Главная / Каталог

Контроль качества сгорания топлива

Пневматический газоанализатор, разработанный Люфтом , работает без вспомогательного газа; в приборе использован вра​щающийся магнит и конденсаторный микрофон, аналогичный при​меняемым в инфракрасных газоанализаторах. Однако подробные сведения о нем здесь не приведены, так как он не нашел практиче​ского применения в ФРГ.

Использование полупроводниковых чувствительных элементов

Обратимая хемосорбция активных газов на поверхности оксидов полупроводниковых металлов и халькогенидов изменяет их про​водимость. На этом явлении основана работа газочувствтель​ных элементов. Особенно чувствительны в этом отношении оксиды полупроводниковых металлов.

Изменения проводимости в полупроводниковых элементах обусловлены прежде всего изменением концентрации электронов в зоне проводимости (или дырок в валентной зоне) в результате обмена зарядами с адсорбированными частицами газовой фазы. Именно поэтому материалы на основе полупроводниковых элемен​тов представляют интерес для изготовления на их основе газочувствительных элементов.

Для газочувствительных элементов на основе полупровод​ников характерны высокая чувствительность, надежность, не​большая потребляемая мощность, низкая стоимость, малые га​бариты и масса. Кроме того, во многих случаях требуется неза​висимость показаний газоанализатора от влияния вибрации и пространственного расположения, что также характерно для газо​анализаторов с полупроводниковыми чувствительными элемен​тами (ППЧЭ). Немаловажным является и то, что изменения концентрации определяемого компонента пробы АГС преобра​зуются непосредственно в электрический сигнал.

В зависимости от технологии изготовления ППЧЭ подразде​ляются на две группы: керамические и пленочные (тонко- и тол​стопленочные). В керамических ППЧЭ в качестве оксидов металлов используют SnO2, ZnO, Fe2O3, CuO, In2O3, TiO2, V2O5 Поро​шок оксида металла смешивают со связующим материалом (цел​люлозой, алкидами) до образования пасты, затем наносят между двумя проволочными электродами и обжигают на воздухе при температуре 1073—1273 К . В отличие от обычной керамики создается пористая структура, так как необходимо значительно увеличить поверхность, контактирующую с газом. Электроды представляют собой'проволочные спирали из чистых платины и палладия или сплавов палладий — иридий, иридий — платина, л родий — платина.

На основе оксидов ZrO2, CoO, ТiO2 созданы керамические чувствительные элементы для определения концентрации молеку​лярного кислорода в газовых смесях.

Оксиды металлов, используемые в датчиках газового состава, могут иметь p-проводимость (например, ZnO, TiO2, SnO2) и р-проводимость (например, МЮ, Сг2Оз, МоО).

Газы-окислители — кислород, хлор, бром,— являющиеся ак​цепторами электронов, взаимодействуют с центрами примесной электропроводности полупроводника n-типа, что уменьшает электропроводность этого оксидного полупроводника.

При адсорбции газов-восстановвтелей (например, водорода, монооксида углерода), являющихся донорами электронов, увели​чивается электропроводность полупроводниковых оксидов n-типа. Электропроводность полупроводниковых оксидов p-типа при ад​сорбции тех же компонентов изменяется противоположным образом.

Электропроводность керамических газочувствительных элемен​тов зависит как от парциального давления определяемого компо​нента, так и от температуры, при которой работают ЧЭ. Поэтомунеобходимые чувствительность и избирательность достигаютсявыбором металлов, их сплавов или их оксидов, легированием с помощью каталитических добавок (благородных и неблагородных металлов, их оксидов), выбором рабочих температур ЧЭ. Чаще применяют ППЧЭ с подогревом (при температуре 50 — 500 °С в зависимости от материала ЧЭ и компонента газовой смеси, на которую ЧЭ предназначен реагировать), реже — без подогрева .

Основными трудностями в технологии ППЧЭ являются необходимость обеспечения избирательности по отношению к определяемому компоненту, большой разброс (около одного порядка ) значений сопротивлений ЧЭ, сравнительно высокая погреш​ность измерения (несколько процентов), низкая производи​тельность при изготовлении ЧЭ, высокая стоимость, большая потребляемая мощность. Избирательность улучшают оптималь​ным подбором основного материала. Однако остальные недостат​ки разрешить довольно сложно.

Положительным качеством полупроводниковых керамических газочувствительных элементов является использование порошков оксидов высокой чистоты с заданным размером частиц.