Датчик для контроля примесей в газах

 

Назначение: устройство позволяет определять содержание различных примесей в газах. Сущность изобретения; чувствительный элемент устройства выполнен в виде двух, соединенных последовательно резистивных датчиков с противоположными типами проводимости, регистрирующее устройство дополнительно снабжено компаратором сигналов, электронным ключом и измерительным сопротивлением, причем полупроводниковые датчики по мостовой схеме подключены к двум входам компаратора сигналов, а выход компаратора подключен к управляющему входу электронного ключа, соединяющего один из входов компаратора с измерительным сопротивлением . 1 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РеспуБлик (s<)s G 01 N 27/12

ПАТЕНТНОЕ

НИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ т с х

1 (5

У С ВИДЕТЕЛ6СТВУ

1) 4901804/25

2) 05.11.90

6) 30.08,93. Бюп, М 32

1). Воронежский политехнический инстит

2) В,6.Кейзман

6) Фарзане И.Г., Илясов Л.В„Азим-Заде

Н3. Автоматические детекторы газов и идкостей, M.; Энергоатомиздат, 1983, 1 — 48.

Мясников И.А. Полупроводниковые декторы активных частиц в физико-химичеих исследованиях. — Журнал Всесоюзного мического общества им. Д.И.Менделеева, 75, тХХ N1,,с,,19 — 32.

) ДАТЧИК ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПРИМЕСЕЙ

ГАЗАХ

Изобретение относится к аналитичес и технике и может быть использовано д я контроля содержания различных примес в газовых средах.

Целью изобретения является увеличен е селективной чувствительности.

Поставленная цель достигается тем, что чу ствительный элемент выполнен в виде дв х, соединенных последовательно резист вных полупроводниковых датчиков с и тивоположными типами проводимости, ре истрирующее устройство дополнительно снабжено компаратором сигналов, эпектро ным ключом и измерительным сопротивлением, и ричем полупроводниковые да чики по мостовой схеме подключены к дв м входам компаратора сигналов, а выход ко паратора подключен к;правляющему вх ду электронного ключа, соединяющего. 5U 1837219 А1 (57) Назначение: устройство позволяет определять содержание различных примесей в газах. Сущность изобретения: чувствительный элемент устройства выполнен в виде двух, соединенных последовательно резистивных датчиков с противоположными типами проводимости, регистрирующее устройство дополнительно снабжено компаратором сигналов, электронным ключом и измерительным сопротивлением, причем полупроводниковые датчики по мостовой схеме подключены к двум входам компаратора сигналов, а выход компаратора подключен к управляющему входу электронного ключа, соединяющего один из входов компаратора с измерительным сопротивлением, 1 ил, один из входов компаратора с измерительным сопротивлением.

Насколько известно автору по анализу патентной и научно-технической информации, подобное техническое решение отсутствует.

Конструкция предлагаемого устройства приведена на чертеже, На подложке 1 из инертного материала (например, кварцевого стекла, ситалла) выполнены реэистивные полупроводниковые датчики 2 с п-типом проводимости и 3 с

Р-типом проводимости, имеющие омические контакты 4. Через подстроечное сопротивление 8, (Rln) датчик 2 подключен к первому(а) входу компаратора 5, через подстроечное сопротивление 9 (йг„) датчик 3 подключен ко второму (в) входу компаратора 5, выход (с) компаратора 5 подключен к

1837219 управляющему входу электронного ключа 6, который замыкает цепь датчик 2 — измерительное сопротивление 7 (R>I><), С измерительного сопротивления сигнал поступает на регистрирующий прибор. В качестве компаратора могут использоваться, например, серийно выпускаемые микросхемы

l521CA1 лли К554СА2, в качестве аналогового ключа — микросхема КР590КН8А,Б.

Подстроечные сопротивления Й1г«и Rzn служат для подстройки уровней сигналов датчиков при калибровке, Как следует иэ описания устройства и прилагаемой схемы, датчики вкл«очены по мостовой схеме, что обеспечивает высокую чувствите ««ность ус.ройства.

Устройство работает следующим образом, Перед началом эксплуатации датчики калибруются в эталонной атмосфере таким образом, чтобы установить при определенных концентрациях примесей выходные сип«алы с датчиков, равные по величине, но противоположные по знаку (мост сбалансирован), Это означает, что при концентрации примеси А:п1д выходной сигнал датчика 2 будет О21д, а датчика 3 — -U31p„причем

Uvp,=-Оз1д, при концентрации п2д, соответственно Uzzp, =- -Оз д, и так далее, Аналогично, для примеси В: 02«в = -U31B О22в — -Оз2в и так далее, Калибровка необходима для правильной работы компаратора 5, При внесени«л датчика в анализируемую газовую среду включают питание компаратора 5 при этом на.его входы (а) и (в) поступа«от сигналы с датчиков 2 и 3, равные по модулю и противоположные по знаку. Происходит разбалансировка моста, в результате на выходе (с) компаратора 5 появляется сигнал, коммутирующий электронный ключ, и через датчик 2 и измерительное сопротивление 7 (й«,м) начинает протекать ток, величина которого Определяется видом и концентрацией примеси в газе. По величине тока и калибровочным зависимостям судят о характере примеси и ее концентрации, Съем сигнала можно осуществлять с любого датчика, Благодаря тому, что используются два датчика с противоположным типом прово5

45 димости существенно возрастает селективная чувствительность устройства, т.к, теперь контроль ведется не только по изменению того или иного сигнала, но и по условию их совпадения. Если сигналы не совпада«от (зто свидетельсгвует о том, что концентрации примеси находятся вне рабочегО диапазона), то компаратор Н8 срабатывает, на 8«o выходе отсутствует сигнал и устройство Н8 производит измерений, Точность регистрации при работе устройства оказывается весьма высокой, При наличии калибровочных зависимостей удается идентифицировать большое количество различных примесей и их концентраций, 8 качестве материалов чувствительных элементов датчиков мо«ут исгюльз - àï;81 различные полупроводниковые .;ксиды и диоксиды (ZrIO, SnOy, П02 и другие) либо лОГиpoBBHHb«8 примесями, создающими проводимости и- или р-типа, либо изначальНо имеющие различные 1и lbl проводимости, Технико-экономические преимущества предлагаемого устройства, помимо отмеченных вь«ше, связаны со значительно меньшими затратами íà 8I о производство.

Ф o p I < y n a I I 3 о б «; e r 8 н и я

Да гчик для ко««.гроля I«piи«.«888«.; в газах содержащее рез«лстивнь««полупроводниковый чувствительный элемен; и p8rислгриру«Ощее ус1ройСТВО. О т л II ч а IO Щ 8 8 С Я тем, что, с целью повь:шения селекгивной чувствительности, чуьствительный элемент BI-.I полнен в виде двух соединенных последовательно резистивных полупроводниковых датчиков с противоположными типами проводимости, регистрирующее устройство дополнитель Io с««абжено компаратором сиг««алов, эле«rpoHHbl«1 ключом и измерительным сопротивлением, причем полупроводниковые дат «ики по мостовой схеме подключены к двум входам компаратора сигналов, а вь«хоq компаратора подкл«очен к управля«ощему входу электронного ключа, соединя«ощего один из входов компаратора с измерительным сопротивлением, 1837219

Составитель B,Êåéçìàí

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор Н.Ревская

Редактор С.Кулакова

Заказ 2862 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГККТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101