RU213294U1 - Semiconductor gas concentration transmitter - Google Patents
Semiconductor gas concentration transmitter Download PDFInfo
- Publication number
- RU213294U1 RU213294U1 RU2022115604U RU2022115604U RU213294U1 RU 213294 U1 RU213294 U1 RU 213294U1 RU 2022115604 U RU2022115604 U RU 2022115604U RU 2022115604 U RU2022115604 U RU 2022115604U RU 213294 U1 RU213294 U1 RU 213294U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- semiconductor
- converter
- infrared photodiode
- flow chamber
- gas concentration
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 39
- 230000001702 transmitter Effects 0.000 title 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 16
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 5
- 230000003287 optical Effects 0.000 claims abstract description 5
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 claims abstract description 4
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 22
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 3
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001273 butane Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Полезная модель относится к аналитической технике, а именно к средствам обнаружения отдельных компонентов газовых смесей и измерения их концентрации. Полупроводниковый преобразователь концентрации газов содержит платиновую нить накала 1, заключенную в полупроводниковую керамическую оболочку 2 и укрепленную между двумя металлическими стерженьками 3 и 4 для подключения к стабилизированному источнику электропитания 5, размещенными на диэлектрическом основании 6. Преобразователь размещен в проточной камере 7 с входным 8 и выходным 9 штуцерами и дополнительно содержит встроенный в стенку 10 проточной камеры инфракрасный фотодиод 11 с элементом 12, чувствительным к электромагнитному излучению с возможностью обеспечения оптического контакта между полупроводниковой керамической оболочкой и элементом инфракрасного фотодиода, выполненного с возможностью последовательного подключения к корректору начального уровня сигнала в выходной цепи инфракрасного фотодиода.The utility model relates to analytical technology, namely to means for detecting individual components of gas mixtures and measuring their concentration. The semiconductor gas concentration converter contains a platinum filament 1 enclosed in a semiconductor ceramic sheath 2 and fixed between two metal rods 3 and 4 for connection to a stabilized power supply 5, placed on a dielectric base 6. The converter is placed in a flow chamber 7 with an input 8 and an output 9 fittings and additionally contains an infrared photodiode 11 built into the wall 10 of the flow chamber with an element 12 sensitive to electromagnetic radiation with the ability to provide optical contact between the semiconductor ceramic shell and the infrared photodiode element, configured to be connected in series to the corrector of the initial signal level in the output circuit of the infrared photodiode.
Технический результат - увеличение чувствительности измерения концентрации полупроводниковым преобразователем. EFFECT: increased sensitivity of concentration measurement by a semiconductor converter.
Description
Полезная модель относится к аналитической технике, а именно к средствам обнаружения отдельных компонентов газовых смесей и измерения их концентрации.The utility model relates to analytical technology, namely to means for detecting individual components of gas mixtures and measuring their concentration.
Известен полупроводниковый преобразователь концентрации газов (Фарзане Н.Г., Илясов Л.В., Азим-Заде А.Ю. Автоматические детекторы газов и жидкостей. М.: Энергоатомиздат, 1983, стр. 32-34), содержащий тонкую пленку из полупроводникового материала, нанесенную на боросиликатную подложку, размещенную в проточной камере, и через платиновые контакты, включенную последовательно в цепь стабилизированного источника питания, и делитель напряжения, к которому подключен вольтметр. Рабочая температура преобразователя составляет 420°С. При протекании через проточную камеру анализируемого газа последний сорбируется на пленке и изменяет ее электрическое сопротивления, что вызывает изменение падения напряжения на делителе, которое измеряется вольтметром и служит мерой концентрации анализируемого газа.Known semiconductor gas concentration converter (Farzane N.G., Ilyasov L.V., Azim-Zade A.Yu. Automatic detectors of gases and liquids. M.: Energoatomizdat, 1983, pp. 32-34), containing a thin film of semiconductor material deposited on a borosilicate substrate placed in the flow chamber, and through platinum contacts connected in series to the circuit of a stabilized power source, and a voltage divider to which a voltmeter is connected. The operating temperature of the converter is 420°C. When the analyzed gas flows through the flow chamber, the latter is sorbed on the film and changes its electrical resistance, which causes a change in the voltage drop across the divider, which is measured by a voltmeter and serves as a measure of the concentration of the analyzed gas.
Недостатком такого полупроводникового преобразователя концентрации газов является его значительная инерционность (постоянная времени его может составлять несколько секунд).The disadvantage of such a semiconductor gas concentration converter is its significant inertia (its time constant can be several seconds).
Наиболее близким по технической сущности является полупроводниковый преобразователь концентрации газов (Паспорт на преобразователь 1111-1. Научно-производственное республиканское унитарное предприятия «Белгазтехника», 8 с.), содержащий платиновую нить накала, заключенную в полупроводниковую керамическую оболочку и укрепленную между двумя металлическими стерженьками для подключения к стабилизированному источнику электропитания, размещенными на диэлектрическом основании.The closest in technical essence is a semiconductor gas concentration converter (Passport for the converter 1111-1. Research and Production Republican Unitary Enterprise "Belgaztekhnika", 8 p.), containing a platinum filament enclosed in a semiconductor ceramic shell and reinforced between two metal rods for connection to a stabilized power supply, placed on a dielectric base.
Принцип действия такого полупроводникового преобразователя концентрации газов основан на увеличении проводимости полупроводниковой керамики, находящийся при температуре 400-450°С, в присутствии восстанавливающих газов, таких как метан или пропан.The principle of operation of such a semiconductor gas concentration converter is based on an increase in the conductivity of semiconductor ceramics, located at a temperature of 400-450 ° C, in the presence of reducing gases such as methane or propane.
Недостатком такого полупроводникового преобразователя концентрации газов является относительно низкая чувствительность.The disadvantage of such a semiconductor converter of gas concentration is the relatively low sensitivity.
Проблемой данной полезной модели является создание полупроводникового преобразователя концентрации, обладающей большей чувствительностью, чем преобразователи, принятые за прототип.The problem of this utility model is the creation of a semiconductor concentration transducer with greater sensitivity than the transducers adopted for the prototype.
Технический результат - увеличение чувствительности измерения концентрации полупроводниковым преобразователем.EFFECT: increased sensitivity of concentration measurement by a semiconductor converter.
Технический результат достигается тем, что полупроводниковый преобразователь концентрации газов, содержащий платиновую нить накала, заключенную в полупроводниковую керамическую оболочку и укрепленную между двумя металлическими стерженьками для подключения к стабилизированному источнику электропитания, размещенными на диэлектрическом основании, согласно полезной модели размещен в проточной камере с входным и выходным штуцерами и дополнительно содержит встроенный в стенку проточной камеры инфракрасный фотодиод с элементом, чувствительным к электромагнитному излучению, с возможностью обеспечения оптического контакта между полупроводниковой керамической оболочкой и элементом инфракрасного фотодиода, выполненного с возможностью последовательного подключения к корректору начального уровня сигнала в выходной цепи инфракрасного фотодиода.The technical result is achieved by the fact that a semiconductor gas concentration converter containing a platinum filament enclosed in a semiconductor ceramic sheath and reinforced between two metal rods for connection to a stabilized power source placed on a dielectric base, according to the utility model, is placed in a flow chamber with an input and output fittings and additionally contains an infrared photodiode built into the wall of the flow chamber with an element sensitive to electromagnetic radiation, with the possibility of providing optical contact between the semiconductor ceramic shell and the element of the infrared photodiode, configured to be connected in series to the corrector of the initial signal level in the output circuit of the infrared photodiode.
Такая конструкция полупроводникового преобразователя концентрации газов позволяет использовать дополнительный канал получения измерительной информации, а именно измерение изменений инфракрасного излучения полупроводниковой керамики, возникающее при ее взаимодействии с такими горючими газами, как метан, пропан, бутан и другие. Изменение инфракрасного излучения, по-видимому связано с частичным сгоранием названных газов на поверхности полупроводниковой керамики. Для измерения интенсивности инфракрасного излучения в предлагаемом полупроводниковом преобразователе, используется инфракрасный фотодиод, находящийся в оптическом контакте с поверхностью полупроводниковой керамики.This design of the semiconductor gas concentration converter allows the use of an additional channel for obtaining measurement information, namely, the measurement of changes in the infrared radiation of semiconductor ceramics that occurs when it interacts with combustible gases such as methane, propane, butane, and others. The change in infrared radiation is apparently associated with the partial combustion of these gases on the surface of semiconductor ceramics. To measure the intensity of infrared radiation in the proposed semiconductor converter, an infrared photodiode is used, which is in optical contact with the surface of semiconductor ceramics.
По сравнению с прототипом заявляемая конструкция имеет отличительную особенность в совокупности элементов и их взаимном расположении.Compared with the prototype, the inventive design has a distinctive feature in the totality of elements and their relative position.
Схема полупроводникового преобразователя концентрации газов, показана на фиг. 1.A schematic diagram of a semiconductor gas concentration converter is shown in Fig. one.
Полупроводниковый преобразователь концентрации газов содержит платиновую нить накала 1, заключенную в полупроводниковую керамическую оболочку 2 и укрепленную между двумя металлическими стерженьками 3 и 4 для подключения к стабилизированному источнику электропитания 5, размещенными на диэлектрическом основании 6. Преобразователь размещен в проточной камере 7 с входным 8 и выходным 9 штуцерами и дополнительно содержит, встроенный в стенку 10 проточной камеры инфракрасный фотодиод 11 с элементом 12, чувствительным к электромагнитному излучению, с возможностью обеспечения оптического контакта между полупроводниковой керамической оболочкой и элементом инфракрасного фотодиода, выполненного с возможностью последовательного подключения к корректору начального уровня сигнала 13 в выходной цепи инфракрасного фотодиода.The semiconductor gas concentration converter contains a
Работа полупроводникового преобразователя концентрации газов происходит следующим образом. Платиновая нить накала 1 нагревает полупроводниковую керамику до температуры 400-450°С электрическим током, поступающим от стабилизированного источника электропитания 5.The operation of a semiconductor gas concentration converter is as follows. The
Инфракрасное излучение от полупроводниковой керамики воспринимается чувствительным элементом 12 фотодиода 11. При этом в выходной цепи этого фотодиода возникает начальный сигнал напряжения, который с помощью корректора начального уровня сигнала 13 доводится до нулевого значения. Поток анализируемого газа, например воздуха, содержащего метан, водород или пропан, с постоянным объемным расходом протекает через входной штуцер 8 и проточную камеру 7. При взаимодействии одного из названных газов с поверхности полупроводниковой керамики увеличивается интенсивность ее инфракрасного излучения, что вызывает изменение (увеличение) напряжения выходной цепи инфракрасного фотодиода, а это изменение является сигналом полупроводникового преобразователя концентрации газов. Оно измеряется вольтметром.Infrared radiation from semiconductor ceramics is perceived by the
Путем экспериментальной проверки полупроводникового преобразователя концентрации газов, выполненного с использованием 1111-1 и фотодиода ФД265А, установлено, что он обладает на порядок большей чувствительностью, чем преобразователи, принятые за прототип.By experimental verification of a semiconductor gas concentration converter, made using 1111-1 and a FD265A photodiode, it was found that it has an order of magnitude greater sensitivity than the converters taken as a prototype.
Преимуществами полупроводникового преобразователя являетсяThe advantages of a semiconductor converter are
простота конструкции;simplicity of design;
генераторный выходной сигнал.generator output.
Полупроводниковый преобразователь концентрации газов может быть реализован на базе выпускаемых промышленностью преобразователи 1111-1, инфракрасного фотодиода и стандартной электроизмерительной аппаратуры.A semiconductor gas concentration converter can be implemented on the basis of commercially available 1111-1 converters, an infrared photodiode, and standard electrical measuring equipment.
Полупроводниковый преобразователь может найти применение в системах контроля концентрации взрывоопасных веществ в воздухе, а также в газовой хроматографии.The semiconductor converter can be used in systems for monitoring the concentration of explosive substances in the air, as well as in gas chromatography.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU213294U1 true RU213294U1 (en) | 2022-09-05 |
Family
ID=
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4661320A (en) * | 1983-08-12 | 1987-04-28 | Hochiki Corporation | Gas sensor |
RU204428U1 (en) * | 2021-02-25 | 2021-05-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверской государственный технический университет" | Infrared thermochemical gas detector |
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4661320A (en) * | 1983-08-12 | 1987-04-28 | Hochiki Corporation | Gas sensor |
RU204428U1 (en) * | 2021-02-25 | 2021-05-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверской государственный технический университет" | Infrared thermochemical gas detector |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Преобразователь полупроводниковый ПП-1. Паспорт 14-05.1.020.000ПС-ЛУб Белгазтехника. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7151260B2 (en) | Analyzer for measuring multiple gases | |
Xu et al. | A high-performance three-dimensional microheater-based catalytic gas sensor | |
RU213294U1 (en) | Semiconductor gas concentration transmitter | |
RU196334U1 (en) | IONIZATION THERMOCHEMICAL GAS DETECTOR | |
NO179689B (en) | Directly connected energy flow measuring device and method for measuring energy in a natural gas | |
RU2790275C1 (en) | Semiconductor gas and vapor concentration transmitter | |
NL9201845A (en) | Method for determining the calorific value of a gas and / or the Wobbe index of natural gas. | |
RU196305U1 (en) | THERMOCHEMICAL GAS ANALYZER | |
Liess | A new low-cost hydrogen sensor build with a thermopile IR detector adapted to measure thermal conductivity | |
RU102261U1 (en) | THERMOCHEMICAL DETECTOR | |
IL48045A (en) | Method and apparatus for detecting the presence of alcohol and measuring its concentration | |
RU184021U1 (en) | THERMOCHEMICAL GAS DETECTOR | |
CN212008295U (en) | Infrared thermal conductivity gas sensor | |
US3435678A (en) | Apparatus for flow monitoring | |
RU213351U1 (en) | THERMOCHEMICAL GAS DETECTOR | |
Lam et al. | An Investigation of the Signal Obtained from a Flame Infrared Emission (FIRE) Detector | |
RU2740737C1 (en) | Cascade semiconductor detector for gas chromatography | |
RU2608979C2 (en) | Gas analyzer | |
RU2571454C1 (en) | Thermochemical detector for gas chromatography | |
RU197139U1 (en) | THERMOCHEMICAL GAS DETECTOR | |
CN217359696U (en) | Heat transfer power detection device applied to measurement of mixed gas heat conductivity coefficient | |
RU2206083C1 (en) | Sensor of carbon monoxide | |
Kucharski et al. | Calibration system for breath-alcohol analysers | |
SU1061023A1 (en) | Device for gas and vapour analysis | |
RU75052U1 (en) | THERMOANEMOMETRIC SENSOR |