Датчик газоанализатора

(59 б 01 И 27 0 ю -Я ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 0 2. Удовицк ТОРА, оторой ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(54) (57) ДАТЧИКсодержащий камеру, 3926561, ублик. 1979. тельство СССИ 27/02, 198 АЗОАНАЛИЗ дна из стенок выполнена в виде селективно проницаемой для анализируемого компонента мембраны, и полупроводниковый чувствительный элемент, размещенный в камере, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и расширения пределов измерений, в камере на стенке, противоположной стенке с мембраной, помешен сорбент, поглощающий анализируемый компонент, а чувствительный элемент закреплен в камере на направляюшей втулке с возможностью перемешения по ней между сорбентом и мембраной.111Изобретение относится к области газового анализа и может быть использовано при измерении концентрации газа с помощью полупроводниковых чувствительных элементов (ЧЭ).Известно устройство для анализа газа с использованием полупроницаемой мембраны, содержащее камеру с мембраной, разделяющей потоки анализируемого газа и газа- носителя. Анализируемый компонент газовой смеси диффундирует через мембрану и, смешиваясь с потоком газа-носителя, подается в камеру ЧЭ. Данное устройство за счет селективной проницаемости мембраны позволяет избирательно анализировать требуемые компоненты газовой смеси 1.Недостатком такого устройства является то, что результат измерения существенно зависит от коэффициента разбавления, который, в свою очередь зависит от расхода газа- носителя и разности парциальных давлений газа по обе стороны мембраны. Это требует поддерживания в процессе измерений значения данных параметров на постоянном уровне.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является датчик газоанализатора, содержащий камеру, одна из стенок которой выполнена в виде селективно проницаемой для анализируемого компонента мембраны, и полупроводниковый чувствительный элемент, размещенный в камере 2.Применение фильтра с избирательной проницаемостью к заданному компоненту позволяет обеспечить высокую селективность такого детектора. Однако при этом он обладает большой инерционностью, так как процесс проникновения анализируемого компонента через мембрану к ЧЭ носит диффузионный характер и согласно законам диффузии фика скорость его определяется величиной градиента концентрации. В начальный период времени после помещения детектора в анализируемую среду градиент максимален, однако по мере проникновения анализируемого компонента через фильтр в камеру ЧЭ он уменьшается и потребуется значительный период времени для достижения динамического равновесия, при котором мож но произвести измерение выходного параметра ЧЭ. Кроме того, такой детектор обладает ограниченным диапазоном измеряемых концентраций.Целью изобретения является повышение быстродействия и расширение пределов измерений датчиков газоанализатора.Поставленная цель достигается тем, что в датчике газоанализахора, содержащем камеру, одна из стенок которой выполнена в виде селективно проницаемой для анализируемого компонента мембраной, и полупроводниковый чувствительный элемент, размещенный в камере, в последней на стенке, 65963 10 15 20 25 30 35 40 45 В качестве примера экспериментально исследуют предлагаемый датчик газоанализатора с оксинометаллическим (49 - 50% ХпО + 50 - 51/, ЬпО) полупроводниковым ЧЭ, палладиевой мембраной и гидридом типа ГеТ 1 Н в качестве сорбента. При помещении датчика в среду, содержащую 1 О/о по объему водорода, проводимость ЧЭ увеличивается и достигает своего стабильного значения за 20 - 25 мин. 50 55 2противоположной стенке с мембраной, помещен сорбент, поглошающий анализируемый компонент, а чувствительный элемент закреплен в камере на направляющей втулке с возможностью перемещения по ней между сорбентом и мембраной.Наличие в камере с ЧЭ сорбента позволяет определить концентрацию анализируемого компонента в контролируемой среде по величине его концентрации в выбранной точке камеры, где создается поток анализируемого компонента и устанавливается стационарное поле его концентраций. Повышение быстродействия достигается за счет того, что для установления поля концентраций при наличии сорбента требуется меньшее время, чем для установления полного динамического равновесия между концентрациями в контролируемой среде и в камере в случае отсутствия в ней сорбента. За счет того, что в камере создается поле концентраций и ЧЭ имеют возможность перемешаться в нем, стало возможным расширение диапазона измеряемых концентраций.На чертеже изображено предлагаемое устройство.В камере 1, имеющей стенку, выполненную в виде селективно проницаемой для анализируемого компонента мембраны 2, расположен полупроводниковый ЧЭ 3, имеющий возможность перемешаться по направляющей втулке 4 в направлении между мембраной 2 и слоем сорбента 5, который помещен на противоположной к мембране стенке камерыУстройство работает следующим образом.При появлении в контролируемой среде анализируемого компонента начинается его диффузия сквозь селективную мембрану 2 в камеру 1 с ЧЭЗ. По истечении определенного периода времени в камере устанавливается стационарное поле концентраций, которое при стабильности температуры и диффузионных характеристик мембраны определяется только концентрацией анализируемого компонента в контролируемой среде. Непосредственно за мембраной концентрация максимальна, а по мере приближения к сорбенту убывает, За счет этого путем перемещения ЧЭ в направлении от мембраны к сорбенту обеспечивается расширение пределов измерений предлагаемого датчика.1165963 Составитель В. Екаев Редактор Л. Гратилло , Техред И. Верес Корректор В. Бутяга Заказ 4303/37 Тираж 897 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4Технические преимущества предлагаемого изобретения заключаются в том, что в результате помещения в камеру с ЧЭ сорбента в ней создается постоянное во времени поле концентраций, зависящее от измеряемой концентрации анализируемого компонента. В случае использования датчика без сорбента в камере с ЧЭ поле концентраций также существляется, однако оно не постоянно во времени, так как с течением времени концентрации компонента в камере постоянно нарастает, а градиент концентрации уменьшается, Измерение концентрации в этом случае можно произвести только после установления равновесия между концентрацией анализируемого компонента в контролируемой среде и в камере с ЧЭ. Для этого необходим значительно больший период времени, чем для установления стационарного поля концентраций при наличии сорбента.Кроме того, возможность перемещения ЧЭ в установившемся в камере стационарном поле концентраций дает возможность расширить предел измерений датчика.В результате использования предлагаемого изобретения возможно повышение быстродействия газоанализаторов с полупро водниковыми ЧЭ в 2 - 3 раза, а также расширение предела измеряемых концентраций, что позволяет обеспечить быстрое и надежное измерение контролируемого компонента, что особенно важно для обнаружения и измерения концентрации взрывоопасных и токсичных газов.