Описаны принцип действия и особенности работы флуоресцентного газоанализатора (ГА) диоксида серы (мод. 667ФФ 05) и хемилюминесцентного ГА оксидов азота (мод. 645ХЛ 10), предназначенных для автоматического мониторинга загрязнения атмосферного воздуха. Проведен анализ электронной элементной базы, примененной в описанных газоанализаторах.

In articIe is described action principle and facilities of fluorescent sulphur dioxide gas analyzer (mod.667FF05) and chemiluminiscent nitrogen oxides gas analyzer (mod. 645ХЛ10), destined for automatic monitoring of ambient air contamination. Analysis of electronic element base aplying in the described gas analyzer is conducted.

Проведен анализ существующих многокомпонентных газоанализаторов индивидуального пользования для контроля воздушной среды промышленных предприятий. Показана их структура, обоснован выбор электро- и термохимических сенсоров для создания сенсорных модулей. Обсуждены перспективы развития газоанализаторов такого типа.

Проаналізовано сучасний стан сенсорів газу. Розкрито особливості побудови мікроелектронних сенсорів газу з частотним виходом на основі реактивних властивостей транзисторних структур з від'ємним опором. Розглянуто принципи побудови, електричні схеми та результати експериментальних досліджень основних параметрів мікроелектронних сенсорів газу.

Проанализировано современное состояние сенсоров газа. Раскрыты особенности построения микроэлектронных сенсоров газа с частотным выходом на основе реактивных свойств транзисторных структур с отрицательным сопротивлением. Рассмотрены принципы построения, электрические схемы и результаты экспериментальных исследований основных параметров микроэлектронных сенсоров газа.

Розроблено комп'ютерно-хроматографічну систему для виявлення бенз[а]пирену в повітрі. Дана система складається з устаткування для високоефективної рідинної хроматографії, керування яким здійснює комп'ютер за допомогою виконавчих механізмів. Розглянуто принципи щодо реалізації взаємозв'язків між модулями системи, фракціонування концентрату проби повітря й обробки результатів виявлення бенз[а]пирену.

Ключ. слова: гетероструктура, отклик, газовая чувствительность, вторая производная вольтамперной характеристики, сенсор
Індекс рубрикатора НБУВ: Ж360.6-1с + Ж109.5-51-03

Рубрики:

Визначання компонентів газових сумішей

Шифр НБУВ: Ж72631 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Розглянуто варіанти лінеаризації вихідного сигналу багатоканальних інфрачервоних газоаналізаторів, що використовуються для еколого-технологічного контролю. Подано функціональну схему розробленого газоаналізатора з мікропроцесорним пристроєм. Наведено алгоритм обробки вимірювальної інформації в мікропроцесорі та надано його структурну схему.

Предложена новая концепция оценки отклика оптического сенсора на воздействие молекул-аналитов (МА) - численный анализ RGB (red, green, blue) компонент света, отраженного от интерференционно окрашенной пленки, которая является объемно-пористым сорбентом. Физически смоделирована система кремний - пленка каликсарена (ПК) в предположении, что адсорбция изменяет либо толщину, либо показатель преломления (ПП). Установлены оптимальные толщины ПК, что использовано при практической реализации подхода. Продемонстрировано, что воздействие одних МА приводит к увеличению толщины, а других - к увеличению ПП, что предоставляет новые возможности для распознавания химического образа.

С помощью многоэлементного интерференционного калориметрического газового сенсора исследованы газочувствительные, селективные и регенеративные свойства пленок трет-бутил-каликс[5,6,8]аренов и трет-бутил-тиакаликс[4]арена к ряду органических аналитов. Установлено, что пленки разных типов каликсаренов обладают существенно различной чувствительностью к используемому набору аналитов, что можно использовать для создания оптоэлектронной калориметрической системы распознавания химических образов органических веществ. Показано, что пленки каликсаренов имеют хорошую воспроизводимость реакций и высокие регенеративные качества после воздействия паров разных органических веществ в широком диапазоне концентраций. Предложен новый метод обработки интерференционных цветных изображений пленок, состоящий в анализе пространства угловых положений вектора цвета. Такой подход позволяет улучшить метрологические характеристики колориметрического газового сенсора путем значительного ослабления влияния таких факторов как нестабильность источника света, воздействие электромагнитных полей и шумов в каналах передачи данных.

Розглянуто хімічні сенсори, які є важливим елементом сучасних ресурсозберігаючих технологій і комплексних заходів із охорони навколишнього середовища. Серед них найпоширеніші - амперометричні сенсори, які, крім дешевизни, відрізняються зручним для реєстрації струмовим сигналом і стійкістю до перевантажень й отруєнь. Один із напрямів їх вдосконалення - скорочення тривалості встановлення достовірного струмового сигналу, яка визначається часом перехідних процесів в електрохімічній системі сенсора. Важливою складовою цих процесів є нестаціонарний масообмін між конструкційними матеріалами дифузійного опору сенсора та газовою фазою на шляху дифузії визначуваного компонента з аналізованого повітряного середовища до поверхні робочого електрода. Показано, що значне скорочення часу встановлення стаціонарного стану досягається виготовленням дифузійних опорів із титану та фторопласту, а також використанням озонування конструкційних елементів дифузійних опорів перед їх монтажем у сенсори.

Разработан прибор контроля газа, обеспечивающий автоматический контроль содержания взрывоопасного газа в воздухе. Для испытания прибора создан поверочный стенд. Предложена модель физических процессов, которая позволила оптимизировать работу стенда и разработать необходимое программное обеспечение.

Досліджено автоматизовані газоаналітичні прилади за екстремальних умов експлуатації. Розроблено структурні схеми та математичні моделі газоаналізаторів (ГА) та газоаналітичних систем (ГАС), вихідні сигнали яких є неінформативними до дестабілізованих факторів. Подано схеми корекції впливу неінформативних параметрів. Наведено розрахункові методики проектування інфрачервоних, хемілюмінесцентних і полум'яно-іонізаційних ГА. Запропоновано новий спосіб градуювання ГА та стенд для їх метрологічної атестації.

  Скачати повний текст

Розроблено електрохімічний дозатор озоноповітряної суміші. Досліджено механізм та кінетику адсорбції та розкладання озону на каталітично активних електродах у системі з твердим протонним електролітом. Показано, що розкладання озону відбувається за електрохімічним механізмом за участю спряжених реакцій його відновлення та окиснення води. Створено газодифузійний електрод на основі пористого титану без застосування дорогоцінних металів зі сталою функцією відгуку потенціалу від активності компонентів матричного електроліту на основі броміду літію, які утворюються під дією озону або діоксиду нітрогену. Теоретично обгрунтовано та практично реалізовано сенсор озону гальванічного типу, що базується на явищі відновлення брому на індикаторному електроді з титану та наявності на допоміжному електроді анодної реакції з утворенням протонів. Проведено оптимізацію сенсорів озону та діоксиду нітрогену. За часом відгуку, роздільною здатністю, діапазоном вимірювань, селективністю та терміном служби розроблені сенсори переважають відомі аналоги, що доведено польовими випробуваннями.

Проаналізовано існуючі перетворювачі концентрації газу та обгрунтовано переваги перетворювачів концентрації газу з частотним виходом щодо існуючих перетворювачів. Розроблено математичну модель резистивного газочутливого напівпровідникового елемента на основі оксидів металів. На базі математичних моделей мікроелектронних частотних перетворювачів концентрації газу одержано аналітичні залежності вольт-амперних характеристик перетворювачів, залежність повного вихідного опору від електричних параметрів живлення, функції перетворення та рівняння чутливості. Розроблено частотні мікроелектронні перетворювачі концентрації газу на базі двох біполярних транзисторних структур і МДН-транзистора з пасивним та активним індуктивними елементами. Проведено метрологічну оцінку похибок вимірювання концентрації газу та розроблено пакет прикладних програм для моделювання та розрахунків характеристик розроблених мікроелектронних частотних перетворювачів концентрації газу.

Уперше запропоновано метод розпізнавання сигналів мультисенсорів газів на базі імпульсної нейронної мережі, який за рахунок відсутності попереднього перетворення сигналів мультисенсорів у вектор ознак і одержання результату розпізнавання не пізніше моменту закінчення сигналів мультисенсорів газів дозволяє підвищити швидкодію процесу розпізнавання цих сигналів. Модифіковано структуру імпульсної нейронної мережі за допомогою запропонованих інтернейронів на основі біспін-приладів, які формують збуджувальні та гальмівні імпульси однієї полярності. Виявлено, що модифікована структура імпульсної нейронної мережі у порівнянні з існуючою є більш простою, оскільки має меншу кількість нейронів і той же рівень розпізнавальної здатності. Удосконалено математичну модель імпульсного нейрона на біспін-приладі, яка за рахунок введення в неї таких додактових параметрів як період абсолютної рефрактерності та струм витоку (з підкладки через замикальний контакт біспін-приладу), має більшу адекватність біологічному нейрону та формальному імпульсному LIF-нейрону. Удосконалено метод навчання імпульсної нейронної мережі, заснований на правилі навчання Хебба, який за рахунок зменшення кількості коригованих синапсів (підстроюються лише синапси вихідних нейронів, а не всіх нейронів мережі) та використання апаратного навчання в процесі реалізації синапсів імпульсної нейронної мережі на основі просторово-часових модуляторів світла, а також внаслідок відмови від складних обчилювальних процедур знаходження коригувальних величин для ваг зв'язків дозволяє спростити процедуру навчання.

Уперше за допомогою методу нульового градієнта та функції Дірака розв'язано систему рівнянь Больцмана, яка описує процес руху парамагнітного газу у термомагнітному полі. Виявлено, що незважаючи на незначну швидкість переміщення газової суміші, характер її руху не є ламінарним. Установлено основну причину виникнення нелінійності статичної характеристики термомагнітного газоаналізатора - "роторний" ефект. Розроблено математичну модель чутливого елемента даного газоаналізатора з урахуванням "роторного" ефекту, що дало змогу запропонувати сумарно-різницевий метод обробки вимірювальних сигналів, який суттєво розширює діапазон вимірювання інформаційних параметрів. Здійснено дослідження впливу конструктивних параметрів перегородок, розташованих у зоні максимального термомагнітного поля, на зменшення "роторного" ефекту, за результатами якого є можливим зменшення нелінійності статичної характеристики термомагнітного газоаналізатора. З використанням двоканальної вимірювальної схеми модифіковано термомагнітний метод контролю концентрації кисню в АГС, що дозволяє удвічі підвищити чутливість, на 60 % зменшити похибку вимірювання та підвищити вірогідність контролю.

  Скачати повний текст

Розглянуто метод розпізнання сигналів мультисенсорів газів на основі імпульсної нейронної мережі, метод навчання цієї мережі, а також принципи побудови архітектури мережі. Описано технічну реалізацію та математичні моделі імпульсних нейронних елементів на біспін-прикладі, варіант технічної реалізації всієї мережі на оптоелектронній елементній базі. Наведено результати експериментальних досліджень нейронних елементів і комп'ютерного моделювання процесу розпізнання. Встановлено, що розглянуті методи та засоби відрізняються від відомих підвищеною швидкодією (можливе навіть розпізнання з передбаченням).

Представлено волоконно-оптичний газоаналізатор, який використовує принцип диференціального оптичного поглинання в діапазоні різних довжин хвиль залежно від параметрів використаних компонентів. Результати проведених розрахунків показують, що даний волоконно-оптичний газоаналізатор може бути використаний для вимірювання концентрації газів, наприклад, таких як метан. Наведено переваги даного волоконно-оптичного газоаналізатора у порівнянні з існуючими оптичними.

Проаналізовано основні джерела викидів оксиду вуглецю в атмосферу. Проведено порівняльний аналіз декількох моделей електрохімічних газоаналізаторів. Описано особливості побудови та експлуатації автоматичного ГА оксиду вуглецю 621ЕХ 20.