Датчик для контроля примесей в газах Советский патент 1993 года по МПК G01N27/12 

Изобретение относится к аналитиче- скЬй технике и может быть использовано для контроля содержания различных приме- cepi в газовых средах.

Целью изобретения является увеличе- селективной чувствительности.

Поставленная цель достигается тем, что чу ствительный элемент выполнен в виде дв/х, соединенных последовательно резистивных полупроводниковых датчиков с противоположными типами проводимости,

ре

истрирующее устройство дополнительно

снабжено компаратором сигналов, элект- ро иным ключом и измерительным сопротивлением, причем полупроводниковые

да

чики по мостовой схеме подключены к

входам компаратора сигналов, а выход коипаратора подключен к управляющему входу электронного ключа, соединяющего

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 резистивные полупроводниковые датчики 2 с n-типом проводимости и 3 с Р-типом проводимости, имеющие омические контакты 4. Через подстроечное сопротивление 8, (Rin) датчик 2 подключен к первому (а) входу компаратора 5, через подстроечное сопротивление 9 (R2n) датчик 3 подключен ко второму (в) входу компаратора 5, выход (с) компаратора 5 подключен к

00

со XI

Ю

ю

управляющему входу электронного ключа б, который замыкает цепь датчик 2 - измерительное сопротивление 7 (Низм). С измерительного сопротивления сигнал поступает на регистрирующий прибор. В качестве ком- паратора могут использоваться, например, серийно выпускаемые микросхемы К521СА1 или К554СА2, в качестве аналогового ключа - микросхема КР590КН8А,Б. Подстроенные сопротивления Rm и Ran слу- жат для подстройки уровней сигналов датчиков при калибровке. Как следует из описания устройства и прилагаемой схемы, датчики включены по мостовой схеме, что обеспечивает высокую чувствительность ус- тройства.

Устройство работает следующим образом, Перед началом эксплуатации датчики калибруются в эталонной атмосфере таким образом, чтобы установить при определен- ных концентрациях примесей выходные сигналы с датчиков, равные по величине,но противоположные по знаку (мост сбалансирован). Это означает, что при концентрации примеси A:niA выходной сигнал датчика 2 будет U21A, а датчика 3 - -U31A, причем U21A -U31A; при концентрации ПЗА, соответственно U22A - -U32A, и так далее. Аналогично, для примеси В: Uam -Uaie; U22B -U32B и так далее. Калибровка необходима для правильной работы компаратора5. При внесении датчика в анализируемую газовую среду включают питание компаратора 5 при этом иа.его входы (а) и (в) поступают сигналы с датчиков 2 и 3, равные по модулю и проти- воположные по знаку. Происходит разба- лансировка моста, в результате на выходе (с) компаратора 5 появляется сигнал, коммутирующий электронный ключ, и через датчик 2 и измерительное сопротивление 7 (Ризм) 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 проводимости 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 совпадают (это свидетельствует о том, что концентрации примеси находятся вне рабочего диапазона), то компаратор не срабатывает, на его выходе отсутствует сигнал и устройство не 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 могут использоваться различные полупроводниковые оксиды и диоксиды (ZnO, Sn02, ПО и другие) либо легированные примесями, создающими проводимости п- или р-типа, либо изначально имеющие различные типы проводимости.

Технико-экономические преимущества предлагаемого устройства, помимо отмеченных выше, связаны со значительно меньшими затратами на его производство.

Фор м у л а и з о б р е т е н и я Датчик для контроля примесей в газах, содержащее резистивный полупроводниковый чувствительный элемент и регистрирующее устройство, о т л и чаю щ е е с я тем, что, с целью повышения селективной чувствительности, чувствительный элемент выполнен в виде двух соединенных последовательно резистивных полупроводниковых 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,

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