该目标气体；及
该些原始目标导抗值之中的该者所对应的指定浓度值与该分区比对阶段中以该控制器选择该些指定浓度值之中的该者相同。
19.如权利要求18所述的气体浓度感测方法，其中以该控制器依据该第二测量参考导抗值、该些第二原始参考导抗值之中的该者、该测量目标导抗值及该些原始目标导抗值之中的该者判断是否符合该导抗变异相关性包括：
以该控制器计算该测量目标导抗值及该些原始目标导抗值之中的该者的第一比值；
以该控制器计算该第二测量参考导抗值之中的该者及该些第二原始参考导抗值之中的该者的第二比值；以及
以该控制器计算该第一比值及该第二比值的差值，并依据该差值是否在容许误差范围内而决定是否符合该导抗变异相关性。
20.如权利要求13所述的气体浓度感测方法，其中该分区计算阶段包括：
以该控制器依据该第一测量参考导抗值及多个第一关系函数计算多个第二预测参考导抗值；其中该些第一关系函数为该些关系函数，且该些第一关系函数的每一者为该第一参考感材部及该第二参考感材部接触该些指定浓度值的该目标气体时的相关性。
21.如权利要求20所述的气体浓度感测方法，其中该比对基准值是该第二测量参考导抗值，该些分区参考值是该些第二预测参考导抗值。
22.如权利要求21所述的气体浓度感测方法，其中该浓度推算阶段包括：
以该控制器依据该第二测量参考导抗值、多个第二原始参考导抗值之中一者及多个第二关系函数之中一者计算该目标变异系数；
以该控制器依据该测量目标导抗值及该目标变异系数计算校正导抗值；以及
以该控制器将该校正导抗值代入目标气体浓度转换函数以获得该目标气体浓度值；其中
该些第二原始参考导抗值关联于该第二参考感材部及该些指定浓度值的该目标气体；
该些第二关系函数为该第二参考感材部及该目标感材部接触该些指定浓度值的该目标气体时的相关性；及
该些第二原始参考导抗值之中的该者及该些第二关系函数之中的该者所对应的指定浓度值都与该分区比对阶段中以该控制器选择该些指定浓度值之中的该者相同。
23.如权利要求13所述的气体浓度感测方法，其中该分区计算阶段还包括：
以该控制器依据该第二测量参考导抗值、多个第二原始参考导抗值及多个第一关系函数计算多个第一预测变异系数，其中该些第二原始参考导抗值关联于该第二参考感材部及该些指定浓度值的该目标气体；及
该些第一关系函数为该些关系函数，且该些第一关系函数的每一者为该第一参考感材部及该第二参考感材部接触该些指定浓度值的该目标气体时的相关性。
24.如权利要求23所述的气体浓度感测方法，其中该分区比对阶段还包括：
以该控制器依据该第一测量参考导抗值及第一原始参考导抗值计算第一参考变异系数；以及
以该控制器依据该第一参考变异系数从该些第一预测变异系数中选择一者；其中
该第一原始参考导抗值关联于该第一参考感材部；
该第一参考变异系数是该比对基准值；及
该些第一预测变异系数是该些分区参考值。
25.如权利要求24所述的气体浓度感测方法，其中该浓度推算阶段还包括：
以该控制器依据该些第一预测变异系数中所选择的该者及多个第二关系函数之中一者计算该目标变异系数；
以该控制器依据该测量目标导抗值及该目标变异系数计算校正导抗值；以及
以该控制器以该校正导抗值代入目标气体浓度转换函数以获得该目标气体浓度值；其中
该些第二关系函数为该第二参考感材部及该目标感材部接触该些指定浓度值的该目标气体时的相关性；及
该些第二关系函数之中的该者所对应的指定浓度值与该分区比对阶段中以该控制器选择该些指定浓度值之中的该者相同。
26.一种气体感测装置，适用于感测待测气体中目标气体的浓度，其特征在于，所述气体感测装置包括：
介电层，设置于一表面上，该介电层具有承载侧背向该表面；
参考感材部，设置于该承载侧，该参考感材部包括第一感测层及第一导电层；
目标感材部，设置于该承载侧，该目标感材部包括第二感测层及第二导电层；以及
控制器，电连接该第一导电层及该第二导电层，该控制器检测该第一导电层的测量参考导抗值及该第二导电层的测量目标导抗值，并依据该参考感材部的原始参考导抗值、关联于该参考感材部及该目标感材部的关系函数、该测量参考导抗值及该测量目标导抗值计算该目标气体的目标气体浓度值；其中
该参考感材部对该目标气体的敏感度低于该目标感材部对该目标气体的敏感度。
27.如权利要求26所述的气体感测装置，其中该参考感材部是第一参考感材部，该测量参考导抗值是第一测量参考导抗值，所述气体感测装置还包括：
第二参考感材部，设置于该承载侧，该第二参考感材部包含第三导电层及第三感测层，该第三感测层对该目标气体敏感；
该控制器还电连接该第三导电层，检测该第三导电层的第二测量参考导抗值，并依据该第一测量参考导抗值及该第二测量参考导抗值计算该目标气体浓度值。
28.如权利要求27所述的气体感测装置，其中该目标感材部是第一目标感材部，该测量目标导抗值是第一测量目标导抗值，所述气体感测装置还包括：
第二目标感材部，设置于该承载侧，该第二目标感材部包含第四导电层及第四感测层，该第四感测层对该目标气体敏感；
该控制器还电连接该第四导电层，检测该第四导电层的第二测量目标导抗值，并依据该第一测量目标导抗值及该第二测量目标导抗值之中一者计算该目标气体浓度值。
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