Датчик загазованности воздуха

СО,НЛЮМ аюа ПЮ П 1)МЯ) 6 01 И 27 02 ОПИ К АВТО Е рюшенко,Г.удовиц(прото-,ГОСУДАРСТОЕННЫЙ КОМИТЕТ СС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ САНИЕ ИЭОБР МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) (57) ДАТЧИК ЗАГАЗОВАНИОСТИ ВОЗДУ" ХА, содераащий полупроводниковый преобразователь и поглотитель примесей, раэмеценные в герметичном корпусе с крышкой, о т л и ч а ю ц и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия датчика, в .его корпусе установлены коронирукщнй и отрааательный влект роды ионизатора, соединенные через управлякщие контакты переключателя полярности с источником напряаения.Изобретение относится к аналитическому приборостроению и служит дляконтроля загазованности воздуха окружающей среды или и сооружениях, Контроль эаготованности ноэдуха сооружений требуется,практически но всехотраслях народного хозяйства,Актуальной является разработка высокочувстнительных, надежных датчи,ков загазованности воздуха, имекщихмалые габариты, ввс, энергопотребле"ние. Указанным требонаниям в большойстепени удовлетворяют датчики загазованности, в которых первичными преобразонателями являются полупроводниковые элементы. 15Известен датчик загазованностивоздуха, имекщий н качестве первичного преобразователя полупронодникойыйэлемент. Полупроводниковый преобразователь загазованности является сорб Оционным, Адсорбция на чувствительнойповерхности преобразователя паровили газон вызывает изменение поверх"ностного заряда полупроводника, Вслед.ствие этого изменяются электрические 25характеристики преобразователя 1).Однако известный датчик обладаетинерционностью, что увеличивает времяснятия показаний.Наиболее близким к изобретению по 30технической сущности является датчикзагазонанности воздуха, содержащийполупроводниковый преобразователь ипоглотитель примесей, размещенНые вгерметичном корпусе с крышкой.Герметичность корпуса и наличие поглотите-ля обусловливают контролируемую средув закрытом корпусе датчика для преобразователя и удаление паров или газовиз объема датчика после анализа воздуха. Такая кон стукция и соответствующий.режим работы позволяют стабилизировать характеристики полупроводникового преобразователя,повысить точностьи нгщежность работы датчика ;2Однако быстродействие датчика зависит от сорбционных свойств используемых поглотителвй, а также свойствконтролируемых паров или газон. Длямногих газов и паров при наличии, например, такого поглотителя, как алюмогель, время восстановления характеристик полупроводникового преобразователя в датчике достигает нескольких часов или суток, т.е, датчик име"ет малое быстродействие. 55Цель изобретения - повышение быстродействия датчика.Поставленная цель достигается тем,что в датчике загазованности воздуха,содержащем полупроводниковый преббФа зователь и поглотитель примесей, размещенные в герметичном корпусе скрышкой, в его корпусе установленыкоронируюций и отражательный электро"ды иониэатора, соединенные через уп- б 5 равляющие контакты переключателя полярности с источником напряжения,Сорбция положительных или отрицательных ионов на поверхности полупроводника приводит к образованию поверх ностного положительного или отрицательного заряда. Этот заряд может компенсировать остаточный заряд,обусловленный присутствием на поверхности полупроводникам не десорбированных моле. кул исследуемых паров йли газов.В результате,время восстановления характе ристик полупроводникового преобразова теля резко сокращается, Быстродействие датчика повышается,На чертеже схематически изображен предлагаемый датчик загазованности.Датчик содержит гврмвтичный корпус 1, крышку корпуса 2 с поглотителем 3 примесей, полупроводниковый преобразователь 4 загазованности с электрическими выводами 5, подключаемыми к измерительному прибору, коронирующий, изготовленный в виде иглы, электрод б и отражательный электрод 7. Коронирующий и отражательный элект роды совместно с высоковольтным источником напряжения представляет со" бой ионизатор, работающий на принци" пе коронного разряда. Коронирующий и отражательный электроды соединены с нысоковольным источником напряжения ионизатора через управляющие кон" такты 9, переключателя полярности.Крышка корпуса 2 открывается на время выдержки датчика н контролируе"мых парах или газах, после чего дат" чик герметично закрывается, В качестне поглотителя 3 используется осушенный алюмоголь.Полупроводниковый преобразователь 4 загазованности представляет собой реэистинный элемент, изготовленный из монокристаллического р-кремния с удельным сопротивлением 2 10 Ом см. Кристалл кремния закреплен на корпусе преобразователя и имеет размеры 1 1 0,12 мм. Контакты к кристал; лу получены путем напыления в вакууме алюминия, фотолиграфии, химического травления, термокомпрессии алюминиевой проволоки диаметром 40 мкм к контактным площадкам и разводки проволоки на выводы корпуса преобразователя. Колбочка корпуса преобразователя защищает кристалл от механических повреждений, имеет отверстия для доступа к чувствительному элементу анализируемого воздуха,В качестве ионизатора применен ионизатор, генерирующий легкие аэроны отрицательной и положительной полярности в зависимости от знака напряжения, подаваемого на коронирукщий и отражательный электроды.Датчик работает следующим образом.Заказ 4966/41 Тираж 873 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССР .по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 Филиал ППП ффПатентфф, г,ужгород, ул.Проектная, 4 Перед очередным анализом воздуха измеряют сопротивление полупроводникового преобразователя. Если сопротивление преобразователя при этом окажется больше или меньше исходйого =значения (Ва ), ионизатор включа-ет в режим генерации отрицательных или положительных ионов соответствен-= но. Сорбция отрицательных ионов из объема датчика на поверхности полупроводникового резистивногонреобра эователя приводит к уменьшению его сопротивления, а положительных - к увеличению. В момент достижения сопротивления преобразователя значения В ионизатор выключается. Датчик 15 готов к анализу воздуха. Открьнается крышка датчика, осуществляется требуемая -выдержка преобразователя в анализируемом воздухе, после чего производят измерение сопротивления преобразователя, Концентрацию примеси в воздухе определяют по тарировочной кривой зависимости сопротивления преобразователя от концентрации данной примеси в воздухе. По окончании измерения датчик закрывается.Включение и выключение ионизаторапроизводится вручную или автоматичес.ки через управляющие кОнтакты. Процесс восстановления характеристикипреобразователя происходит быстро,эа несколько минут или секунд. Работа с датчиком показывает хорошую воспроизводимость результатов измерений, например, концентраций па" ров гидразина в воздухе от 210"фдо 2 10 мг/л и окисЛов азота от 2 10до 10 мг/л. Точность измерений кон" центраций не хуже точности химического анализа, составляющей й 30.Использование изобретения позволя" ет получить датчики загазованности воздуха, например, парами различных окислителей или восстановителей,отли-. чающихся малыми габаритами и весом, экономичностью, простотой реализации вторичной аппаратуры, становится.воз" можным создание компактных переносных приборов. контроля и малогабаритных сигналов зааааеванности воздуха.