ментов на исследовательских реакторах, когда необходимы измерение и регистрация десятков различных параметров с автоматизированным анализом и представлением результатов в режиме реального времени.
Созданные модули отличаются низкой погрешностью измерений АЦП, универсальной аналоговой частью, позволяющей использовать однотипный модуль для приема сигналов различных датчиков, высокой степенью подавления электромагнитных шумов и наводок, неизбежно присутствующих в условиях реакторных помещений, и позволяют создавать территориально-рас-пределенные ИИС, максимально приближая измерительные модули к источникам сигналов.
Открытая архитектура построения системы позволяет, при необходимости, наращивать номенклатуру модулей, а также добавлять функции управления элементами экспериментального оборудования по заданным моделям с учетом расширения видов испытаний и объектов исследований.
Простота замены ПО, встроенного в энергонезависимое запоминающее устройство модуля, позволяет осуществлять гибкую информационную поддержку специфических внутриреакторных датчиков (детекторов), необходимость в которых нередко возникает при проведении экспериментов (микротермопары с нестандартными градуировками, высокотемпературные специализированные датчики давления и т. д.).
Универсальные модули сопряжения датчиков внутриреакторных измерений УМС1 применяются в экспериментах на исследовательских ядерных реакторах ФГУП «ГНЦ РФ НИИАР», а также могут быть использованы для решения широкого круга задач, связанных с автоматизацией в промышленности и научных исследованиях.
ЛИТЕРАТУРА
1. Сулаберидзе В.Ш. Средства контроля условий испытаний материалов в экспериментах на иссле довательских реакторах и в защитных камерах. ГНЦ РФ НИИАР, г. Димит-ровград, 1997.
2. ADAM 4000 Series User's Manual, 1997.
3. www.prosoft.ru
Владимир Шалвович Сулаберидзе — д-р техн. наук, акад. МА РФ, директор Отделения реакторных методов исследования (ОРМИ) ФГУП «Государственного научного центра Российской Федерации НИИ атомных реакторов» (ФГУП «ГНЦ РФ НИИАР»);
Сергей Борисович Троицкий — вед. инженер ОРМИ;
Андрей Михайлович Мокеичев — вед. инженер ОРМИ;
Юрий Николаевич Корчков — инженер ОРМИ. в (84235) 6-54-21
E-mail:sula@niiar.ru, www.niiar.ru □
УДК 681.586'33
ДАТЧИКИ ГАЗА ФИРМЫ "FIGARO"
Н.О. Игнатьева
Рассмотрены датчики газа фирмы "Figaro", пре дназначенные для определения наличия и концентрации различных газов: углеводородов, кислорода, углекислого, угарного и других газов, и летучих примесей. Описаны принцип действия и устройство датчиков, особенности и област ь их применения; приведены основные техни ческие характеристики.
Фирма "Figaro Engineering Inc." (Япония) является одним из мировых лидеров по производству датчиков детектирования и определения концентрации газов и газовых примесей в составе воздуха. Весь производственный процесс, включающий разработку новых типов датчиков, их изготовление и тестирование, имеет международный сертификат качества IS09001, который гарантирует потребителям хорошие технические параметры датчиков, а также их надежность и стабильность в эксплуатации. Объем производимой продукции Figaro на сегодняшний день составляет 1 млн. датчиков в месяц. Среди потребителей датчиков Figaro — такие известные мировые компании как BMW, "Mitsubishi Heavy Industries", "General Motors", "Daikin" и др.
Первое место по потреблению датчиков Figaro среди сегментов мирового рынка (более 40 % от объема продаж) занимают бытовые детекторы утечки природного газа в домах, оборудованных газовыми плитами или газовыми системами отопления. В Японии обяза-
тельное требование наличия подобных устройств закреплено законодательно в целях обеспечения безопасности населения. И хотя в России принятие таких законодательных актов даже не планируется, тем не менее вопрос обеспечения безопасности жилищ особенно актуален в нашей стране в связи с распространенностью газа в быту и участившимися в последние годы случаями утечки и взрывов газа в разных регионах России. Второе место по потреблению датчиков Figaro (-20 %) занимает производство воздухоочистителей, кондиционеров и систем вентиляции помещений. На третьем месте (15 %) — приложения автомобильной электроники, такие как системы кондиционирования и климат-контроль салона, детекторы взрывоопасных газов для газовых двигателей и др. Это направление также представляется перспективным для российского рынка. Более подробно области применения датчиков Figaro приведены в табл. 1.
Области применения датчиков Figaro
Назначение Модели Товары массового потребления Промышленные изделия
Детекторы взрывоопасных газов метан пропан водород другие TGS842, TGS2611 TGS813, TGS2610 TGS821, TGS2620 TGS813, TGS2610 Детекторы утечки газа в домах и гаражах Детекторы утечки газа на предприятиях общепита. Системы для выявления утечки газа в офисных помещениях, на промышленных предприятиях, береговых и надводных нефтяных платформах. Портативные детекторы утечки газа
Детекторы токсичных газов угарный газ (СО) аммиак сероводород TGS203, TGS2442 TGS826 TGS825 Детекторы угарного газа в домах, гаражах, бытовых системах противопожарной безопасности Системы обнаружения СО в местах парковки и гаражах. Обнаружение утечки аммиака в холодильных установках. Детекторы аммиака в сельском хозяйстве. Системы анализа газов на промышленных предприятиях. Портативные газоанализаторы
Контроль вентиляции салона автомобиля выхлопы бензина выхлопы дизельного топлива TGS2104, TGS2201 TGS2106, TGS2201 Системы контроля вентиляции салона автомобиля
Детекторы алкоголя TGS822, TGS2620 Бытовые алкогольные детекторы Промышленные и медицинские алкогольные детекторы
Анализ состава органических растворителей TGS822, TGS2620 Анализаторы для химчисток и предприятий, производящих полупроводниковые компоненты и изделия органической химии
Детекторы утечки фреона TGS830, TGS831, TGS832 — Детекторы утечки фреона для холодильных установок, кондиционеров
Пищевые испарения алкоголь водяной пар TGS880, TGS2181 TGS883T, TGS2180 Микроволновые печи
Контроль состояния воздуха углекислый газ (СО2) загрязнители воздуха TGS4160 TGS800, TGS2100, TGS2600, TGS2602 Воздухоочистители. Кондиционеры. Системы вентиляции Системы вентиляции в жилых и офисных зданиях, системы кондиционирования в автомобилях
Определение концентрации кислорода в воздухе КЕ-25, КЕ-50 Кислородные датчики Кислородные детекторы
ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ДАТЧИКОВ ГАЗА И ИХ ТИПЫ Датчики на основе оксида олова
Принцип действия датчика основан на изменении электропроводности полупроводниковой пленки вследствие адсорбции газа на ее поверхности. На трубчатую подложку из оксида алюминия (рис. 1) нанесен тонкий слой оксида олова (6п02), легированного элементами, обладающими каталитическими свойствами (Р1, Си, N1, Рф, для обеспечения более высокой чувствительности полупроводника к конкретному типу газа примеси. При нагреве сенсора до рабочей температуры (-400 °С) при помощи нагревательного элемента, выполненного в конструктиве с датчиком, происходит адсорбция содержащегося в воздухе кислорода на поверхность сенсора, имеющую мелкозернистую структуру. Протекание адсорбции зависит от концентрации газа примеси. В результате поверхностных эффектов изменяется электрическая проводимость сенсора. Отклик датчика выражается через изменение его сопротивления в за-
висимости от концентрации газа, изменяющего адсорбцию кислорода на материале сенсора. Быстрота отклика зависит от модели датчика и конкретного газа примеси.
Рис. 1. Схема датчика на основе оксида олова:
1 — керамическая трубка держателя; 2 — резистивный н грева-тель; 3 — электрод; 4 — зажимы; 5 — ле гированный оксид олова
Соотношение между сопротивлением сенсора и концентрацией газа примеси задается выражением:
5 = А[С ]—а, где 5 — электрическое сопротивление сенсора; А, а — константы; [С] — концентрация газа примеси.
В соответствии с этой формулой зависимость сопротивления датчика от концентрации газа примеси линейна в логарифмическом масштабе для рабочего диапазона концентраций (от нескольких миллионных долей до нескольких тысяч промиле). Датчик проявляет чувствительность к различным типам газов примеси одновременно, но оптимальная селективность к определенному типу обеспечивается, во-первых, путем ввода специальных легирующих добавок в оксид олова на этапе изготовления и, во-вторых, выбором рабочей температуры сенсора, что достигается подачей на нагревательный элемент определенного постоянного напряжения. На рис. 2 показаны примерные кривые чувствительности (в данном случае для типа ТС62611). По оси абсцисс представлена концентрация в логарифмическом масштабе, а по оси ординат — отношение сопротивле-
Датчики газа сер. 8 и 2000
Рис. 2. Пример характеристик чувствительности датчика на основе оксида олова (Т*82611)
Газ Содержание газовой примеси в окружающей среде, ppm Модель (сер. 8) Модель (сер. 2000)
Взрывоопасные газы: пропан метан (природный газ) водород 500...10 000 500...10 000 50... 1 000 TGS813 TGS842 TGS821 TGS2610 TGS2611 TGS2620
Токсичные газы: СО — угарный газ 1Н4 — аммиак +26 — сероводород 50... 1 000 30...300 5...100 TGS203 TGS826 TGS825 TGS2442
Выхлопные газы: выхлопы бензина выхлопы дизельного топлива 10...100 0,1...1 — TGS2104, TGS2201 TGS2105, TGS2201
Органические растворители: пары алкоголя и др. летучие соединения 50... 5 000 TGS822 TGS2620
Фреоны: Я-22, -113 Я-21, -22 Я-134а, -22 100...3 000 100...3 000 100...3 000 TGS830 TGS831 TGS832 —
Загрязнители воздуха внутри помещений <10 TGS800 TGS2100, TGS2600, TGS2602
Пищевые испарения: алкоголь водяной пар летучие пары 10... 1 000 ppm 1...150 г/м3 TGS880 TGS883T TGS2181 TGS2180 TGS2281
Рис. 3. Схема подключения датчика, изготовленного на основе оксида олова
ния сенсора при соответствующей концентрации газа в окружающей среде (Rs) к его сопротивлению, измеренному при концентрации метана 1000 ppm (Rq).
Схема подключения датчика достаточно проста (рис. 3). Выходной сигнал снимается с резистора R/, с помощью которого можно также регулировать мощность потребления датчика в целях его защиты. Правиль
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.