Повна версія

Головна arrow Екологія arrow ЕКОЛОГІЧНИЙ МОНІТОРИНГ

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   ЗМІСТ   >>

НАПІВПРОВІДНИКОВІ ГАЗОАНАЛІЗАТОРИ

Напівпровідники - речовини, які характеризуються значеннями УЕП i, проміжними між УЕП металів (у = 10-10 6 -10-10 8 См / м) і хороших діелектриків (х * 10 * 10 -10 -1010 -8 См / м). Можливість в широких межах керувати електропровідністю напівпровідників зміною температури, введенням домішок і т.д. є основою їх численних і різноманітних застосувань.

Вид напівпровідникового датчика газоаналізатора показаний на рис. 8.20. Принцип його дії заснований на тому, що аналізований газ змінює провідність напівпровідника (оксиду металу) 2. За допомогою мостової схеми це зміна провідності перетвориться в зміну напруги.

Напівпровідниковий датчик газоаналізатора

Мал. 8.20. Напівпровідниковий датчик газоаналізатора:

1 - полімерна мембрана; 2 - напівпровідник; 3 - нагрівальна спіраль; 4 - керамічний корпус

У табл. 8.2 наведені дані про матеріали чутливих елементів для виявлення газів.

Таблиця 8.2

Виявлені гази і матеріал чутливого елемента

аналізований газ

Чутливий елемент датчика

Оксид вуглецю СО Етанол З 2 Н 5 ОН

Сірководень H 2 S Ізобутан З ^ Н, 0 Пропан З 5 Н 8 Водень Н 2

Напилені в кисні шари Sn0 2

Завдані піролітичним шари Sn0 2 на кварцових підкладках; спеченная пластина з ZnO з добавкою срібла Шар Sn0 2 з добавкою алюмінію

Шар легованого ZnO на підкладці з А1 2 0 3 і шар каталізатора з сполуки платини

Sn0 2 + 1% РЬС1 2 + Mg (N0 3 ) 2 з добавками Nb (V, Ti, Mo) напиленням шар Sn0 2 з добавкою Sb 2 0 3

Найбільш придатним для виявлення газів є діоксид олова Sn0 2 з різними легуючими добавками. Підбором легуючих добавок і робочої температури можна досягти підвищення чутливості.

Перспективним напрямком розвитку є складання матриці напівпровідникових датчиків на різні гази. Тоді, знаючи матрицю перехресної чутливості, можна визначити концентрацію газів, що знаходяться в повітрі. Недоліком, що робить неможливим поки застосування даного методу, є те, що наявність в повітрі компонента, що не заданого в матриці сенсорів, призводить або до помилки при вирішенні системи рівнянь, або до неможливості знаходження рішення зовсім.

Більш прогресивним є імпульсний метод вимірювання концентрації. При цьому в момент проходження імпульсу нагрівання через сенсор зчитують його відгук і вираховують концентрацію газу. Алгоритм обробки досить простий. До недоліків даного методу можна віднести високе енергоспоживання. При динамічному імпульсному методі можлива самодиагностика приладу на втрату чутливості сенсора до газам.

До переваг напівпровідникових датчиків (рис. 8.21) відносяться:

  • • тривалий термін служби (5-10 років);
  • • більший динамічний діапазон вимірювань, що дозволяє на одному датчику реалізувати відразу три порога сигналізації - 20, 60 і 500 мг / м 3 ;
  • • великий діапазон робочих температур (від -60 до 120 ° С);
  • • постійна часу напівпровідникових датчиків не перевищує 5 с.

Недоліками напівпровідникових датчиків є:

  • • невисока селективність;
  • • можливість отруєння органічними речовинами;
  • • великий час регенерації (до декількох годин) або навіть повна втрата працездатності після концентраційних перевантажень.
Напівпровідникові датчики газоаналізаторів

Мал. 8.21. Напівпровідникові датчики газоаналізаторів

 
<<   ЗМІСТ   >>