Чувствительный элемент датчика для измерения парциального давления двуокиси азота Советский патент 1984 года по МПК G01N27/46 

О Dd Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может применяться в газовой, химической и других отраслях промышленности, а также в службе техники безопасности для контроля содержания окислов аз та в атмосфере, Известно устройство л Я измерени парциального давления двуокиси азо та в присутствии кислорода воздуха содержащее твердый электролит и электроды lj . Недостатки данного устройства заключаются в малой чувствительност инерционности (время срабатывания составляет 5-10 мин) и низкой точности измерений. Наиболее близким к изобретению является чувствительный элемент да чика для измерения парциального да ления двуокиси азота, содержащий твёрдый электролит с нанесенными на него электродами ZJ . Однако с помощью известного уст ройства можно измерять парциальное давление двуокиси азота в узком интервале (максимальное надежно замеряемое значение парциального давления двуокиси азота Р .fciO то Кроме того, твердый электролит при рабочей температуре быстро разруша ется. Цель изобретения - расширение :рабочего диапазона давлений и температур . Поставленная цель достигается тем, что в чувствительном элементе датчика для измерения парциального давления двуокиси азота, содержащем твердый электролит с нанесенными н него электродами, в качестве твердого электролита используют смесь нитрита цезия и двуокиси алюминия в следующих количественных соотнош ниях, мас.%: . Нитрит цезия 20-40 Двуокись алюминия. Остальное В табл. 1 приведены данные по за висимости величины стационарного тока, протекающего через электролит имеющий различный состав. Как видно из табл. 1 только образец 1 увеличивает верхний преде измерения давления NOg почти на порядок по сравнению с прототипом (образец 4) . При изменении содержания компомрит в образцах 2 и 3 зТОчительно снижаются показатели верхнего предела почти до уровня известного (на порядок) при одинаково высоких температурах (400 С) работы чувствительных элементов датчиков. В связи с этим можно ожидать, что, понизив температуру чувствительного элемента с высокопроводящим электролитом, можно существенно повысить его термостойкость без заметного (по сравнению с базовым) ухудшения характеристик. В табл. 2 приведены результаты подобного сравнения характеристик различных модификаций предлагаемого и известного объектов. Как видно из табл. 1 (строка 3)/ все 4 датчика в интервале давлений N0 ЗЮ - 1, торр ведут себя примерно одинаково. При увеличении PNO, с 1,3 40 до ток в датчике с электролитом модификации 4 (известный) возрастает менее, чем в 1,5 раза, тогда как в датчике 3 ток возрастает более, чем в 2раза, а в датчиках 1 и 2 почти в. 3раза. Датчик 1 сохраняет линейрук зависимость тока от давления КОл даже до PJJQ 1,2 торр. Таким образом, применение композиционного электролита, состоящего из, вес.%: CsNOg 20-40; AfjO 80-60, в роставе чувствительного элемента датчика позволяет расширить интервал измеряемых давлений N02 ® область более высоких значений. Сопутствующим положительным эффектом при этом является возможность понижения рабочей температуры чувствительного элемента, а следовательно, и времени безотказной работы по сравнению с прототипом. Для доказательства обоснования оптимальности выбранных параметров, служат следующие примеры. Пример 1. Берут электролит состава, вес.%: CsNO 15, AljO 85. При запуске N0 с PNQ- 1,2«10 торр стационарный ток увеличивается до 5,, т.е. примерно до такого же уровня, как в прототипе. При увеличении давления до РКО„ 3, X10 торр стационарный ток в датчике составляет А, что даже хуже, чем в прототипе. Таким образом, уменьшение количества CsN02 в составе электролита до уровня, меньше 20% по весу, ухудшает свойства датчика.

Э11031404

Пример 2. Используют состав, составляет 1, А, т.е. несколько вес.%: CsNO.). 45, 55. При запус- меньше, чем в прототипе, ке КОл с P(jQ 3,6|10торр стацио- Таким образом, увеличение содержанарныи ток составляет 9 «10 А, при- ния CsNGj в электролите выше 40%

мерно столько же, как в прототипе. При давлении .9,8-10 торр ток

J по весу не приводит к улучшению работы датчика.

Таблица 1

ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ ДАТЧИКА, ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРЦИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ ДВУОКИСИ АЗОТА, содержащий твердый электролит с нанесенными на него электродами, отличающийся тем, ЧТО, с целью расширения рабочего диапазона давлений и температур, в качестве твердого электролита используют смесь нитрата цезия и двуокиси алюминия в следующих количественных соотношениях, мае.%: 20-40 Нитрит цезия Двуокись алюОстал ьное миния