шар діелектрика 6, а потім напилюв шар паладію 5. Ця структура являє собою конденсатор ємністю С, Для оптимальних умов роботи сенсор підігрівається джерелом напруги Е до температури 100-140 за допомогою мініатюрного резистивного нагрівача (1-3). Температура вимірюється терморезистором 4 і підтримується електронним блоком приладу з похибкою ± 0,03 ° С.
На рис.6, 2 наведена С (U) -характеристика сенсора, вона істотно не лінійна. Фізико-хімічний принцип дії сенсора полягає в наступному. Молекули H 2 S, потрапляючи з атмосфери на поверхню паладію, змінюють ємність конденсатора, при цьому С (U) -характеристика зміщується вліво, як показано пунктирною кривою. При підтримці на конденсаторі постійної напруги зміщення U CM ємність змінюється на С. Ця зміна можна перетворити, наприклад, в частоту електронним блоком приладу.
Рісунок.6,2. С (U) -характеристика МДП-сенсора (А - робоча точка]
На рис.6, 3а, схематично зображено динамічна характеристика сенсора: залежність С від часу при подачі прямокутного імпульсу концентрації К. Величина характеризує швидкість відгуку сенсора, - релаксацію при видаленні H 2 S. Для концентрацій порядку 0 , 1 ppm становить 3-5 хв, що визначається дифузійними І сорбційними процесами в самому сенсорі і в камора, що містить сенсор. На рис. 3, б схематично показана статична характеристика сенсора: залежність С від концентрації газу. Вид її аналогічний для всіх газів, відмінність полягає лише в концентрації, вище якої спостерігається насичення. В області концентрацій менше 10 ppm вона завжди лінійна.
Рісунок.6,3. Динамічна (а) і статична (б) характеристики сенсора
Відомо, що МДП-сенсори мають дуже високою чутливістю до ряду газів і тому, здавалося б. повинні використовуватися а газоаналізаторах. Однак вкоренилася думка, що йому завжди властиві нестабільність і не відтворюваність характеристик. Всупереч цій думці, практично всі згадувані в науковій літературі Недоліки МДП-сенсорів вдалося подолати за допомогою спеціально розробленої лазерної технології виготовлення і при цьому зберегти їх високу чутливість. За своєю фізико-хімічною природою МДП-сенсори неселективні. Вони відчувають наступні гази: Н 2, H 2 S, NО 2, NH 3, СО та ін. (у різному ступені в залежності від технології виготовлення). Проблема селективності була вирішена авторами за допомогою двоканальної схеми відбору газової проби.
Структурна схема газоаналізатора показана на ріс.6,4. Досліджувана проба газу прокачується побудником витрати поперемінно через фільтри Ф1, Ф2 і чутливий елемент ЧЕ. Потік газу через фільтри перемикається електромагнітним клапаном. Сигнал з ЧЕ перетвориться електронним блоком, який пов'язаний зі спеціальним процесором. Результат вимірювань висвічується на індикаторі.
Малюнок. 6,4. Структурна схема газоаналізатора: Ф1, Ф2 фільтри; Кл - клапан; ЧЕ - чутливий елемент (МДП-сенсор); ПР - побудник витрати
Ідея двоканального відбору проби полягає в наступному. Пропонований сенсор відчуває в основному три газу: H 2 S, NО 2 і Н 2; співвідношення їх чутливостей приблизно 100: 10: 1. Тому при вимірюванні малих концентрацій H 2 S присутність супутніх в атмосфері NО 2 і Н 2 може спотворювати результати. Більш того, на тлі впливу супутніх газів або змінюються зовнішніх умов не вдається помітити реакцію на дуже малі концентрації H 2 S. У зв'язку з цим матеріали фільтрів підібрані так, щоб N0 2, Н 2, волога та ін. Або однаково пропускалися, або однаково поглиналися фільтрами, a H 2 S добре пропускав один фільтр і добре поглинав інший фільтр. Тоді, віднімаючи показання приладу, отримані при почергової роботі каналів, отримуємо сигнал тільки від H 2 S. Таким чином, датчик стає селективним по відношенню до H 2 S. Операції перемикання каналів і отримання різницевого сигналу здійснює процесор. На індикаторі приладу один раз в 2 хвилини висвічується різниця показань по каналах, яка пропорційна концентрації H 2 S. Коефіцієнт пропорційності встановлюється при калібруванні приладу по атестованому джерелу мікроконцентрації H 2 S.
Метрологічні характеристики газоаналізатора. Для МДП-сенсора були визначені чутливості S до H 2 S, NO 2, Н 2 і вологості в одноканальному режимі роботи приладу (без фільтрів) Для цього у випадку H 2 S на вхід ЧЕ (див. Рис. 4) під'єднували термостат (30 ) з джерелом микроконцентраций продуктивністю 0,35 мкг/хв, виготовленим в ФГУП ВНИИМ ім. Д. І. Менделєєва raquo ;. Витрата проби становив 0,5 л/хв, через термостат прокачували звичайний кімнатне повітря. Аналогічно проводили калібрування по NO 2. Продуктивність джерела становила 7 мкг/хв. При визначенні чутливості до Н 2 через сенсор прокачували суміш повітря - Н 2 з концентрацією Н 2 квітня ppm. При визначенні впливу волого...
