Ածխածնի երկօքսիդի սենսորի դասակարգումը և սկզբունքը

Ածխածնի երկօքսիդը անգույն և առանց հոտի գազ է։ Այն մթնոլորտի ամենակարեւոր բաղադրիչներից է։ Որպես ֆոտոսինթեզի հիմնական ռեակտիվ՝ ածխածնի երկօքսիդի կոնցենտրացիան ուղղակիորեն կապված է մշակաբույսերի ֆոտոսինթետիկ արդյունավետության հետ և որոշում է մշակաբույսերի աճն ու զարգացումը, հասունության փուլը, սթրեսի դիմադրությունը, որակը և բերքատվությունը: Բայց դրա չափից շատ ոչ միայն ջերմոցային էֆեկտ և այլ հետևանքներ կառաջացնի, այլև կվնասի մարդու առողջությանը։ 0,3 տոկոսի դեպքում մարդիկ նկատելի գլխացավ են ունենում, իսկ 4-5 տոկոսի դեպքում՝ գլխապտույտ: Ներքին միջավայրը, հատկապես օդափոխվող սենյակներում, համեմատաբար կնքված է: Եթե ​​երկար ժամանակ օդափոխություն չլինի, ապա աստիճանաբար կբարձրանա ածխաթթու գազի կոնցենտրացիան, ինչը վնասակար է մարդու առողջության համար։ 2003 թվականին ներդրված ներքին օդի որակի ստանդարտի համաձայն՝ ածխաթթու գազի միջին օրական պարունակության ծավալային բաժնի ստանդարտ արժեքը չպետք է գերազանցի 0,1%-ը։

Գիտության և տեխնոլոգիայի շարունակական զարգացման հետ մեկտեղ մարդկանց կենսամակարդակի աճը և շրջակա միջավայրի պաշտպանությանը մարդկանց ուշադրությունը, ածխաթթու գազի քանակական մոնիտորինգը և վերահսկումը դարձել են օդորակման, գյուղատնտեսության, բժշկական բուժման, ավտոմոբիլային և շրջակա միջավայրի պաշտպանության ոլորտում աճող պահանջարկ: .Ածխածնի երկօքսիդի սենսորները լայնորեն օգտագործվում են արդյունաբերության, գյուղատնտեսության, ազգային պաշտպանության, բժշկական և առողջապահության, շրջակա միջավայրի պաշտպանության, օդատիեզերական և այլ ոլորտներում:

Ածխածնի երկօքսիդի սենսորի աշխատանքի սկզբունքը ներկայացված է ստորև:

Յուրաքանչյուր նյութ ունի իր բնորոշ վառ գծի սպեկտրը և համապատասխանաբար կլանման սպեկտրը, ինչպես նաև ածխաթթու գազի մոլեկուլները: Կերամիկական նյութերի վանդակավոր թրթռումը և էլեկտրոնի շարժումը ունեն խոչընդոտի ազդեցություն, ջերմաստիճանը բարձրանում է, ցանցի թրթռումը ուժեղանում է, մեծանում է ամպլիտուդը, ուժեղանում է խոչընդոտող էլեկտրոնի գործողությունը: Ըստ գազի ընտրովի կլանման տեսության, երբ լույսի աղբյուրի արտանետման ալիքի երկարությունը համընկնում է գազի կլանման ալիքի երկարության հետ, տեղի է ունենում ռեզոնանսային կլանումը, և դրա կլանման ինտենսիվությունը կապված է գազի կոնցենտրացիայի հետ: Գազի կոնցենտրացիան կարելի է չափել լույսի կլանման ինտենսիվությունը չափելով։

Ներկայումս կան ածխածնի երկօքսիդի սենսորների բազմաթիվ տեսակներ, ներառյալ ջերմային հաղորդունակության տեսակը, խտաչափի տեսակը, ճառագայթման կլանման տեսակը, էլեկտրական հաղորդունակության տեսակը, քիմիական կլանման տեսակը, էլեկտրաքիմիական տեսակը, քրոմատագրության տեսակը, զանգվածային սպեկտրի տեսակը, ինֆրակարմիր օպտիկական տեսակը և այլն:

Ինֆրակարմիր կլանման ածխածնի երկօքսիդի գազի սենսորը հիմնված է այն սկզբունքի վրա, որ գազի կլանման սպեկտրը տարբերվում է տարբեր նյութերից: Ածխածնի երկօքսիդի սենսորը ինֆրակարմիր լամպի վարորդի սխեմայի հսկողությամբ ֆիքսված ինֆրակարմիր գոտում, փորձարկվող գազի կլանումը, ինֆրակարմիր լույսի ամպլիտուդի փոփոխությունը, կրկին գազի կոնցենտրացիայի փոփոխության ստուգման հաշվարկի միջոցով, զտումից հետո սենսորի ելքային ազդանշանը, ուժեղացված մշակումը և ADC-ի հավաքումը և փոխակերպումը, միկրոպրոցեսորին մուտքը, միկրոպրոցեսորային համակարգը, ըստ հավաքվածի, փոխհատուցում է համապատասխան ջերմաստիճանը, ճնշումը, ջերմաստիճանը, ճնշումը, վերջապես հաշվարկվում է ածխածնի երկօքսիդի խտության ելքը փորձարկվող ցուցադրման սարքին: Այն հիմնականում ներառում է կարգավորվող դիոդային լազերային կլանման սպեկտրոսկոպիա, ֆոտոակուստիկ սպեկտրոսկոպիա, խոռոչի ընդլայնման սպեկտրոսկոպիա և ոչ սպեկտրալ ինֆրակարմիր սպեկտրոսկոպիա: Ինֆրակարմիր կլանման սենսորն ունի բազմաթիվ առավելություններ, բարձր զգայունություն, արագ վերլուծության արագություն, լավ կայունություն և այլն:

Էլեկտրաքիմիական ԱԾխածնի երկօքսիդի գազի սենսորը քիմիական տվիչ է, որը էլեկտրաքիմիական ռեակցիայի միջոցով փոխակերպում է ածխաթթու գազի կոնցենտրացիան (կամ մասնակի ճնշումը) էլեկտրական ազդանշանի։ Ըստ էլեկտրական ազդանշանների հայտնաբերման, էլեկտրաքիմիական տեսակը բաժանվում է պոտենցիալ տեսակի, ընթացիկ տեսակի և հզորության տեսակի: Ըստ էլեկտրոլիտի ձևի՝ լինում են հեղուկ էլեկտրոլիտներ և պինդ էլեկտրոլիտներ։ 1970-ական թվականներից ի վեր, պինդ էլեկտրոլիտ ԱԾխածնի երկօքսիդի սենսորները լայնորեն մտահոգված են հետազոտողների կողմից: Ածխածնի երկօքսիդի պինդ էլեկտրոլիտի սկզբունքն այն է, որ գազազգայուն նյութը գազի միջով անցնելիս արտադրում է իոններ, այդպիսով ձևավորելով էլեկտրաշարժիչ ուժը և չափելով էլեկտրաշարժիչ ուժը, որպեսզի չափվի գազի ծավալային բաժինը:

Ածխածնի երկօքսիդի և այլ գազերի տարբեր ջերմային հաղորդունակության օգտագործումը ածխածնի երկօքսիդի գազի սենսորը նաև առաջինն է, որն օգտագործվում է ածխաթթու գազի սենսորը հայտնաբերելու համար: Բայց դրա զգայունությունը ցածր է:

Մակերեւութային ակուստիկ ալիքի (սղոցի) գազի սենսորը պիեզոէլեկտրական բյուրեղյա ծածկույթի մեջ գազազգայուն թաղանթի գազի ընտրովի կլանման շերտի մեջ, երբ գազազգայուն թաղանթները փոխազդում են փորձարկվող գազի հետ, դարձնում են գազազգայուն թաղանթի որակը, բնութագրերը, ինչպիսիք են մածուցիկությունը և հաղորդունակությունը փոխվում է, ինչը հանգեցնում է պիեզոէլեկտրական բյուրեղի մակերևութային ակուստիկ ալիքի հաճախականության շեղմանը, գազի կոնցենտրացիան հայտնաբերելու համար: Մակերեւութային ակուստիկ ալիքի (SAW) գազի սենսորը զանգվածային զգայուն սենսոր է: Բացի այդ, քվարց բյուրեղյա միկրոբալանսի գազի սենսորը աշխատում է SAW սենսորի նման սկզբունքով, ուստի այն նույնպես պատկանում է զանգվածային զգայուն սենսորին: Զանգվածային զգայուն սենսորն ինքնին չունի ընտրողականություն գազի կամ գոլորշու նկատմամբ, և նրա ընտրողականությունը որպես քիմիական սենսոր կախված է միայն մակերեսային ծածկույթի նյութերի հատկություններից:

Կիսահաղորդչային ածխածնի երկօքսիդի գազի սենսորն օգտագործում է կիսահաղորդչային գազի սենսորը որպես գազի սենսոր, իսկ մետաղական օքսիդի կիսահաղորդչային ածխածնի երկօքսիդի գազի սենսորն ունի արագ արձագանքման, շրջակա միջավայրի ուժեղ դիմադրության և կայուն կառուցվածքի բնութագրեր: