Термокондуктометрическое устройство контроля утечек потенциально опасных газов на основе полевых транзисторов

• Автор: Веряскина, Ольга Борисовна
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 193 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Анализ состояния проблемы и формулировка задач исследования
1.1. Обзор методов и средств контроля герметичности технологического оборудования и коммуникаций
1.1.1. Способы контроля герметичности
1.1.2. Методы, применяемые в газоаналитических и течеискательных средствах контроля, состояния технологического оборудования
1.1.3. Анализ возможности применения термокондуктометрического метода детектирования в области контроля герметичности тех'й'сОТогического оборудования . '*
1.1.3.1. Пути повышения чувствительности ДТП
1.1.3.2. Пути повышения избирательности ДТП
1.2. Применение полупроводниковых структур в качестве первичных преобразователей утечки технологических газов
1.3. Система алгоритмов обработки дефектоскопического сигнала
1. 4 Постановка задач исследования
1 - ) /.
Выводы . '
Глава 2. Теоретические исследования процессов детектирования утечек многогазовым течеискательным устройством
2.1. Определение теплопроводности бинарных и псевдобинарных смесей
'2.2. Математическое моделирование газодинамического процесса формирования поля концентраций утечек технологических газов
2.3. Физическая модель полевого транзистора, применяемого в качестве полупроводникового чувствительного элемента детектора по теплопроводности

2.3.1. Механизм формирования выходного сигнала ПТУП
2.3.2. Моделирование поверхностных и объемных процессов в датчике и определение информативного параметра
2.3.3. Процесс взаимодействия пробного вещества с ПТУП 2.4-, Математическое описание процесса детектирования утечек
2.5. Системно-структурный анализ процесса поиска утечек автоматизированной системой на основе термокондуктометрического метода
2.5.1. Структурная модель процесса автоматизированного
поиска утечек
2.5.2. Определение передаточных звеньев. Расчет настроек регуляторов
2.6. Алгоритм автоматизированной обработки дефектоскопической информации.
Выводы
Глава 3. Экспериментальные исследования универсального течеискательного устройства с полупроводниковыми чувствительными элементами
3.1. Экспериментальное сравнение различных типов термокондуктометрических датчиков
3-. 1.1. Экспериментальная установка и методика проведения исследований
3.1.2. Статические и динамические характеристики датчиков
3.1.3. Результаты проведенных исследований
3.2. Экспериментальное исследование физических процессов, происходящих в чувствительном элементе
3.3. Исследование статических и динамических характеристик ПТУП
3.3.1. Особенности конструкции экспериментальной установки и методика проведения исследования
3.3.2. Выбор режима работы чувствительного элемента с учетом влияния приложенных напряжений на его параметры

3.3.3. Влияние скорости прокачки смеси через канал с ПТУП и скорости перемещения датчика по поверхности объекта контроля на чувствительность и динамические характеристики прибора
3.4. Обеспечение достоверности экспериментальных исследований. Метрологическая оценка результатов экспериментов Выводы
Глава 4. Разработка и создание течеискательных систем и утройств на базе детектора по теплопроводности
4.1. Методика инженерного расчета
термокондуктометрических автоматизированных средств контроля состояния технологического оборудования и коммуникаций
4.2.Портативное универсальное течеискательное устройство
4.2.1.Конструктивное решение и принцип действия
4.2.2.Результаты промышленных испытаний
4.3.Системы контроля герметичности на основе датчиков с ПТУП
4.3.1. Автоматизированная система поиска течей
4.3.2. Многоканальная система определения негерметичности оборудования, коммуникаций и разъемных соединений
4.3.3. Обеспечение взрывобезопасности течеискательных устройств. Выбор источников электро- и пневмопитания датчика для различных областей применения
4.4.Программа обработки дефектроскопической информации термокондуктометрического течеискательного устройства
4.5.Перспективы использования течеискательных устройств на основе полупроводниковых чувствительных элементов в
течеискании и экомониторинге Выводы Заключение Литература

Указанные полупроводниковые приборы на р-п переходах относятся к активным датчикам. Их выходной сигнал зависит от процессов, происходящих в структуре при наличии пробного газа, а не обусловлен геометрией и размерами элементов датчика, либо электрическими свойствами его материала, как это было характерно для пассивных датчиков (нити, таблетки, терморезисторов и т.п.).
Рассмотренные полупроводниковые приборы могут удовлетворять требованиям, предъявляемым к датчикам; многие их параметры обладают высокой чувствительностью к температурным изменениям, идентичностью характеристик разных образцов, стабильностью термометрических параметров, малыми габаритами и инерционностью; высокой вибро- и удароустойчивостью; низкой стоимостью и технологичностью изготовления (особенно при применении серийных элементов).
Основные критерии выбора датчика для
термокондуктометрического течеискательного устройства:
• высокая чувствительность на температурные колебания, вызванные изменением теплопроводности среды, при низком уровне шума Датчика,
• быстродействие,
• линейная температурная характеристика,
• как можно более низкая оптимальная рабочая температура нагрева чувствительного элемента, что особенно важно при работе прибора в помещении с обращающимися взрыво- и пожароопасными веществами.
Исторически сложилось так, что первым параметром диодов и транзисторов, на который обратили внимание с точки зрения его температурных изменений является обратный ток этих приборов. Однако выяснилось, что несмотря на высокую чувствительность, его использование не позволяет получать необходимую точность измерения, так как характеристики обратных токов являются нелинейными и не обладают идентичностью из-за большого количества составляющих, причем каждая из них имеет свою температурную зависимость.