Многокомпонентный газоанализатор с полупроводниковым датчиком

• Автор: Анищенко, Юлия Владимировна
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 155 с. : ил.

Оглавление
Введение

1. Обзор состояния газоаналитического оборудования для контроля ■

загрязнения воздуха

1.1. Методы газового анализа и их применение для оценки состояния

окружающей среды

1.2. Приборная реализация методов анализа состава газовых смесей

1.3. Способы снижения погрешностей метода измерения

1.4. Выбор датчика для создания газоанализатора

1.5. Методы повышения избирательности измерения состава газовых

смесей полупроводниковыми датчиками

1.6. Выводы по 1 главе
2. Описание принципа действия полупроводниковых датчиков
2.1. Механизм возникновения электропроводности в
полупроводниковом материале 3
2.2. Процессы на поверхности полупроводниковых материалов
2.2.1. Адсорбция молекул газа на поверхности полупроводника
2.2.2. Взаимодействие газовых молекул с поверхностью
полупроводника
2.2.2.1. Поверхностные реакции с газами-окислителями
2.2.2.2. Поверхностные реакции с газами-восстановителями
2.3. Выводы по 2 главе
3. Разработка математической модели полупроводникового датчика
для анализа состава газовых смесей
3.1. Математическая модель датчика при воздействии одного газа
3.2. Математическая модель датчика при воздействии двух газов
3.3. Экспериментальное нахождение параметров разработанной
математической модели

Описание стадии приготовления газовых смесей
Исследование полупроводниковых датчиков и выбор пригодных
для анализа многокомпонентных смесей
Получение параметров математической модели на примере
датчика '1X38-3
Выводы по главе
Способ снижения влияния неизмеряемых компонентов газовой
смеси на результаты измерений
Обзор методов снижения погрешностей измерения
полупроводниковыми газовыми датчиками
Использование синхронного детектирования для снижения
инструментальных погрешностей
Применение синхронного детектирования для снижения погрешностей, возникающих при анализе состава газовых смесей
Выводы по главе
Разработка газоанализатора с полупроводниковым датчиком и
результаты его испытаний
Описание конструкции макета газоанализатора
Разработка схемы оборудования для реализации алгоритма
Алгоритм работы разработанной установки
Интерфейс программы управления работой полупроводникового
датчика
Результаты испытаний макета прибора
Снижение влияния температуры окружающей среды на
результаты измерений
Выводы по 5 главе
Заключение

Библиографический список
Приложения
Приложение 1. Сравнение экспериментальных данных с разработанными математическими моделями
Приложение 2. Схема электрическая принципиальная устройства определения состава газовой смеси
Приложение 3. Текст программы управления работой микроконтроллера
Приложение 4. Договор на выполнения НИОКР «Разработка газоанализатора для контроля качества атмосферного воздуха», 154 Приложение 5. Акт о внедрении опытного образца полупроводникового газоанализатора.

многокомпонентных газовых смесей, возможно несколькими способами. Наиболее полно отвечает сформулированным в первом выводе требованиям способ, при котором выходной- сигнал датчика является функцией не только состава анализируемой смеси, но и какого-либо периодически изменяющегося параметра.
3. Датчик для одновременного измерения концентраций нескольких газов, отвечающий требованиям первого вывода, должен соответствовать следующим положениям:
- датчик должен реагировать на все типы подлежащих анализу газов;
- чувствительность датчика к газам должна зависеть от какого-либо регулируемого параметра, которым можно целенаправленно управлять;
- при изменении регулируемого параметра чувствительность датчика к разным газам должна изменяться линейно независимо.
4. Наиболее полно выше сформулированным выводам соответствует полупроводниковый газовый датчик. Регулируемым параметром, который можно изменять для повышения избирательности измерения, является температура нагрева чувствительного элемента датчика.
5. На основе полупроводникового метода возможно создание простого и недорогого газоанализатора, позволяющего с помощью одного датчика измерять концентрации несколько газов.
Выше изложенное позволяет сделать вывод об актуальности выбранной темы исследования и разделить всю работу на следующие части:
1. Описание принципа действия полупроводниковых датчиков.
2. Составление математических моделей зависимости выходного сигнала полупроводникового датчика от температуры нагрева его чувствительного слоя и концентрации анализируемых газов.
3. Разработка способа снижения влияния неизмеряемых компонентов газовой смеси на результаты измерений.
4. Экспериментальные исследования эффективности предложенных технических решений.