ДАТЧИК ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ОКСИДА УГЛЕРОДА

Нолезная модель относится к аналитическому приборостроению и, в частности, к датчикам для измерения концентрации газов в окружающей среде.
Известен резистивный газовый датчик ( 1 ), содержащий диэлектрическое основание, прикрепленное к корпусу датчика боковой стороной, на верхней поверхности которого около противолежащей незакрепленной стороны расположена подложка с выполненным на ее верхней поверхности газочувствительным слоем с пленочными электродами, а около закрепленной боковой стороны выполнены пленочные выводы электродов газочувствительного слоя и пленочного нагревателя, причем пленочные электроды газочувствительного слоя соединяются с пленочными выводами пленочными перемычками. Пленочный нагреватель с пленочными электродами выполнены на нижней стороне подложки и электрически соединены с пленочными выводами нагревателя проволочными перемычками, служащими одновременно для механического крепления подложки к диэлектрическому основанию. Недостатком данной конструкции является трудоемкость ее изготовления. Крепление подложки к основанию увеличивает рассеяние тепла нагревательным элементом и снижает его температуру. Кроме того, ввиду наличия одностороннего теплостока,снижаетсяравномерностьтемпературы
газочувствительного слоя и , как следствие, снижается точность измерений.
Наиболее близким по технической сущности является газочувствительный датчик ( 2 ), содержащий п/п проводящую подложку, изолирующий слой с расположенным на нем металлическим электродом, газочувствительный слой и контакты к п/п подложке и электродам. Газочувствительный слой имеет открытую поверхность, расположен на торцевой области изолирующего слоя и контактирует с электродами и подложкой.
Недостатком датчика является его низкая чувствительность, обусловленная отсутствием нагревательного элемента, а также высокая трудоемкостьи необходимость использования
дорогостоящего оборудования при изготовлении.
В основу конструкции предлагаемой полезной модели положено требование по снижению трудоемкости изготовления датчика при одновременном повышении его чувствительности и точности измерения концентрации оксида углерода содержащейся в окружающей среде .
Результат достигается тем, что датчик для измерения концентрации оксида углерода содержит диэлектрическую подложку, на поверхности которой выполнены газочувствительный и нагревательный элементы с контактными площадками. Газочувствительный элемент выполнен в виде пленки из смеси окислов индия и олова в соотношении 80-95% SnO2 и 20-5% 1п2Оз
толщиной 0,1-1,0 мкм, расположен над нагревательным элементом и отделен от него слоем изолирующего материала.
На чертеже изображен датчик, вид сверху -фиг. 1 и в разрезефиг. 2.
Датчик содержит диэлектрическую подложку 1, на верхней поверхности которой выполнен пленочный нагреватель 2 в виде резистивного элемента прямоугольной формы с пленочными контактами 3, газочувствительный слой 4 с пленочными контактными площадками 5, отделенный от резистивного слоя пленочным диэлектриком 6. Датчик включается в электрическую цепь посредством приварки тонкой проволоки к контактным площадкам 5 чувствительного элемента и контактным площадкам 3 резистивного элемента методом термокомпрессии.
Датчик работает следз ющим образом. При подаче определенного значения напряжения на выводы 3 на нагревательном элементе рассеивается мощность, вызывающая его нагрев до заданного значения. Сопротивление Rr газочувствительного слоя, выполненного на основе полупроводниковых оксидов олова и индия зависит от концентрации регистрируемого газа. Изменение сопротивления Rr регистрируется схемой обработки сигналов, поступающих с пленочных контактных площадок 5 газочувствительного слоя 4. Подложка датчика контроля 1 не крепится жестко на корпусе датчика, а висит в воздзосе на проволочных выводах нагревательного элемента и
газочувствительного слоя благодаря чему обеспечивается минимальная потеря тепла и максимальный разогрев чувствительного слоя, что повышает точность измерения и чувствительность датчика к малым концентрациям оксида углерода.
Наличие нагревательного элемента позволяет достигнуть высокой чувствительности к СО.
Выполнение нагревателя и газочувствительного слоя в одной плоскости и возможность формирования пленочных контактных площадок в едином технологическом цикле, использующем стандартные операции и оборудование и не требеющем высокой квалификации исполнителей, снижают трудоемкость изготовления датчика и его стоимость.
Источники информации:
LFakenchi Т.Jut Meet.Chem.Sens.Boldlauks, July 7-10, 1986, p.69-76. 2.Патент РФ .№ 2086871, МПК: G 01 N 27/12,24.06.93г.