專利名稱：：改善化學(xué)/電活性材料的方法改善化學(xué)/電活性材料的方法本申請(qǐng)系申請(qǐng)日為2003年4月15日、申請(qǐng)?zhí)枮?3808543.7、發(fā)明名稱為"改善化學(xué)/電活性材料的方法"的發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。本申請(qǐng)要求專利保護(hù)2002年4月15日提交的美國(guó)專利臨時(shí)申請(qǐng)No.60/372,875的利益，為了所有的目的以其一部分的形式全文引入該申請(qǐng)。發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及采用化學(xué)傳感器和化學(xué)傳感器陣列，檢測(cè)和分析多成分氣體體系中包括NOx、烴、一氧化碳、和氧在內(nèi)的各種氣體的裝置。傳感器和傳感器陣列采用化學(xué)/電活性材料檢測(cè)多成分氣體體系中各種氣體的存在和/或計(jì)算它們的濃度。發(fā)明背景已經(jīng)知道應(yīng)用化學(xué)傳感器件檢測(cè)某些氣體。為了尋找對(duì)特定氣體具有選擇性和靈敏性的材料進(jìn)行過許多嘗試。例如US-4,535,316公開測(cè)定氧的電阻傳感器。參見H.Meixner等人，傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)(aw/j"watora),B33，198—202(1996)。顯然對(duì)#:沖全測(cè)的每一種氣體必須使用不同的材料。然而，當(dāng)氣體是多成分體系的一部分時(shí)，采用一種材料檢測(cè)特定的氣體是困難的，因?yàn)樵摬牧蠈?duì)混合物中的各種成分氣體具有交叉靈敏性(cross-sensitivities)。多成分氣體體系的一個(gè)實(shí)例是燃燒排放的廢氣，其中可能包括氧、一氧化碳、氮的氧化物、烴、C02、H2S、二氧化硫、氫、水蒸汽、卣素、和氨。參見H.Meixner等人,Fresenius分析化學(xué)雜志(FreseniusV.Jwa/.C7zew.)，348，536—541(1994)。在許多燃燒過程中，都需要測(cè)定排放的廢氣是否滿足根據(jù)聯(lián)邦和州空氣質(zhì)量條例建立的要求。為了滿足這一需要，已經(jīng)開發(fā)了幾種類型的氣體傳感器。參見例如US-5,630,920,其中公開了電化學(xué)氧傳感器；US-4,770,760，其中公開了測(cè)定氧和氮氧化物的傳感器；和US-47，535,316,其中公開了測(cè)定氧的電阻傳感器。能夠同時(shí)分析燃燒排放的廢氣等混合物中的二種或多種成分，例如只根據(jù)氣體與傳感器直接接觸而不需分離混合物中的任何氣體產(chǎn)生的數(shù)據(jù)計(jì)算濃度是很方便的。現(xiàn)有技術(shù)的方法目前尚不能滿足這一要求。也公開了許多檢測(cè)從食品中放出的氣體的傳感器和用于涉及較低溫度的其它用途的傳感器。參見K,Albert等人，化學(xué)評(píng)論(/tev.),200，2595—2626(2000)。也公開了檢測(cè)高達(dá)450。C的各種燃燒氣體使用的幾種未摻雜和摻雜錫氣化物的傳感器陣列[參見C.DiNatale等人，傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，B20，217—224(1994);和J.Getino等人，傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，B33，128—133(1996)];和研究搮作溫度對(duì)錫氧化物基傳感器陣列響應(yīng)的影響進(jìn)行到450X:。參見C.DiNatale,傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，B23,187—191(1995)。然而，在較高的溫度和高腐蝕性環(huán)境中使用化學(xué)傳感器監(jiān)測(cè)燃燒氣體，可能改變或損害為低溫應(yīng)用開發(fā)的傳感器陣列的性能。因此高溫環(huán)境要求本領(lǐng)域先前所不知道的，是化學(xué)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定的，和在所要求的這些條件下對(duì)所關(guān)心的氣體保持可測(cè)量的響應(yīng)的材料。滿足這一需要容許使用化學(xué)傳感器測(cè)量燃燒排放物例如汽車廢氣，和測(cè)定這些排出物是否能滿足實(shí)際要求和強(qiáng)制性要求。本發(fā)明的裝置適合分析汽車排放物等高溫氣體，此外，意外地發(fā)現(xiàn)，采用本發(fā)明的裝置分析低溫氣體也同樣有效。發(fā)明概述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案是，就對(duì)多成分氣體混合物具有電響應(yīng)特性的化學(xué)/電活性材料而言，將化學(xué)/電活性材料的溫度提高到第二溫度，提高在第一溫度下具有第一靈敏度的化學(xué)/電活性材料靈敏度的方法，化學(xué)/電活性材料的靈敏度在第二溫度下提高到高于第一靈敏度的第二靈敏度；其中化學(xué)/電活性材料的靈敏度是AR/AC的比例，其中AR是化學(xué)/電組(subgroupofgases)濃度的變化，引起的電阻變化或與電阻成比例的信號(hào)幅度的變化，AC是成分氣體或氣體亞組濃度的變化。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案是，就對(duì)多成分氣體混合物具有電響應(yīng)特性的化學(xué)/電活性材料而言，將化學(xué)/電活性材料的溫度提高到笫二溫度，提高在第一溫度下具有第一穩(wěn)定性的化學(xué)/電活性材料電響應(yīng)特性穩(wěn)定性的方法，化學(xué)/電活性材料的穩(wěn)定性在第二溫度下提高到高于笫一穩(wěn)定性的第二穩(wěn)定性；其中化學(xué)/電活性材料電響應(yīng)特性的穩(wěn)定性是AE/T的比例，其中AE是由于在所選擇的時(shí)段內(nèi)暴露在多成分氣體混合物中所產(chǎn)生的電響應(yīng)特性定量值的變化或與電響應(yīng)特性成比例的信號(hào)幅度的變化，T是所選擇的時(shí)段。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案是，就對(duì)多成分氣體混合物具有電響應(yīng)特性的化學(xué)/電活性材料而言，在第一速度和第一溫度下檢測(cè)電響應(yīng)特性變化時(shí)，將化學(xué)/電活性材料的溫度提高到笫二溫度，提高檢測(cè)電響應(yīng)特性變化的速度的方法，檢測(cè)化學(xué)/電活性材料電響應(yīng)特性的速度在第二溫度下提高到高于第一速度的笫二速度。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案是，就對(duì)多成分氣體混合物包含的氣體成分具有電響應(yīng)特性的化學(xué)/電活性材料而言，將氣體成分的濃度降低到第二濃度，提高在氣體成分第一濃度下具有笫一靈敏度的化學(xué)/電活性材料靈敏度的方法，化學(xué)/電活性材料的靈敏度在第二濃度下提高到高于第一靈敏度的第二靈敏度；其中化學(xué)/電活性材料的靈敏度AAR/AC的比例，其中AR是化學(xué)/電活性材料在所選擇的溫度下由于多成分氣體混合物中成分氣體或氣體亞組濃度的變化，引起的電阻變化或與電阻成比例的信號(hào)幅度的變化，AC是成分氣體或氣體亞組濃度的變化。采用這種方法也可以提高電響應(yīng)特性的穩(wěn)定性和/或速度。附閨簡(jiǎn)述圖1繪出化學(xué)/電活性材料的陣列，圖2是用介電材料覆蓋層覆蓋的交指型電極(interdigitatedelectrodes)圖案的示意圖，在化學(xué)/電活性材料陣列中制成16個(gè)空的凹槽。圖3繪出在化學(xué)/電活性材料陣列中的電極圖案、介電材料圖案、和傳感器材料圖案發(fā)明詳述本發(fā)明是在變化的溫度條件下，直接檢測(cè)多成分氣體體系中一種或多種^皮分析氣體的方法和裝置。所謂"直接檢測(cè)"，系指氣敏材料陣列暴露在組成多成分氣體體系的氣體混合物中，例如暴露在流動(dòng)的氣流中。如果需要，該陣列可以位于氣體混合物中，更具體而言，位于氣體混合物的氣源中。另一種方法，該陣列可以存在于室內(nèi)，將氣體混合物從另一個(gè)地點(diǎn)的氣源引到該室中。當(dāng)將氣體引到陣列所在的室內(nèi)時(shí)，可以利用管道、風(fēng)道、或任何其它適合氣體輸送的設(shè)備，將氣體混合物加入該室和從該室中排出。當(dāng)氣敏材料暴露在多成分氣體混合物中時(shí)可以獲得響應(yīng)，這種響應(yīng)是氣體混合物中一種或多種被分析氣體本身濃度的函數(shù)。傳感器材料同時(shí)(或基本上同時(shí))暴露在每一種被分析的氣體中，被分析的氣體不必與多成分氣體混合物進(jìn)行物理分離，就能進(jìn)行混合物和/或其中的一種或多種^L分析成分的分析?？梢圆捎帽景l(fā)明例如在變化的溫度下對(duì)燃燒氣體的濃度獲得響應(yīng)，從而檢測(cè)和/或測(cè)量燃燒氣體的濃度，例如在汽車排放物等氣體混合物中的氧、一氧化碳、氮的氧化物、烴例如丁烷、C02、H2S、二氧化硫、面素、氫、水蒸汽、有4^岸氣體、和氨的濃度。本發(fā)明利用敏感材料的陣列分析氣體混合物和/或其成分，例如對(duì)該體系中一種或多種被分析氣體成分的濃度獲得響應(yīng)，檢測(cè)它們的存在和/或計(jì)算它們的濃度。所謂"陣列"，系指在空間上隔開的至少二種不同的材料，例如如圖1所示該陣列可以包含例如3、4、5、6、8、10、或12種氣敏材料，或當(dāng)需要時(shí)，也可包含較多或較少種數(shù)的其它氣敏材料。優(yōu)選對(duì)混合物中每種個(gè)別被分析的氣體或氣體亞組提供至少一種傳感器材料。然而，可以要求提供一種以上對(duì)混合物中個(gè)別的氣體成分和/或特定的氣體亞組靈敏的傳感器材料。例如可以使用一組至少2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、或12個(gè)傳感器檢測(cè)混合物中一種或多種個(gè)別成分氣體和/或一個(gè)或多個(gè)氣體亞組的存在和/或計(jì)算它們的濃度，可以使用傳感器組一一其中可以有也可以沒有共用的傳感器一一獲得對(duì)被分析物的響應(yīng)，被分析物是混合物中個(gè)別的氣體成分或氣體亞組。氣體亞組是亞組形式的被分析物，氣體亞組可以包舍也可以不包舍本身也是被分析物的個(gè)別氣體成分。本發(fā)明適合用于檢測(cè)預(yù)期在氣流中存在的一些氣體。例如在燃燒過程中預(yù)期存在的氣體包括氧、氮的氧化物、(例如NO、N02、N20、或N204)、一氣化碳、烴(例如CnH2n+2，作為烴可以是々包和的或不飽和的，或任選被雜原子取代的；和其環(huán)狀和芳香族類似物)、氨或疏化氫、二氧化硫、C02、或甲醇。其它所關(guān)心的氣體可以包括醇蒸氣、溶劑蒸氣、氬、水蒸汽、和從飽和和不飽和的烴、醚、酮、醛、羰合物、生物分子、和微生物產(chǎn)生的蒸氣。當(dāng)多成分氣體混合物的成分是所關(guān)心的被分析物時(shí)，該成分可以是個(gè)別的氣體例如一氧化碳；也可以是某些氣體而不是所有氣體的亞組，例如氮的氧化物(NOx)或烴；或可以是一種或多種個(gè)別氣體和一個(gè)或多個(gè)亞組的組合。當(dāng)氣體亞組是^L分析物時(shí)，化學(xué)/電活性材料會(huì)對(duì)多成分氣體混合物中該亞組氣體共同的集體濃度產(chǎn)生響應(yīng)。包含在混合物中一一化學(xué)/電活性材料將暴露在其中一一的被分析氣體可以是單一氣體、幾種氣體的亞組、或與氮等惰性氣體混合的一種或多種氣體或亞組。所關(guān)心的特定氣體是施主和受主氣體，這些可以是給半導(dǎo)體材料提供電子的氣體，例如一氧化碳、H2S、和烴，也可以是從半導(dǎo)體材料接受電子的氣體，例如02、氮的氧化物(通常以NOx表示)、和卣素。當(dāng)暴露于施主氣體時(shí)，n型半導(dǎo)體材料的電阻會(huì)下降，電流增加，因而由于I2R加熱呈現(xiàn)溫度升高。當(dāng)暴露于受主氣體時(shí)，n型半導(dǎo)體材料的電阻會(huì)增加，電流下降，因而由于I2R加熱呈現(xiàn)溫度下降。在每一種情況下，采用p型半導(dǎo)體材料則會(huì)出現(xiàn)相反的情況。當(dāng)這些材料暴露于包舍一種或多種被分析氣體的混合物中時(shí)，采用這些傳感器材料獲得與氣體混合物成分含量有關(guān)的信息，例如獲得氣體濃度的測(cè)量結(jié)果，可以基于至少一種材料的電學(xué)性質(zhì)的變化，例如交流阻抗的變化，但優(yōu)選基于每一種和所有材料的電學(xué)性質(zhì)的變化。也可以根據(jù)傳感器材料其它電學(xué)性質(zhì)例如電容、電壓、電流、或交流電阻或直流電阻的變化程度，進(jìn)行氣體混合物的分析。例如在電壓不變的條件下測(cè)量溫度的變化可以測(cè)定直流電阻的變化。傳感器材料這些所列舉的性質(zhì)之一的變化，是氣體混合物中被分析氣體分壓的函數(shù)，這又決定了被分析氣體分子吸附在傳感器材料表面上的濃度，因而影響該材料的電響應(yīng)特性。采用化學(xué)/電活性材料陣列，可以利用該材料暴露于包含一種或多種被分析氣體的混合物中產(chǎn)生的相應(yīng)響應(yīng)圖傳(pattern),同時(shí)或直接檢測(cè)多成分氣體體系中至少一種氣體的存在和/或測(cè)量其濃度。也可以利用本發(fā)明測(cè)定氣體體系的組成。在圖1中用示意圖說明了這個(gè)概念，下面就以這個(gè)概念作為范例。為了說明起見，下面討論傳感器材料暴露在包含被分析氣體的混合物中的理論實(shí)例。在獲得響應(yīng)時(shí)，結(jié)果以正號(hào)(+)表示，當(dāng)?shù)貌坏巾憫?yīng)時(shí)，結(jié)果以負(fù)號(hào)(-)表示。材料1對(duì)氣體1和氣體2產(chǎn)生響應(yīng)，但對(duì)氣體3沒有響應(yīng)。材料2對(duì)氣體1和氣體3產(chǎn)生響應(yīng)，但對(duì)氣體2沒有響應(yīng)，和材料3對(duì)氣體2和氣體3產(chǎn)生響應(yīng)，而對(duì)氣體l沒有響應(yīng)。材料1材料2材料3氣體l+—?dú)怏w2+-+氣體3一++因此，如果由材料1、2、3組成的陣列對(duì)未知?dú)怏w產(chǎn)生下列響應(yīng),則<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>確定未知?dú)怏w是氣體2。每種傳感器材料的響應(yīng)都是混合物中被分析氣體或被分析氣體亞組分壓的函數(shù)，從而也是被分析氣體濃度或被分析氣體亞組集體濃度的函數(shù)；可以將響應(yīng)定量或記錄為數(shù)值等可處理的值。在這種情況下，可以采用一個(gè)或多個(gè)響應(yīng)值產(chǎn)生關(guān)于在混合物中存在的一種或多種被分析氣體的定量信息，在多成分氣體體系中，可以采用化學(xué)計(jì)量學(xué)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(neuralnetworks),或其它圖鐠識(shí)別技術(shù)，計(jì)算一種或多種被分析氣體在該體系混合物中的濃度.使用的敏感材料是化學(xué)/電活性材料。"化學(xué)/電活性材料"是對(duì)混合物中至少一種個(gè)別氣體具有電響應(yīng)的材料。某些金屬氧化物半導(dǎo)體材料、它們的混合物、或金屬氧化物半導(dǎo)體與其它無機(jī)化合物的混合物是化學(xué)/電活性的，特別適合本發(fā)明使用，本發(fā)明使用的各種化學(xué)/電活性材料的每一種，當(dāng)暴露于混合物和/或被分析的氣體中時(shí)，優(yōu)選產(chǎn)生在電學(xué)上可以檢測(cè)的與每一種其它化學(xué)/電活性材料不同類型和/或不同程度的響應(yīng)。因此，盡管其中有不關(guān)心的干擾氣體存在，但可以采用適當(dāng)選擇的化學(xué)/電活性材料陣列，例如通過與被分析氣體相互作用分析多成分氣體混合物，檢測(cè)被分析的氣體，或測(cè)定混合物中一種或多種被分析氣體或亞組的存在和/或其濃度。優(yōu)選每種氣敏材料主要成分的mol百分率與每種其它材料的mol百分率不同。所述化學(xué)/電活性材料可以是任何類型的，但特別適用的是半導(dǎo)體金屬氧化物，例如Sn(VTi02、W03、和ZnO。這些具體材料之所以有利，是由于它們具有化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。化學(xué)/電活性材料可以是二種或多種半導(dǎo)體材料的混合物、或半導(dǎo)體材料與無機(jī)材料的混合物、或它們的組合?？梢詫⑺P(guān)心的半導(dǎo)體材料附著在適宜的固體基片上，所述的基片是絕緣材料，例如但不限于氧化鋁或二氧化硅，基片在多成分氣體混合物條件下是穩(wěn)定的。陣列采取傳感器材料附著在基片上的形式。其它適宜的傳感器材料包括大塊(bulk)或薄膜類型的單晶或多晶半導(dǎo)體、無定形的半導(dǎo)體材料、和不是由金屬氧化物組成的半導(dǎo)體材料。包含一種以上金屬的化學(xué)/電活性材料不必是化合物或固體溶液，但可以是不連續(xù)的金屬和/或金屬氧化物的多相物理混合物。由于形成化學(xué)/電活性材料的母體材料具有不同程度的固態(tài)擴(kuò)散，所以最終材料可以具有成分梯度，它們可以是結(jié)晶的或無定形的。適宜的金屬氧化物是具有下列性質(zhì)的氧化物i)當(dāng)溫度2約400'C時(shí)，電阻率為約l一約106ohm-cm，優(yōu)選約1一約105ohm-cm，更優(yōu)選約IO—約104ohm-cm;ii)對(duì)至少一種所關(guān)心的氣體產(chǎn)生化學(xué)/電響應(yīng)；和iii)是穩(wěn)定的和具有機(jī)械整體性，即能夠粘合在基片上，在操作溫度下不分解。金屬氧化物也可以包舍在母體材料中存在的少量或痕量的水合作用和元素。傳感器材料可以任選包含一種或多種促進(jìn)對(duì)基片粘合的添加劑，或改變傳感器材料電導(dǎo)、電阻、或選擇性的添加劑。改變傳感器材料電導(dǎo)、電阻、或選擇性的添加劑的實(shí)例，包括Ag、Au、或Pt、以及燒結(jié)物。促進(jìn)粘合的添加劑的實(shí)例包括燒結(jié)物或迅速冷卻的玻璃，燒結(jié)物是磨細(xì)的無機(jī)材料，在加熱后轉(zhuǎn)變成玻璃或搪瓷，迅速冷卻的玻璃仍保持其固體狀態(tài)的無定形特性。在高溫下將燒結(jié)物母體化合物熔融，通常采用將熔融體迅速倒入水等流體中的方法冷卻或通過旋轉(zhuǎn)的金屬輥傾瀉冷卻。母體化合物通常是固體化合物例如氧化物、硝酸鹽、或碳酸鹽的機(jī)械混合物，也可以是從溶液中共沉淀的或凝膠化的混合物。適合燒結(jié)物的母體材料包括堿金屬和減土金屬的硅-鋁酸鹽和硅-硼-鋁酸鹽、銅、鉛、礴、鈦、鋅、和鋯。燒結(jié)物添加劑的用量可以高達(dá)制造傳感器使用的化學(xué)/電活性材料總體積的30體積％，優(yōu)選高達(dá)10體積％。如果需要，傳感器材料也可以包含例如催化氧化所關(guān)心的氣體或提高對(duì)特定被分析氣體選擇性的添加劑；或包舍一種或多種將n型半導(dǎo)體轉(zhuǎn)化成p型半導(dǎo)體或者相反的摻雜劑。這些添加劑的用量可以高達(dá)制造傳感器的化學(xué)/電活性材料的30重量％，優(yōu)選高達(dá)10重量％。所使用的任何燒結(jié)物或其它添加劑不需要始終如一地或均勻地分布在所制備的全部傳感器材料中，而可以根據(jù)需要位于或靠近傳感器材料特定的表面。如果需要，可以采用多孔的介電覆蓋層覆蓋每一種化學(xué)/電活性材料.在本發(fā)明中用作傳感器材料的化學(xué)/電活性材料可以是例如化學(xué)式M1(^、M、M^Ox、或M、M^M、Ox的金屬氣化物；或它們的混合物，其中M1、M2、和Ms是那樣的金屬，它們?cè)谘醮嬖谙拢?00'C以上焙燒時(shí)生成穩(wěn)定的氧化物；M1選自周期表的第2—15族和鑭系(lanthanidegroup);lvf和lvP各自分別選自周期表的第1—15族和鑭系；M'和1V^在M、MV^中是不同的，M1、M2、和M3在M、M^MV^中是不同的；A、b、和c各自分別為約0.0005—約1;和x是這樣一個(gè)數(shù)字，它足以使化學(xué)/電活性材料中存在的氣能夠平衡存在的其它元素的電荷。在某些優(yōu)選的實(shí)施方案中，金屬氣化物材料可以包括這樣的氣化物，其中M'選自Ce、Co、Cu、Fe、Ga、Nb、Ni、Pr、Ru、Sn、Ti、Tm、W、Yb、Zn、和Zr;和/或1VP和M3各自分別選自Al、Ba、Bi、Ca、Cd、Ce、Co、Cr、Cu、Fe、Ga、Ge、In、K、La、Mg、Mn、Mo、Na、Nb、Ni、Pb、Pr、Rb、Ru、Sb、Sc、Si、Sn、Sr、Ta、Ti、Tm、V、W、Y、Yb、Zn、和Zr;但其中M1和M2在M、M^Ox中是不同的，和M1、M2、和M3在M、M^M3。(^中是不同的，在某些其它優(yōu)選的實(shí)施方案中，金屬氧化物可以包括這樣的氧化物，其中M'Ox是CeOx、CoOx、CuOx、FeOx、GaOx、NbOx、NiOx、PrOx、RuOx、SnOx、TaOx、TiOx、TmOx、W0X、YbOx、ZnOx、ZrOx、具有Ag添加劑的SnOx、具有Ag添加劑的ZnOx、具有Pt添加劑的TiOx、具有燒結(jié)物添加劑的SnOx、或具有燒結(jié)物添加劑的W0X;和/或M',A是MAbOx、AlftFebOx、AlaMgbOx、A，bOx、AlaTibOx、AlaVbOx、BaaCubOx、BaaSnbOx、BaaZnbOx、BiaRubOx、BiaSnbOx、BiaZnbOx、Ca>bOx、CaaZnbOx、CdaSnbOx、CdaZnbOx、CeaFebOx、CeaNbbOx、CeaTibOx、CeaVbOx、C。aCutA、CoaGebOx、CoaLabOx、CoaMgbOx、CoaNbbOx、CoaPbbOx、Co>bOx、CoaVbOx、CoaWbOx、CoaZnbOx、CraCubOx、CraLabOx、CraMnbOx、CraNibOx、CraSibOx、CraTibOx、CraYbOx、Cr'ZnbOx、CuaFebOx、CuaGabOx、CuaLabOx、CuaNabOx、CuaNibOx、CuaPbbOx、CuaSnbOx、CuaSrbOx、CuaTibOx、CuaZnbOx、CuaZrbOx、FeaGabOx、FeaLabOx、FeaMobOx、FeaNbbOx、FeaNibOx、FeaSnbOx、FeaTibOx、FeaWbOx、FeaZnbOx、FeaZrbOx、GaaLabOx、GaaSnbOx、GeaNbbOx、GeaTibOx、InaSnbOx、KftNbbOx、MnaNbbOx、Mi^SiibOMnaTibOx、Mi^YbOx、MnBZnbOx、MoaPbbOx、MoaRbbOx、MoaSnbOx、MoJibOx、MoaZnbOx、NbaNibOx、NbaSrbOx、NbaTibOx、NbaWbOx、NbaZrbOx、NiaSibOx、Ni>bOx、NiaYbOx、NiaZnbOx、NiaZrbOx、PbaSnbOx、PbaZnbOx、RbaWbOx、RuaSnbOx、RuaWbOx、RuaZnbOx、SbaSnbOx、SbaZnbOx、ScaZrbOx、SiaSnbOx、SiJibOx、SiaWbOx、SiaZnbOx、SnaTabOx、SnaTibOx、SnaWbOx、SnaZnbOx、SnaZrbOx、SraTibOx、TaJibOx、TaaZnbOx、TaaZrbOx、TiaVbOx、TiaWbOx、TiaZnbOx、Ti8ZrbOx、VaZnbOx、VaZrbOx、WaZnbOx、WaZrbOx、YaZrbOx、ZnaZrbOx、具有燒結(jié)物添加劑的AlaNibOx、具有燒結(jié)物添加劑的CraTibOx、具有燒結(jié)物添加劑的FeaLabOx、具有燒結(jié)物添加劑的FeaNibOx、具有燒結(jié)物添加劑的FeJibOx、具有燒結(jié)物添加劑的NbaTibOx、具有燒結(jié)物添加劑的NbaWbOx、具有燒結(jié)物添加劑的NiaZnbOx、具有燒結(jié)物添加劑的NiaZrbOx、具有燒結(jié)物添加劑的SbaSnbOx、具有燒結(jié)物添加劑的TaaTibOx、或具有燒結(jié)物添加劑的TiaZnbOx;和/或M'aMWA是罪gbZriAc、MaSibVcOx、BaaCubTicOx、CaaCebZrcOx、CoaNibTicOx、CoaTibZrcOx、CoaPbbSncOx、CoaPbbZncOx、CraSrbTicOx、CuaFebMncOx、CuaLabSrcOx、FeaNbbTicOx、FeaPbbZneOx、FeaSrbTicOx、FeaTabTicOx、FeaWbZrcOx、GaaTibZncOx、LaaMnbNacOx、LaaMnbSrcOx、MnaSrbTicOx、MoaPbbZncOx、NbaSrbTicOx、NbaScbWcOx、NbaTibZncOx、NiaSrbTieOx、Si^WbZneOx、SraTibV。Ox、SraTibZneOx、或TiaWbZrcOx。在某些其它優(yōu)選的實(shí)施方案中，金屬氧化物材料可以包括在第一和第二種化學(xué)/電活性材料陣列中的金屬氧化物材料，其中化學(xué)/電活性材料選自下列成對(duì)的材料(i)笫一種材料是M10,,第二種材料是M、MV^;(ii)第一種材料是M1(^，第二種材料是M、M^M3cOx;(iii)第一種材料是M、M^Ac,第二種材料是M、MVvlOx;(iv)第一種材料是第一種M1(^，第二種材料是第二種M1(^(v)第一種材料是第一種M、MVDx，第二種材料是第二種M、M^Ox;和(vi)第一種材料是第一種M、MV^。0一第二種材料是第二種其中M'選自Ce、Co、Cu、Fe、Ga、Nb、Ni、Pr、Ru、Sn、Ti、Tm、W、Yb、Zn、和Zr;M2和M3各自分別選自Al、Ba、Bi、Ca、Cd、Ce、Co、Cr、Cu、Fe、Ga、Ge、In、K、La、Mg、Mn、Mo、Na、Nb、Ni、Pb、Pr、Rb、Ru、Sb、Sc、Si、Sn、Sr、Ta、Ti、Tm、V、W、Y、Yb、Zn、和Zr;但M1和M2在M、MV^中是不同的，M1、M2、和M3在JV^M^M^C^中是不同的；a、b、和c各自分別為約0.0005—約1;和x是這樣的數(shù)字，它足以使在化學(xué)/電活性材料中存在的氧能夠平衡存在的其它元素的電荷，在某些其它優(yōu)選的實(shí)施方案中，二種或多種化學(xué)/電活性材料陣列可以選自(i)包括M'Ox的化學(xué)/電活性材料，(ii)包括M、M^Ox的化學(xué)/電活性材料，和(iii)包括M^M^MV^的化學(xué)/電活性材料；其中M選自Al、Ce、Cr、Cu、Fe、Ga、Mn、Nb、Ni、Pr、Sb、Sn、Ta、Ti、W、和Zn;其中M2和M3各自分別選自Ga、La、Mn、Ni、Sn、Sr、Ti、W、Y、Zn;其中M'和M"在M'JVlV^中是不同的，和M1、M2、和Nf在M、M2bM3cO、中是不同的；其中a、b、和c各自分別為約0,0005—約1;和其中x是這樣一個(gè)數(shù)字，它足以使在化學(xué)/電活性材料中存在的氧能夠平纟酐存在的其它元素的電荷。M'可以例如選自Al、Cr、Fe、Ga、Mn、Nb、Ni、Sb、Sn、Ta、Ti、和Zn;或選自Ga、Nb、Ni、Sb、Sn、Ta、Ti、和Zn。M2、M3、或M3、和M3可以選自La、Ni、Sn、Ti、和Zn,或選自Sn、Ti、和Zn。所述陣列可以包含其它數(shù)目的化學(xué)/電活性材料>例如4或8種化學(xué)/電活性材料，所述陣列可以包舍至少一種包括M'Ox的化學(xué)/電活性材料和至少三種每種包舍M、MV^的化學(xué)/電活性材料。另外，所述陣列可以包含(i)至少一種包括M'C^的化學(xué)/電活性材料、和至少四種包括M、MV)x的化學(xué)/電活性材料；或Ui)至少二種每種包括M"Ox的化學(xué)/電活性材料、和至少四種每種包括M、MV^的化學(xué)/電活性材料；或(iii)至少三種每種包括M、MV^的化學(xué)/電活性材料、和至少一種包括M、MVvlV^的化學(xué)/電活性材料，適合在本發(fā)明的裝置中使用的化學(xué)/電活性材料可以選自一種或多種下列材料包括AlaNibOx的化學(xué)/電活性材料，包括Ce02的化學(xué)/電活性材料，包括CraMribOx的化學(xué)/電活性材料，包括CraTibOx的化學(xué)/電活性材料，包括CraYbOx的化學(xué)/電活性材料，包括CUaGabOx的化學(xué)/電活性材料，包括CUaLabC^的化學(xué)/電活性材料，包括CuO的化學(xué)/電活性材料，包括FeaLabOx的化學(xué)/電活性材料，包括FeJ^bOx的化學(xué)/電活性材料，包括Fe;TibOx的化學(xué)/電活性材料，包括Ga。TibZn。Ox的化學(xué)/電活性材料，包括MnaTibOx的化學(xué)/電活性材料，包括NbJSrbC^的化學(xué)/電活性材料，包括NbJibOx的化學(xué)/電活性材料，包括NbaTibZneOx的化學(xué)/電活性材料，包括NbaWbOx的化學(xué)/電活性材料，包括NiO的化學(xué)/電活性材料，包括NiaZnbOx的化學(xué)/電活性材料，包括P^On的化學(xué)/電活性材料，包括S、Snb(^的化學(xué)/電活性材料，包括Sn02的化學(xué)/電活性材料，包括丁3;1\(\的化學(xué)/電活性材料，和包括TiaZnbOx的化學(xué)/電活性材料。包括W03的化學(xué)/電活性材料，和包括ZnO的化學(xué)/電活性材料。其中a、b、和c各自分別為約0.0005—約1;和其中x是這樣的數(shù)字，它足以使在化學(xué)/電活性材料中存在的氧能夠平衡存在的其它元素的電荷.適合本發(fā)明使用的化學(xué)/電活性材料，也可以選自前面從上表所示的整組中略去任何一種或多種材料組成的亞組。因此在這種情況下，化學(xué)/電活性材料不僅可以是選自由上表所示整組組成的任何大小的任何亞組的任何一種或多種材料，而且該亞組也可以不包括組成亞組從整組中略去的材料。此外，由從上表整組中略去各種材料組成的亞組，可以包含任何數(shù)目的整組材料，使亞組中不存在組成亞組從整組中排除的材料。下面敘迷有代表性的亞組。包括M'C^的化學(xué)/電活性材料例如可以選自包括Ce02的化學(xué)/電活性材料，包括CuO的化學(xué)/電活性材料，包括NiO的化學(xué)/電活性材料>包括Pr60的化學(xué)/電活性材料，包括Sn02的化學(xué)/電活性材料，包括W03的化學(xué)/電活性材料，和包括ZnO的化學(xué)/電活性材料。在上表中，一種或多種下列材料可以包舍燒結(jié)物添加劑包括Ce02的化學(xué)/電活性材料，包括Sn(^的化學(xué)/電活性材料，和包括ZnO的化學(xué)/電活性材料。包括M、MV^的化學(xué)/電活性材料，或包括M、MVVIOx的化學(xué)/電活性材料，可以選自包括AlaNibOx的化學(xué)/電活性材料，包括CraMnbOx的化學(xué)/電活性材料，包括CrJibC^的化學(xué)/電活性材料，包括CraYbOx的化學(xué)/電活性材料，包括CUaGabC^的化學(xué)/電活性材料，包括CuaLabOx的化學(xué)/電活性材料，包括FeaLabC^的化學(xué)/電活性材料，包括FeaNibOy的化學(xué)/電活性材料，包括FeaTibOx的化學(xué)/電活性材料，包括GaftTibZneOx的化學(xué)/電活性材料，包括MnJib(^的化學(xué)/電活性材料，包括NbaSrbC^的化學(xué)/電活性材料，包括NbaTibOx的化學(xué)/電活性材料，包括Nb;HbZnAc的化學(xué)/電活性材料，包括NbaWbC^的化學(xué)/電活性材料，包括NiaZHbC^的化學(xué)/電活性材料，包括S、SiibC^的化學(xué)/電活性材料，包括TaJV^的化學(xué)/電活性材料，和包括TiaZnbOx的化學(xué)/電活性材料。在上表中，一種或多種下列材料可以包含燒結(jié)物添加劑包括AySHbOx的化學(xué)/電活性材料，包括CrJitAc的化學(xué)/電活性材料，包括CuaLabOx的化學(xué)/電活性材料，包括FeJLabC^的化學(xué)/電活性材料，包括FeaNibC^的化學(xué)/電活性材料，包括FeJV^的化學(xué)/電活性材料，包括Ga;TibZneOx的化學(xué)/電活性材料，包括NbJibC^的化學(xué)/電活性材料，包括NbaTibZneOx的化學(xué)/電活性材料，包括NbaWbOx的化學(xué)/電活性材料，包括NiaZnbC^的化學(xué)/電活性材料，包括SbaSnbOx的化學(xué)/電活性材料，包括TaaTibOx的化學(xué)/電活性材料，和包括TiaZiib(^的化學(xué)/電活性材料。在本發(fā)明的裝置中，包括M、MV^的化學(xué)/電活性材料可以選自包括AlaNibC^的化學(xué)/電活性材料，包括CraTibOx的化學(xué)/電活性材料，和包括FeJLatOx的化學(xué)/電活性材料?；蜻x自包括Cr。TibC^的化學(xué)/電活性材料，包括FeaLabOx的化學(xué)/電活性材料，和包括FeaNibC^的化學(xué)/電活性材料?；蜻x自包括FeaLabOx的化學(xué)/電活性材料，包括FeeNibC^的化學(xué)/電活性材料，和包括NiaZnbOx的化學(xué)/電活性材料?；蜻x自包括FeaNibOx的化學(xué)/電活性材料，包括NiaZnbOx的化學(xué)/電活性材料，和包括Sb。SnbOx的化學(xué)/電活性材料?；蜻x自包括AlaNibOx的化學(xué)/電活性材料，包括CraTibOx的化學(xué)/電活性材料，包括FeaLabOx的化學(xué)/電活性材料，包括FeaNibC^的化學(xué)/電活性材料，包括N、ZiibOx的化學(xué)/電活性材料，和包括SbaSnbOx的化學(xué)/電活性材料?；蜻x自包括AlaNibOx的化學(xué)/電活性材料，包括Ci;TibC^的化學(xué)/電活性材料，和包括MnJibOx的化學(xué)/電活性材料?；蜻x自包括NbJiaOx的化學(xué)/電活性材料，包括NiaZnbOx的化學(xué)/電活性材料，和包括SbgSnbOx的化學(xué)/電活性材料?；蜻x自包括NiaZnbOx的化學(xué)/電活性材料，包括Sb。SnbOx的化學(xué)/電活性材料，和包括TaaTibOx的化學(xué)/電活性材料或選自包括SbaSribOx的化學(xué)/電活性材料，包括Ta;ribOx的化學(xué)/電活性材料，和包括TiaZnbOx的化學(xué)/電活性材料?；蜻x自包括CraMnbOx的化學(xué)/電活性材料，包括Cr;TibOx的化學(xué)/電活性材料，和包括Cr;iV^的化學(xué)/電活性材料。或選自包括CrJV^的化學(xué)/電活性材料，包括CraYbOx的化學(xué)/電活性材料，和包括CuaGabOx的化學(xué)/電活性材料，或選自包括CraYbOx的化學(xué)/電活性材料，包括CuaGabOx的化學(xué)/電活性材料，和包括CXLaeOx的化學(xué)/電活性材料。或選自包括(XGabOx的化學(xué)/電活性材料，包括CuJLabOx的化學(xué)/電活性材料，和包括FeaLabOx的化學(xué)/電活性材料?；蜻x自包括CraMnbOx的化學(xué)/電活性材料，包括CrJibOx的化學(xué)/電活性材料，和包括Ci;YbOx的化學(xué)/電活性材料，包括CuaGabOx的化學(xué)/電活性材料，包括CuaLabOx的化學(xué)/電活性材料，和包括FeaLabOx的化學(xué)/電活性材料或選自包括Cr;^Ox的化學(xué)/電活性材料，包括CuaGabOx的化學(xué)/電活性材料，和包括CuaLabOx的化學(xué)/電活性材料。或選自包括OiaGabOx的化學(xué)/電活性材料，包括00^(\的化學(xué)/電活性材料，和包括FeJib(^的化學(xué)/電活性材料?；蜻x自包括CraMnbOx的化學(xué)/電活性材料，包括MrieTibOx的化學(xué)/電活性材料，和包括NbaSrbOx的化學(xué)/電活性材料，在本發(fā)明的裝置中，包括M、M^Ox的化學(xué)/電活性材料，或包括M、MVvlV^的化學(xué)/電活性材料可以選自包括CraTibOx的化學(xué)/電活性材料，包括MnJibOx的化學(xué)/電活性材料，和包括Nb;fibZneOx的化學(xué)/電活性材料或選自包括Mn;TibOx的化學(xué)/電活性材料，包括Nb;TibZneOx的化學(xué)/電活性材料，和包括TaJibOx的化學(xué)/電活性材料。或選自包括NbJibZnA^的化學(xué)/電活性材料，包括TaJibOx的化學(xué)/電活性材料，和包括T^ZnbOx的化學(xué)/電活性材料?；蜻x自包括A^NibOx的化學(xué)/電活性材料，包括CrJibOx的化學(xué)/電活性材料，包括MnaTibOx的化學(xué)/電活性材料，包括NbaTibZn。Ox的化學(xué)/電活性材料，包括TaJibOx的化學(xué)/電活性材料，和包括TiaZnbOx的化學(xué)/電活性材料或選自包括GaJibZn。Ox的化學(xué)/電活性材料，包括NbJibOx的化學(xué)/電活性材料，和包括NiaZiibOx的化學(xué)/電活性材料。或選自包括GaaTibZneOx的化學(xué)/電活性材料，包括NbaTibOx的化學(xué)/電活性材料，包括NiaZiibC^的化學(xué)/電活性材料，包括SbaSiibOx的化學(xué)/電活性材料，包括TaaTibOx的化學(xué)/電活性材料，和包括TiaZnbOx的化學(xué)/電活性材料。或選自包括CUaLatA的化學(xué)/電活性材料，包括FeJibOx的化學(xué)/電活性材料，和包括GaJibZnPx的化學(xué)/電活性材料。或選自包括FeJibO,的化學(xué)/電活性材料，包括GaJibZnA^的化學(xué)/電活性材料，和包括N^WbOx的化學(xué)/電活性材料?；蜻x自包括CraYbOx的化學(xué)/電活性材料，包括(XGabO,的化學(xué)/電活性材料，包括CUaLabO,的化學(xué)/電活性材料，包括FeJV^的化學(xué)/電活性材料，包括Ga;iXZnA^的化學(xué)/電活性材料，和包括NbaWbOx的化學(xué)/電活性材料，或選自包括MnaTibOx的化學(xué)/電活性材料，包括NbaSrbOx的化學(xué)/電活性材料，和包括Nb;nbZn。Ox的化學(xué)/電活性材料。在本發(fā)明的裝置中，包括M'Ox的化學(xué)/電活性材料，包括M、MVD，的化學(xué)/電活性材料，或包括M、M^lV^Ox的化學(xué)/電活性材料，可以選自:包括GaaTibZn。Ox的化學(xué)/電活性材料，包括NbaTibOx的化學(xué)/電活性材料，包括NiaZnbC^的化學(xué)/電活性材料，和包括Sn02的化學(xué)/電活性材料，或選自包括GaaTibZneOx的化學(xué)/電活性材料，包括Nb;TibOx的化學(xué)/電活性材料，包括NiaZnbOx的化學(xué)/電活性材料，包括Sn02的化學(xué)/電活性材料，包括Ta,TibOx的化學(xué)/電活性材料，和包括TiaZnbOx的化學(xué)/電活性材料.或選自包括NbaSrb(^的化學(xué)/電活性材料，包括NbaTibZn。Ox的化學(xué)/電活性材料，和包括Pi^Ou的化學(xué)/電活性材料。或選自包括NbaTibZn。Ox的化學(xué)/電活性材料，包括Pr60的化學(xué)/電活性材料，和包括T、ZribOx的化學(xué)/電活性材料，或選自包括CraMnbOx的化學(xué)/電活性材料，包括MnaTibOx的化學(xué)/電活性材料，包括NbaSrbOx的化學(xué)/電活性材料，包括Nb;TibZnA^的化學(xué)/電活性材料，包括PreOu的化學(xué)/電活性材料，和包括T、ZiibOx的化學(xué)/電活性材料，在本發(fā)明的裝置中，包括M'Ox的化學(xué)/電活性材料，或包括M、M^0，的化學(xué)/電活性材料，可以選自包括NbJibOx的化學(xué)/電活性材料，包括NiaZiibOx的化學(xué)/電活性材料，和包括Sn02的化學(xué)/電活性材料?；蜻x自包括NiaZnbOx的化學(xué)/電活性材料，包括Sn02的化學(xué)/電活性材料，和包括TaJV^的化學(xué)/電活性材料。或選自包括Sn02的化學(xué)/電活性材料，包括TaJibOx的化學(xué)/電活性材料，和包括TiaZnbOx的化學(xué)/電活性材料?；蜻x自包括NbJibOx的化學(xué)/電活性材料，包括NiaZiibOx的化學(xué)/電活性材料，包括SbaSnbC^的化學(xué)/電活性材料，和包括ZnO的化學(xué)/電活性材料?；蜻x自包括NiaZiibOx的化學(xué)/電活性材料，包括SbJSnbOx的化學(xué)/電活性材料，包括Ta;ribOx的化學(xué)/電活性材料，和包括ZnO的化學(xué)/電活性材料?；蜻x自包括Sb。SnbOx的化學(xué)/電活性材料，包括TaaTibOx的化學(xué)/電活性材料，包括TiaZnbOx的化學(xué)/電活性材料，和包括ZnO的化學(xué)/電活性材料。或選自包括TaJibOx的化學(xué)/電活性材料，包括TiaZnbC^的化學(xué)/電活性材料，和包括ZnO的化學(xué)/電活性材料。或選自包括NbaTibOx的化學(xué)/電活性材料，包括NiaZnbOx的化學(xué)/電活性材料，包括SKSnbOx的化學(xué)/電活性材料，包括TaJibOx的化學(xué)/電活性材料，包括TiaZnbOx的化學(xué)/電活性材料，和包括ZnO的化學(xué)/電活性材料或選自包括AlaNibOx的化學(xué)/電活性材料，包括C^MnbOx的化學(xué)/電活性材料，和包括CuO的化學(xué)/電活性材料或選自包括CrJVhbOx的化學(xué)/電活性材料，包括CuO的化學(xué)/電活性材料，和包括NbaSrbOx的化學(xué)/電活性材料?；蜻x自包括CuO的化學(xué)/電活性材^K包括N^SrbOx的化學(xué)/電活性材料，和包括PreOu的化學(xué)/電活性材料?；蜻x自包括NbaSrbOx的化學(xué)/電活性材料，包括PreOu的化學(xué)/電活性材料，和包括W03的化學(xué)/電活性材料?；蜻x自包括AlaNibOx的化學(xué)/電活性材料，包括CraMnbOx的化學(xué)/電活性材料，包括CuO的化學(xué)/電活性材料，包括NbaSrbOx的化學(xué)/電活性材料，包括P^On的化學(xué)/電活性材料，和包括W03的化學(xué)/電活性材料。將化學(xué)/電活性材料附著在基片上的任何方法都是適宜的。附著使用的一種技術(shù)是將半導(dǎo)體材料施加到用網(wǎng)版印刷上電極的氧化鋁基片上。可以采用在基片上手工涂覆半導(dǎo)體材料的方法、采用移液管將材料轉(zhuǎn)移到凹槽中的方法、采用薄膜附著、或厚膜印刷技術(shù)，將半導(dǎo)體材料附著在電極的頂上。在大多數(shù)方法之后都接著進(jìn)行最終焙燒，將半導(dǎo)體材料燒結(jié)。在圖2—3中說明在基片上網(wǎng)版印刷電極和化學(xué)/電活性材料的方法，圖2繪出采用覆蓋介電材料的交指型電極形成空凹槽的方法，可以在凹槽中附著化學(xué)/電活性材料。圖3繪出6種材料陣列的電極網(wǎng)版圖案，這些材料印刷在為12種材料陣列的芯片而設(shè)的基片的二側(cè)上。二個(gè)電極是并聯(lián)的，所以每個(gè)電極只控制6種單獨(dú)的材料。圖3所示的陣列從上至下，頂上的二種材料只能同時(shí)被具有共用觸點(diǎn)的對(duì)分式電極(splitelectrode)接通。在其下面是介電材料的網(wǎng)版圖案，采用網(wǎng)版印刷將介電材料印刷在基片二側(cè)電極的頂上，防止化學(xué)/電活性材料被與氣體混合物接觸所污染，例如被能夠降低傳感器材料對(duì)氣體的靈敏度或引起短路的煙灰沉積物所污染。在其下面是實(shí)際傳感器材料的網(wǎng)版圖案，這是印刷在電極頂上介電材料的孔中。當(dāng)在陣列中使用一種以上材料時(shí)，一次印刷一種材料。根據(jù)所要求的靈敏度，可以改變?cè)陉嚵兄兴频膫鞲衅鞑牧系膸缀涡螤?，其中包括其厚度等特性在?nèi)，可以改變用作傳感器選擇的化合物或組合物，和可以改變?cè)陉嚵虚g施加的電壓。如果需要，可以將裝置制成可以通過開孔的大小，開孔圓周直徑的尺寸不大于約150mm，或不大于約100mm,或不大于約50mm，或不大于約25mm，或不大于約18mm,可以根據(jù)其使用要求確定。在傳感器材料之間施加約1—約20v,優(yōu)選約l一約12v電壓的電路中，優(yōu)選將傳感器材料并聯(lián)。正如所指出的，可以測(cè)量的電響應(yīng)特性的類型，包括交流阻抗或電阻、電容、電壓、電流、或直流電阻。優(yōu)選采用電阻作為4皮測(cè)量的傳感器材料的電響應(yīng)特性，進(jìn)行氣體混合物和/或其中成分的分析。例如，當(dāng)溫度2約40(TC時(shí)，適宜的傳感器材料可以是電阻率至少約1ohm-cm的材料，優(yōu)選至少約10ohm-cm，但不超過約10fiohm-cm，優(yōu)選不超過約105ohm-cm,更優(yōu)選不超過約104ohm-cm。所述的傳感器材料也可以具有這樣的特性，優(yōu)選在溫度2約400'C下暴露在氣體混合物中時(shí)，與未暴露時(shí)的電阻相比，其電阻的變化至少約0.1%,優(yōu)選至少約1%采用這樣的材料，當(dāng)其暴露在多成分氣體混合物中時(shí)，可以產(chǎn)生與材料的電阻成比例的信號(hào)。為了分析混合物和/或其中所關(guān)心的氣體成分的目的，不管所測(cè)量的響應(yīng)特性的類型如何，都要求使用響應(yīng)特性的定量值在持續(xù)的時(shí)段內(nèi)是穩(wěn)定的傳感器材料。當(dāng)傳感器材料暴露在包含被分析物的混合物中時(shí)，被分析物的濃度是包含被分析物的特定氣體混合物組成的函數(shù)，在恒溫下在持續(xù)的時(shí)段內(nèi)暴露于混合物中時(shí)，傳感器材料的響應(yīng)值優(yōu)選保持不變或只有很小程度的變化。例如如果有變化，在至少約lmin的時(shí)段內(nèi)，或優(yōu)選在幾小時(shí)的時(shí)段內(nèi)，例如在至少約lh，優(yōu)選在至少約10h,更優(yōu)選在至少約100h，最優(yōu)選在至少約1000h的時(shí)段內(nèi)，響應(yīng)值的變化不超過約20%,優(yōu)選不超過約10%,更優(yōu)選不超過約5%，和最優(yōu)選不超過約1%。上述類型傳感器材料的優(yōu)點(diǎn)之一是它們具有這種類型的響應(yīng)穩(wěn)定性。產(chǎn)生的電響應(yīng)特性，是從化學(xué)/電活性材料的表面與包舍^L分析物的氣體混合物接觸產(chǎn)生的。這種電響應(yīng)特性是電學(xué)性質(zhì)，例如受化學(xué)/電活性材料暴露在多成分氣體混合物中影響的電容、電壓、電流、交流阻抗、或交流電阻或直流電阻。在化學(xué)/電活性材料暴露在氣體混合物中后，可以在一個(gè)或多個(gè)時(shí)間獲得電學(xué)性質(zhì)或電學(xué)性質(zhì)變化的定量值，或獲得與電學(xué)性質(zhì)或電學(xué)性質(zhì)變化的定量值成比例的信號(hào)作為有效的測(cè)量結(jié)果，然而，在極端或甚至是在正常的操作條件下，將化學(xué)/電活性材料暴露在氣體混合物中，可能會(huì)降低其靈敏度，降低電響應(yīng)特性的穩(wěn)定性，或降低檢測(cè)電響應(yīng)特性變化的速度。當(dāng)化學(xué)/電活性材料暴露在氣體混合物中時(shí)，化學(xué)/電活性材料的靈敏度與所測(cè)量的電響應(yīng)特性的相對(duì)幅度、范圍、或量值有關(guān)。靈敏度是由AR/厶C給出的比例，其中AR是化學(xué)/電活性材料在所選擇的溫度下，由化或與電阻成比例的信號(hào)幅度的^化，A(5是成分氣體或氣體亞組濃度的變化，其中測(cè)定濃度變化的個(gè)別氣體或氣體亞組，可以是本申請(qǐng)公開的《壬何氣體或亞組，化學(xué)/電活性材料電響應(yīng)特性的穩(wěn)定性是由AE/T給出的比例，其中AE是在所選擇的時(shí)段內(nèi)由于暴露在多成分氣體混合物中產(chǎn)生的電響應(yīng)特性定量值的變化或與電響應(yīng)特性成比例的信號(hào)幅度的變化，T是所選擇的時(shí)段?？梢砸詏hm為單位測(cè)量電阻的變化；可以以例如ppm單位測(cè)量濃度的變化；以響應(yīng)特性的單位測(cè)量電響應(yīng)特性的變化；和可以以例如周期或時(shí)間單位，或通過光度測(cè)量裝置中加熱或冷卻的速率，或使用光電裝置，測(cè)量速度的變化，可以采用模擬材料對(duì)多成分氣體混合物期待響應(yīng)(expectedresponse)的算法，檢測(cè)化學(xué)/電活性材料電響應(yīng)特性穩(wěn)定性的下降，和檢測(cè)與期待響應(yīng)的任何偏差。可以寫出預(yù)測(cè)偏差是否也指示靈敏度和/或速度下降的算法，因而該算法可以指出提高電響應(yīng)特性的一、二、或所有三種屬性需要采取的步驟時(shí)常出現(xiàn)穩(wěn)定性喪失問題，例如在化學(xué)/電活性材料暴露于多成分氣體混合物中的一種或多種氮氧化物之后。對(duì)于化學(xué)/電活性材料，在其中吸收，特別是在其上吸附包括被分析物在內(nèi)的大量各種氣體，可以引起靈敏度、穩(wěn)定性、或速度的下降。這些氣體只能緩慢地解吸。當(dāng)暴露于低濃度的被分析氣體時(shí)，這些衰退的傳感器只能緩慢地響應(yīng)?？梢詫⒏鞣N高濃度氣體引起的靈敏度、穩(wěn)定性、和/或速度下降的作用稱作"飽和"效應(yīng)。在暴露于高濃度中飽和之后，和在傳感器開始以所希望的方式對(duì)隨后遇到的低濃度被分析物產(chǎn)生響應(yīng)之前，傳感器恢復(fù)所需的時(shí)段被稱作"盲期(blindtime)"傳感器衰退的實(shí)例是使用化學(xué)/電活性材料測(cè)量汽車廢氣中氮氧化物時(shí)出現(xiàn)的情況，在NC^儲(chǔ)存催化劑(storagecatalyst)再生過程中，傳感器暴露在高水平的氮氧化物中。在此暴露過程中，不僅化學(xué)/電活性材料對(duì)NC^的響應(yīng)降低，而且在NOx的濃度水平最終降低時(shí)，化學(xué)/電活性材料只能緩慢地恢復(fù)，當(dāng)化學(xué)/電活性材料以這樣的方式表退時(shí)，應(yīng)將其恢復(fù)到最高性能。因此本發(fā)明的重要方面是提高化學(xué)/電活性材料靈敏度、穩(wěn)定性、和/或速度的方法，就所述之類的衰退而言，該方法是有效的。升高化學(xué)/電活性材料的溫度，可以提高其靈敏度、穩(wěn)定性、和/或速度。在升高的溫度下，使氣體例如被分析物保留在化學(xué)/電活性材料內(nèi)或其孔隙上的趨勢(shì)下降?？梢圆捎眉拥交械募訜崞?heater)升高固定在基片上的化學(xué)/電活性材料的溫度。在使用化學(xué)/電活性材料時(shí)，如果需要，溫度的升高可以按固定的時(shí)間間隔進(jìn)行，例如在經(jīng)過按周期或時(shí)間計(jì)量的預(yù)選時(shí)段之后，升高溫度。在NOx儲(chǔ)存催化劑的另一個(gè)實(shí)例中，可以在氣體濃度高的時(shí)段(例如當(dāng)傳感器處在還原環(huán)境中時(shí)在催化劑的再生期間)升高傳感器材料的溫度，也可以在氣體濃度返回到低水平時(shí)(例如當(dāng)氣體混合物再次提供氧化環(huán)境時(shí))升高溫度?？梢詫⒃诰唧w時(shí)間點(diǎn)關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)的信息，例如發(fā)動(dòng)機(jī)是否正在產(chǎn)生氧化或還原廢氣，提供給發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元的傳感器控制系統(tǒng)。也可以將傳感器材料的最低操作溫度作為預(yù)測(cè)氣體濃度或氣體歷史濃度的函數(shù)。另外，傳感器的溫度可以作為混合物中個(gè)別被分析成分或氣體亞組——作為被分析物一一平均濃度的函數(shù)而變化。在NOx儲(chǔ)存催化劑的另一個(gè)實(shí)例中，在催化劑再生過程中可以使用來自傳感器的關(guān)于氣體濃度的信息控制氣體混合物。例如可以在任意斷面(profile)控制發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的和催化劑再生使用的一氧化碳濃度，使再生過程最佳化和降低對(duì)飽和NC^的傳感器的有害影響。在另一種方法中，可以作為被測(cè)量氣體濃度的函數(shù)改變測(cè)量傳感器電阻使用的傳感器激勵(lì)電壓。在提高化學(xué)/電活性材料的靈敏度時(shí)，化學(xué)/電活性材料在笫一溫度下可能具有第一靈敏度。可以將化學(xué)/電活性材料的溫度升高到第二溫度，其靈敏度在第二溫度下提高到高于第一靈敏度的笫二靈敏度。如果需要，可以在經(jīng)過預(yù)選的時(shí)段之后升高溫度。如果需要，也可以測(cè)定第一靈敏度是否等于預(yù)選的定量值，或測(cè)定多成分氣體混合物中被分析成分的濃度是否等于預(yù)選值.被分析成分可以是本申請(qǐng)中列舉的任何個(gè)別氣體或氣體亞組?？梢栽诮?jīng)過預(yù)選的時(shí)段之后進(jìn)行這些測(cè)定。根據(jù)需要，笫一靈敏度和預(yù)選的定量值之差的絕對(duì)值可以不超過預(yù)選值的80%,不超過40%，不超過20。/。，不超過10%,或不超過5%。才艮據(jù)需要，第二靈敏度可以高于預(yù)選值5%以上，10%以上，20%以上，40%以上，或80%以上。根據(jù)需要，第二靈敏度可以高于第一靈敏度25%以上，50%以上，100%以上，或200%以上。如果需要，也可以包括計(jì)算第一靈敏度的步驟。當(dāng)提高化學(xué)/電活性材料電響應(yīng)特性的穩(wěn)定性時(shí)>化學(xué)/電活性材料在第一溫度下可能具有第一穩(wěn)定性?？梢詫⒒瘜W(xué)/電活性材料的溫度升高到第二溫度，其穩(wěn)定性在第二溫度下提高到高于第一穩(wěn)定性的第二穩(wěn)定性。如果需要，可以在經(jīng)過預(yù)選的時(shí)段之后升高溫度。如果需要，也可以測(cè)定笫一穩(wěn)定性是否等于預(yù)選的定量值，或測(cè)定多成分氣體混合物中被分析成分的濃度是否等于預(yù)選值。被分析成分可以是本申請(qǐng)所列舉的任何個(gè)別氣體或氣體亞組?？梢栽诮?jīng)過預(yù)選的時(shí)段之后進(jìn)行這些測(cè)定。根據(jù)需要>第一穩(wěn)定性和預(yù)選的定量值之差的絕對(duì)值可以不超過預(yù)選值的80%,不超過40%,不超過20%,不超過10%,或不超過5%。根據(jù)需要，第二穩(wěn)定性可以高于預(yù)選值5%以上，10%以上，20°/。以上，40%以上，或80%以上。根據(jù)需要，第二穩(wěn)定性可以高于第一穩(wěn)定性25%以上，50%以上，100%以上，或200%以上。如果需要，也可以包括計(jì)算第一穩(wěn)定性的步驟。當(dāng)提高檢測(cè)化學(xué)/電活性材料電響應(yīng)特性變化的速度時(shí)，可以在第一速度和第一溫度下進(jìn)行電響應(yīng)特性變化的檢測(cè)?？梢詫⒒瘜W(xué)/電活性材料的溫度升高到第二溫度，檢測(cè)化學(xué)/電活性材料電響應(yīng)特性的速度在第二溫度下提高到高于第一速度的第二速度。如果需要，可以在經(jīng)過預(yù)選的時(shí)段之后升高溫度。如果需要，也可以測(cè)定第一速度是否等于預(yù)選的定量值，或測(cè)定多成分氣體混合物中被分析成分的濃度是否等于預(yù)選值。被分析成分可以是本申請(qǐng)所列舉的任何個(gè)別氣體或氣體亞組?？梢栽诮?jīng)過預(yù)選的時(shí)段之后進(jìn)行這些測(cè)量。根椐需要，笫一速度和預(yù)選的定量值之差的絕對(duì)值可以不超過預(yù)選值的80%，不超過40%,不超過20%,不超過10%，或不超過5%,根據(jù)需要，第二速度可以高于預(yù)選值5%以上，10°/。以上，20%以上，40%以上，或80%以上。根據(jù)需要，第二速度可以高于第一速度25%以上，50%以上，100%以上，或200%以上。如果需要，也可以包括計(jì)算第一速度的步驟。在本申請(qǐng)所述的方法中，根據(jù)需要，化學(xué)/電活性材料的溫度可以升高25。C以上，5(TC以上，100。C以上，或200'C以上。第一溫度可以是至少400'C，至少50(TC,至少60(TC,至少700'C，至少80(TC，或至少900。C。根據(jù)需要，化學(xué)/電活性材料的溫度可以升高到2500'C,W0(TC，2700。C,2800'C，S900'C，或^1000'C的笫二溫度?？梢园粗芷诨驎r(shí)間測(cè)量預(yù)選的時(shí)段。當(dāng)提高化學(xué)/電活性材料的靈敏度時(shí)，化學(xué)/電活性材料可以在被分析物等氣體成分的第一濃度下具有第一靈敏度?？梢詫怏w成分的濃度降低到第二濃度，化學(xué)/電活性材料的靈敏度在第二濃度下提高到高于第一靈敏度的第二靈敏度。如果需要，可以在經(jīng)過按周期或時(shí)間測(cè)量的預(yù)選時(shí)段之后降低氣體成分的濃度。如果需要，也可以測(cè)定第一靈敏度是否等于預(yù)選的定量值，或測(cè)定多成分氣體混合物中氣體成分的濃度是否等于預(yù)選值。氣體成分可以是本申請(qǐng)所列舉的任何個(gè)別氣體或氣體亞組?？梢酝ㄟ^與另一種或多種氣體接觸降低氣體成分的濃度，氣體成分也可以是本申請(qǐng)所列舉的任何個(gè)別氣體或氣體亞組，例如可以使NC^與一氧化-灰接觸降低NOx的濃度。根據(jù)需要，氣體成分的濃度可以降4氐至少5%,至少10%,至少20%，至少40%，或至少80%。也可以降低氣體成分的濃度提高化學(xué)/電活性材料電響應(yīng)特性的穩(wěn)定性，或提高檢測(cè)電響應(yīng)特性變化的速度。根據(jù)需要，第一靈敏度和預(yù)選的定量值之差的絕對(duì)值可以不超過預(yù)選值的80%,不超過40%，不超過20%，不超過10%,或不超過5%。根據(jù)需要，第二靈敏度可以高于預(yù)選值5%以上，10%以上，20%以上，40%以上，或80%以上。根據(jù)需要，第二靈敏度可以高于第一靈敏度25%以上，50%以上，100%以上，或200%以上。如果需要，也可以包括計(jì)算第一靈敏度的步驟。就對(duì)多成分氣體混合物具有電響應(yīng)特性的化學(xué)/電活性材料而言，本發(fā)明其它可供選擇的實(shí)施方案可以包括下列方法提高在第一溫度下的化學(xué)/電活性材料靈敏度的方法，其中包括測(cè)定或測(cè)量化學(xué)/電活性材料的靈敏度，和將化學(xué)/電活性材料的溫度升高到能提高化學(xué)/電活性材料靈敏度的第二溫度.提高在第一溫度下的化學(xué)/電活性材料靈敏度的方法，其中包括測(cè)定或測(cè)量化學(xué)/電活性材料的靈敏度從第一數(shù)值到第二數(shù)值的下降，和將化學(xué)/電活性材料的溫度升高到能將化學(xué)/電活性材料的靈敏度提高到第二數(shù)值以上的第二溫度。提高化學(xué)/電活性材料靈敏度的方法，其中包括將化學(xué)/電活性材料暴露在具有第一溫度的氣體混合物中，在暴露后經(jīng)過預(yù)選的時(shí)段之后，測(cè)定或測(cè)量化學(xué)/電活性材料的靈敏度，和將化學(xué)/電活性材料的溫度升高到能提髙化學(xué)/電活性材料靈敏度的笫二溫度。提高在第一溫度下的化學(xué)/電活性材料靈敏度的方法，其中包括測(cè)定被分析成分濃度的增加，測(cè)定化學(xué)/電活性材料的靈敏度，和將化學(xué)/電活性材料的溫度升高到能提高化學(xué)/電活性材料靈敏度的第二溫度。提高化學(xué)/電活性材料靈敏度的方法，其中包括測(cè)定或測(cè)量化學(xué)/電活性材料的靈敏度從第一數(shù)值到第二數(shù)值的下降，和將混合物中被分析成分的濃度降低到能將化學(xué)/電活性材料的靈敏度提高到第二數(shù)值以上的濃度，在陣列暴露在氣體混合物中后，測(cè)定每一種化學(xué)/電活性材料的電響應(yīng)。測(cè)定響應(yīng)的裝置包括連接傳感器材料的導(dǎo)線。這些導(dǎo)線在電學(xué)上又與輸入和輸出電路連接，其中包括數(shù)據(jù)采集和處理裝置，它們適合測(cè)量和記錄傳感器材料產(chǎn)生的電信號(hào)形式的響應(yīng)。可以由信號(hào)幅度表示響應(yīng)值，例如對(duì)電阻的測(cè)量結(jié)果。不管被分析物是一種或多種個(gè)別氣體和/或一個(gè)或多個(gè)氣體亞組，傳感器陣列對(duì)混合物中的每種^^分析成分都可以產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)信號(hào)。將每種個(gè)別化學(xué)/電活性材料的電響應(yīng)與每種其它的化學(xué)/電活性材料的電響應(yīng)分開測(cè)定。這可以采用能在一種材料和另一種材料之間提供例如時(shí)域或頻域微分信號(hào)的多路轉(zhuǎn)換器依次給每種化學(xué)/電活性材料接通電流的方法進(jìn)行，因此優(yōu)選不將任何化學(xué)/電活性材料與任何其它的這類材料連接成串聯(lián)電路。然而仍盡量使電極一一電流通過它流過化學(xué)/電活性材料一一與一種以上的材料連接，電極可以與陣列中所有的或少于所有的化學(xué)/電活性材料連接?？梢詫㈦姌O與陣列中所有的或少于所有的化學(xué)/電活性材料連接。例如，如果陣列具有12種化學(xué)/電活性材料，電極可以與2、3、4、5、或6組(或在每一種情況下任選多種)化學(xué)/電活性材料中的每一種材料連接。因此優(yōu)選電極盡量使電流依次通過所述組的化學(xué)/電活性材料中的每一種材料?？梢允褂糜∷㈦娐分惖膶?dǎo)線將電壓源(voltagesource)與傳感器材料連接，當(dāng)在傳感器材料之間施加電壓時(shí)，產(chǎn)生相應(yīng)的電流流過該材料。雖然電壓可以是交流或直流的，但電壓的幅度一般保持不變。獲得的電流與施加的電壓和傳感器材料的電阻成比例?？梢詼y(cè)定材料電流、電壓、或電阻形式的響應(yīng)，測(cè)定材料響應(yīng)的裝置包括市售的;f莫擬電路部件，例如精密電阻器、濾波電容器、和運(yùn)算放大器(例如OPA4340)。當(dāng)電壓、電流、和電阻每個(gè)都是其它二種電學(xué)性質(zhì)的已知函數(shù)時(shí)，可以很容易地將一種性質(zhì)的已知量轉(zhuǎn)化成另一種性質(zhì)的已知量。例如可以與電響應(yīng)的數(shù)字化聯(lián)合測(cè)定電阻。使電響應(yīng)數(shù)字化的裝置包括本領(lǐng)域已知的模擬-數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器，還可以包括例如比較器運(yùn)算涉及的電學(xué)部件和電路。采用由于在傳感器材料之間施加電壓的結(jié)果，按照上述方法獲得的電響應(yīng)一一電壓信號(hào)形式一一作為比較器部分(例如LM339)的輸入。由采用恒電流源給電容器充電產(chǎn)生的線性直線上升電壓(ramp)驅(qū)動(dòng)比較器的其它輸入，橫電流源由運(yùn)算放大器(例如LT1014)和外部晶體管(例如PN2007a)構(gòu)成。采用微型計(jì)算機(jī)(例如T89C51CC01)控制和監(jiān)測(cè)直線上升電壓。笫二個(gè)比較器部分也由直線上升電壓驅(qū)動(dòng)，但與精密標(biāo)準(zhǔn)電壓比較。微型計(jì)算機(jī)截取從電壓開始直線上升直到激活比較器的時(shí)間長(zhǎng)度，產(chǎn)生基于計(jì)數(shù)時(shí)間(countedtime)的信號(hào)然后計(jì)算傳感器材料的電阻，或采用微型計(jì)算機(jī)根據(jù)從材料電壓輸出獲得的時(shí)間信號(hào)對(duì)相應(yīng)于已知查找電壓的時(shí)間信號(hào)的比例，和最終對(duì)相應(yīng)于是查找電壓函數(shù)的電阻的時(shí)間信號(hào)的比例，將傳感器材料的電阻定量為數(shù)值。對(duì)于這個(gè)函數(shù)可以使用微處理器芯片，例如T89C51CC01。也可以將按照上述方法測(cè)定的電阻與先前測(cè)定的電阻值進(jìn)行比較，把微處理器芯片用作測(cè)定傳感器材料電阻變化的裝置?？梢岳绮捎秒娐凡考缱杩箿y(cè)量4義、電容測(cè)量4義、或電感測(cè)量?jī)x測(cè)定阻抗或電容等電學(xué)性質(zhì)。使化學(xué)/電活性材料陣列的溫度數(shù)字化的裝置可以包括例如上面所述的部件，這些部件能將測(cè)量溫度裝置的物理性質(zhì)、狀態(tài)、或條件的代表性信號(hào)轉(zhuǎn)換成基于記數(shù)時(shí)間的信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施方案中，多成分氣體混合物的分析是以上述方法產(chǎn)生電阻等電響應(yīng)完成的。當(dāng)傳感器材料暴露在氣體混合物中產(chǎn)生的電阻的測(cè)量結(jié)果是混合物中一種或多種成分氣體分壓的函數(shù)時(shí)，所測(cè)量的電阻能提供關(guān)于氣體混合物組成的有用信息。例如該信息可以指出混合物中特定氣體或氣體亞組的存在或不存在。然而，在其它的實(shí)施方案中，可以優(yōu)選以必要的方式處理或進(jìn)一步處理電響應(yīng)，獲得與混合物中一種或多種特定氣體或氣體亞組濃度有關(guān)的信息，或計(jì)算混合物中一種或多種成分氣體或亞組的實(shí)際濃度。獲得關(guān)于混合物中一種或多種個(gè)別成分氣體和/或一個(gè)或多個(gè)氣體亞組的相對(duì)濃度、或檢測(cè)混合物中一種或多種個(gè)別成分氣體和/或亞組的存在、或計(jì)算它們實(shí)際濃度的裝置，可以包括模擬算法，模擬算法可以包括PLS(在潛系統(tǒng)上的投影(ProjectionontoLatentSystems))模型——一種反向傳播法神經(jīng)網(wǎng)絡(luò);^莫型，也可以包括信號(hào)預(yù)處理和輸出后處理二者的組合。信號(hào)預(yù)處理包括但不限于主要成分分析、簡(jiǎn)單的線性轉(zhuǎn)換和掃描、對(duì)數(shù)和自然對(duì)數(shù)的轉(zhuǎn)換、原始信號(hào)值(例如電阻)的差分、和對(duì)數(shù)值的差分等運(yùn)算。算法包含先前測(cè)定模型參數(shù)的^^型，該沖莫型根據(jù)經(jīng)驗(yàn)?zāi)M預(yù)處理的輸入信號(hào)和與所關(guān)心的各種氣體濃度有關(guān)的信息之間的關(guān)系。輸出后處理包括但不限于上面列出的所有運(yùn)算以及它們的逆運(yùn)算。模型是采用一些方程建立的，方程中的常數(shù)、系數(shù)、或其它因子是從精確測(cè)定的個(gè)別傳感器材料對(duì)預(yù)期在被分析混合物中以成分存在的特定的個(gè)別氣體或亞組的電響應(yīng)特性的預(yù)定值獲得的。可以采用任何方法建立這些方程，在這些方法中將溫度看成是與傳感器材料暴露在氣體混合物中產(chǎn)生的電響應(yīng)無關(guān)的獨(dú)立值。就其對(duì)混合物中至少一種成分氣體或亞組的響應(yīng)而言，陣列中每種個(gè)別的傳感器材料都與每種其它的傳感器不同，測(cè)定每種傳感器的這些不同的響應(yīng)，用其建立在模型中使用的方程?？梢杂秒婍憫?yīng)特性一一例如傳感器材料的電阻一一定量值的變化表示陣列溫度的變化，在混合物中所關(guān)心的氣體的分壓恒定的條件下，傳感器材料的電響應(yīng)特性值可以隨陣列的溫度而變化，從而隨材料的溫度而變化。為了測(cè)定或測(cè)量溫度的變化范圍，從而測(cè)定或測(cè)量溫度值的目的，可以測(cè)量電響應(yīng)特性值的這種變化。除非采用位于基片上的加熱器將陣列保持在預(yù)選的溫度下，否則陣列的溫度將與氣體混合物的溫度相同或基本相同。如果陣列采用加熱器加熱，陣列的溫度將基本上處在加熱周期開始和加熱周期結(jié)束之間的溫度范圍內(nèi)。雖然不要求但卻是優(yōu)選的溫度的測(cè)量結(jié)果，由與氣體混合物成分含量有關(guān)的信息單獨(dú)組成。這可以不采用為另一個(gè)測(cè)定溫度的目的提供組成信息的傳感器進(jìn)行，任選將溫度測(cè)量裝置的電路與傳感器材料并聯(lián)而不是串聯(lián)。測(cè)量溫度的裝置包括與傳感器陣列混用的熱電偶或高溫計(jì)。如果溫度測(cè)量裝置是熱敏電阻---般是對(duì)被分析氣體不敏感的材料，是測(cè)定溫度還是測(cè)定溫度變化的方法，溫度值或溫度的定量變化都是合乎要求的輸入，優(yōu)選數(shù)字化的形式，可以根據(jù)這種形式的輸入進(jìn)行氣體混合物和/或其中成分的分析。與各種現(xiàn)有技術(shù)不同，在本發(fā)明的方法和裝置中，為了進(jìn)行分析的目的，不需要例如采用膜或電解池將混合物中的成分氣體分離。當(dāng)采用本發(fā)明的裝置進(jìn)行分析時(shí)，例如為了使響應(yīng)或分析結(jié)果回到基線值的目的，也不需要在該體系中使用外加的標(biāo)準(zhǔn)氣體。然而，可以使用標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的值樣品(valuerepresentative)作為算法中的因子，采用算法確定與氣體混合物組成有關(guān)的信息，除了確定賦予暴露在每種個(gè)別被分析氣體中的每種個(gè)別傳感器材料標(biāo)準(zhǔn)響應(yīng)值的初步測(cè)試以外，傳感器材料只暴露在包舍被分析氣體和/或亞組的混合物中。傳感器材料并不暴露在任何其它氣體中獲得響應(yīng)值，與暴露在包含被分析物的混合物中獲得的響應(yīng)值進(jìn)行比較。因此混合物的分析只根據(jù)化學(xué)/電活性材料暴露在包含被分析物的混合物中獲得的電響應(yīng)進(jìn)行，關(guān)于被分析氣體和/或亞組的信息，不受傳感器材料暴露在不是混合物中包含的被分析物本身的任何氣體中的千擾。因此本發(fā)明適合在汽車排放物體系中出現(xiàn)的較高溫度下使用，該溫度一般為約400。C—約IOOO'C。然而，除了汽油和柴油內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)以夕卜，本發(fā)明還可以應(yīng)用在各種其它的燃燒過程中，其中包括所有類型的煙囪或燃燒器的排出物，例如從化學(xué)加工、發(fā)電、廢物焚燒、和空氣加熱產(chǎn)生的煙囪或燃燒器的排出物。這些應(yīng)用一般需要在高腐蝕環(huán)境中檢測(cè)ppm—%水平的氣體，例如氮的氧化物、氨、一氧化碳、烴、和氧。當(dāng)多成分氣體混合物包括氮的氧化物，經(jīng)，或這二者，或本申請(qǐng)?zhí)岬降娜魏纹渌鼩怏w時(shí)，可以采用該裝置測(cè)定氮的氧化物和/或烴在多成分氣體混合物中的存在和/或濃度。也可以使用該設(shè)備測(cè)定任何一種或多種度。為此目的，在本發(fā)明的裝置中，可以使一種或多種包括M1(^的化學(xué)/電活性材料、包括M、MV^的化學(xué)/電活性材料、和包括M、M、M^Ox的化學(xué)/電活性材料的電響應(yīng)，與氣體混合物中存在的一種或多種氮的氧化物、氣體混合物中存在的烴、氣體混合物中所有氮氧化物的集體濃度、和氣體混合物中烴的濃度發(fā)生關(guān)系。本發(fā)明也適合檢測(cè)和測(cè)量其它體系中的氣體使用，例如檢測(cè)氣味是重要的體系和/或處于較低溫度的體系，例如在醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、或食品和飲料工業(yè)中，或在建筑或運(yùn)輸機(jī)動(dòng)車輛中的通風(fēng)體系。可以采用化學(xué)/電活性材料陣列例如補(bǔ)充或校準(zhǔn)氣體色譜的結(jié)果。因此本發(fā)明提供直接檢測(cè)一種或多種氣體在多成分氣體體系中的存在和/或其濃度的方法和裝置，其中包括為檢測(cè)多成分氣流中被分析氣體或氣體亞組選擇的至少二種化學(xué)/電活性材料的陣列。多成分氣體體系可以處在基本上不使傳感器材料發(fā)生分解或不使傳感器裝置出現(xiàn)其它故障的任何低溫或高溫條件下。在一個(gè)實(shí)施方案中，氣體體系可以處在較低的溫度下，例如室溫(約25°C),若不然可以為約O'C—<約IOO'C，而在其它實(shí)施方案中，氣體混合物可以處在較高的溫度下，例如約400'C一^約1000'C。因此氣體混合物的溫度可以2約0'C，2約10(TC，2約200。C，^約30(TC，2約400。C，2約500。C,2約600。C，》約700'C，或2約800。C，然而低于約IOOO'C，低于約90(TC,低于約80(TC,低于約700°C,低于約600'C,低于約500'C，低于約400°C，低于約300'C,低于約200'C,或低于約IOO'C。在氣體混合物為約400。C以上的應(yīng)用中，可以基本上只根據(jù)、優(yōu)選度。該溫度一般是可變的。當(dāng)^析溫度較高的氣體:,可能需要給陣列提供加熱器，使傳感器材料迅速達(dá)到最低溫度。然而在開始分析之后，一般將加熱器關(guān)閉(如果使用)，不提供將傳感器材料保持在預(yù)選溫度下的方法。因此傳感器材料溫度升高或下降的范圍與周圍的環(huán)境溫度相同。一般基本上只根據(jù)陣列暴露在其中的氣體混合物的溫度測(cè)定(或獲得)周圍環(huán)境的溫度，從而測(cè)定傳感器和陣列的溫度。在氣體混合物為約400'C以下的應(yīng)用中，可以優(yōu)選將傳感器材料和陣列保持在2約200'C的預(yù)選溫度下，優(yōu)選^400'C。該預(yù)選溫度可以AJ^本上恒定的，或優(yōu)選是恒定的。預(yù)選的溫度也可以2約500'C,2600'C,之約700'C，2約800'C，^約90(TC,或2約IOOCTC。這可以以本領(lǐng)域已知的方法采用與陣列混用的加熱器方便地進(jìn)行。如果需要，可以為每種單獨(dú)的化學(xué)/電活性材料提供單獨(dú)的微型加熱裝置，可以將任何一種或多種材料加熱到相同或不同的溫度。在這種情況下，氣體混合物的溫度也可以在約300。C以下，在約200。C以下，在約100。C以下，或在約50。C以下。在這些低溫應(yīng)用中，加熱化學(xué)/電活性材料的裝置可以是電壓約io-3—約10-6v的電壓源。材料放置在其上的基片，可以由選自包含電阻摻雜劑的一種或多種硅、碳化硅、氮化硅、和氧化鋁的材料組成。在這些低溫應(yīng)用中使用的裝置，往往小到足以握在人的手中。然而，這種加熱技術(shù)也可以應(yīng)用于對(duì)高溫氣體的分析。當(dāng)氣體混合物溫度在約400'C以上時(shí)，雖然可以采用加熱器將傳感器材料保持在恒定或基本上恒定的預(yù)選溫度下，但預(yù)選溫度高于氣體混合物的溫度。所述的預(yù)選溫度可以2約500°C,2約60(TC，2約700°C,2約800。C，2約900C，或2約IOOO'C。如果氣體混合物的溫度超過加熱器的預(yù)選溫度，可以在這此期間關(guān)閉加熱器。然而仍然采用傳感器的溫度測(cè)量氣體混合物的溫度和提供該值作為算法的輸入，利用算法測(cè)定與氣體混合物組成有關(guān)的信息。被分析的氣體混合物可以由過程排出，也可以是傳送到裝置中的化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)物。在這種情況下，為了控制該過程和該裝置的目的，本發(fā)明的裝置還可以包括利用陣列的電響應(yīng)和任選的溫度測(cè)量結(jié)果的裝置。為了控制該過程和該裝置，利用傳感器材料的電響應(yīng)和任選的溫度測(cè)量結(jié)果的裝置包括，例如控制內(nèi)燃機(jī)中發(fā)生的化學(xué)燃燒反應(yīng)或控制發(fā)動(dòng)機(jī)本身或控制與其有關(guān)的部件或設(shè)備的判定程序。燃燒是烴燃料在發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸里進(jìn)行化學(xué)氧化反應(yīng)的過程。發(fā)動(dòng)機(jī)是接受化學(xué)反應(yīng)結(jié)果的裝置，結(jié)果將燃燒反應(yīng)產(chǎn)生的力轉(zhuǎn)變成移動(dòng)汽缸里的活塞所必須的功。排出多成分氣體混合物的過程的另一個(gè)實(shí)例，是在燃料電池中進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)，接受化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物的裝置的其它實(shí)例是鍋爐，例如在加熱爐(fiimace)中使用的鍋爐、或發(fā)電使用的鍋爐、或進(jìn)行減輕污染處理時(shí)接受廢氣的煙自中的滌氣器(scrubber)。就發(fā)動(dòng)機(jī)而言，為了控制燃燒過程或發(fā)動(dòng)機(jī)本身的運(yùn)行，微型計(jì)算機(jī)(例如T89C51CC01)執(zhí)行關(guān)于燃燒過程的各種參數(shù)或關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行特性的許多判定程序。微型計(jì)算機(jī)采集關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣成分含量的信息，這是通過獲得暴露在廢氣流中的化學(xué)/電活性材料陣列的響應(yīng)進(jìn)行的，任選獲得溫度的測(cè)量結(jié)果。該信息暫時(shí)存儲(chǔ)在隨機(jī)存取存儲(chǔ)器中，然后微型計(jì)算機(jī)將一個(gè)或多個(gè)判定程序應(yīng)用于該信息。判定程序利用一種或多種算法和/或數(shù)學(xué)運(yùn)算處理獲得的信息，產(chǎn)生數(shù)值形式的判定，該數(shù)值與過程的具體參數(shù)或裝置的運(yùn)行特性應(yīng)該具有的所需狀態(tài)或條件是等價(jià)的。根據(jù)判定程序的判定結(jié)果，由微型計(jì)算機(jī)發(fā)出或控制指令，對(duì)過程參數(shù)或裝置運(yùn)行特性的狀態(tài)或條件進(jìn)行調(diào)整，就化學(xué)燃燒反應(yīng)包含的過程而言，可以通過調(diào)整加到其中的反應(yīng)物的相對(duì)量等反應(yīng)參數(shù)控制該過程。例如可以增加和減少燃料或空氣進(jìn)入汽缸的流量。就發(fā)動(dòng)機(jī)本身而言，它是接受燃燒反應(yīng)結(jié)果的裝置，可以調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性，例如調(diào)整轉(zhuǎn)矩或發(fā)動(dòng)機(jī)的速度進(jìn)行控制.對(duì)于例如在任何類型的運(yùn)輸或娛樂用的機(jī)動(dòng)車輛，例如轎車、卡車、公共汽車、火車、飛機(jī)、航天器、船舶、噴氣推進(jìn)滑水車、和所有的地面機(jī)動(dòng)車輛或摩托雪橇方面；或在建筑、維修、或工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備，例如泵、電梯、巻揚(yáng)機(jī)、起重機(jī)、發(fā)電機(jī)，或用于爆破、挖土、發(fā)掘、鉆井、采礦、或地面保持(groundskeeping)方面包括的許多不同目的，可以使總之，可以看到，本發(fā)明提供測(cè)定、測(cè)量、和記錄在陣列中存在的每種化學(xué)/電活性材料暴露在氣體混合物中產(chǎn)生的響應(yīng)的裝置?？梢允褂萌魏文軠y(cè)定、測(cè)量、和記錄電學(xué)性質(zhì)變化的裝置，例如能測(cè)量材料響應(yīng)測(cè)定電學(xué)性質(zhì)的其它裝置是適合測(cè)量例如電容、電壓、電流、或直流電阻的裝置。另外，可以測(cè)量和記錄檢測(cè)材料溫度的變化?；瘜W(xué)檢測(cè)方法和裝置還可以提供測(cè)量或分析混合物和/或被檢測(cè)氣體的手段，以致能夠鑒定這些氣體的存在和/或測(cè)量它們的濃度。這些手段可以包括例如能夠進(jìn)行化學(xué)計(jì)量學(xué)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、或其它圖案識(shí)別技術(shù)的儀器和設(shè)備?；瘜W(xué)傳感器裝置還包括化學(xué)/電活性材料陣列的護(hù)罩(housing)、檢測(cè)裝置、和分析裝置。該裝置包括基片、為檢測(cè)多成分氣流中一種或多種預(yù)定氣體而選擇的至少二種化學(xué)/電活性材料的陣列、和檢測(cè)存在的每種化學(xué)/電活性材料暴露于氣體體系中時(shí)電學(xué)性質(zhì)變化的裝置。盡管多成分混合物中幾種其它成分的存在引起竟?fàn)幏磻?yīng)，但傳感器材料陣列應(yīng)該能夠檢測(cè)所關(guān)心的被分析物。為此目的，本發(fā)明使用本申請(qǐng)所述的傳感器材料陣列或許多種傳感器材料，每種傳感器材料對(duì)被檢測(cè)的混合物中至少一種氣體成分具有不同的靈敏度。選擇制造傳感器的材料的適宜組成，能夠獲得具有所需的靈敏度和能夠運(yùn)行產(chǎn)生上迷類型分析測(cè)量結(jié)果的傳感器。上面敘述了用于此目的的各種適宜類型的材料。在陣列中傳感器的數(shù)目一般大于或等于混合物中個(gè)別被分析氣體成分的數(shù)目?？梢栽?002年4月5日提交的美國(guó)專利臨時(shí)申請(qǐng)No.60/370，445和在2002年4月5日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)SN10/117,472中，找到對(duì)本發(fā)明的裝置、裝置的用途、和使用裝置的方法的進(jìn)一步iJC明，為了所有的目的以其一部分的形式全文引入每一份申請(qǐng)。權(quán)利要求1.一種對(duì)包含氣體成分的多成分氣體混合物具有電響應(yīng)特性的、其在所述氣體成分的第一濃度下具有第一靈敏度的化學(xué)/電活性材料的靈敏度提高的方法，包括將所述氣體成分的濃度降低到第二濃度，使所述化學(xué)/電活性材料的靈敏度在第二濃度下提高到高于第一靈敏度的第二靈敏度，其中化學(xué)/電活性材料的靈敏度是ΔR/ΔC的比例，其中ΔR是化學(xué)/電活性材料在所選擇的溫度下，由于多成分氣體混合物中成分氣體或氣體亞組濃度的變化所引起的電阻變化或與電阻成比例的信號(hào)幅度的變化，和ΔC是成分氣體或氣體亞組濃度的變化。2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在經(jīng)過預(yù)選的時(shí)段之后，降低所述氣體成分的濃度。3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括測(cè)定第一靈敏度不等于預(yù)選的定量值的步驟。4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括測(cè)定多成分氣體混合物中所述氣體成分的濃度不等于預(yù)選值的步驟。5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述氣體成分是一種或多種氮的氧化物。6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中通過與另一種氣體接觸，降低多成分氣體混合物中所述氣體成分的濃度。全文摘要本申請(qǐng)公開通過提高材料的靈敏度、提高化學(xué)/電活性材料電響應(yīng)特性的穩(wěn)定性、或提高檢測(cè)化學(xué)/電活性材料電響應(yīng)特性變化的速度，改善化學(xué)/電活性材料的方法。文檔編號(hào)G01N27/04GK101241096SQ20081000966公開日2008年8月13日申請(qǐng)日期2003年4月15日優(yōu)先權(quán)日2002年4月15日發(fā)明者尤金·M·麥卡倫,帕特·莫里斯,查爾斯·E·米勒,約翰·卡爾·施泰肯,約翰·詹姆斯·巴恩斯申請(qǐng)人:納幕爾杜邦公司