Сенсор водню

Сенсор водню, що містить п'єзоелектричний звукопровід, вхідний і вихідний зустрічно-штирьові 3 49429 вищення чутливості і вибірковості датчика між перетворювачами на звукопровід нанесені один на другий два шари чутливих до водню матеріалів, причому перший із шарів виконано з тетраетиленгликольдиметанкрилату (ТЕГДМ), а другий з бутадієнакрилонитрильного співполімеру (СКН-27). Введені два шари, чутливі до водню (ТЕГДМ володіє високою проникністю для водню, а СКН-27 - високою розчинністю водню), виявляють нові властивості, а саме, здійснюють подвійну селекцію водню із суміші газів, що призводить до підвищення вибірковості відносно таких супутніх газів, як кисень, азот, двоокис вуглецю тощо, а також чутливості. На Фіг.1 схематично представлена конструкція сенсора, що заявляється. На Фіг.2 представлено вимірювальну блоксхему включно з сенсором. Сенсор водню (Фіг.1) містить звукопровід з п'єзоелектричного матеріалу (SiO2) 1, вхідний ЗШП 2, шар ТЕГДМ 3, шар СКН-27 4 і вихідний ЗШП 5. Вимірювальна схема сенсора (Фіг.2) містить джерело електричного сигналу (генератор) 1, власне сенсор 2, чутливий до водню, підсилювач 3, пристрій, який реєструє 4. В якості пристрою для реєстрації може використовуватися цифровий індикатор концентрації водню. Приклад. У суміш газів водню Н2 і повітря складом 78 % N2 та 20 % кисню О2, змінювали концентрацію водню у межах від 0 до 500 ррm порціями 5, 10, 20, 50, 100, 250, 500 ррm, що заміряли пропонованим сенсором водню і виготовленим за найближчим аналогом. При цьому прилад, що реєструє, підключений до прототипу перестав реагувати на водень при його кількості в газовій суміші =20ррm, а прилад, що реєструє, підключений до пропонова Комп’ютерна верстка Н. Лиcенко 4 ного сенсора реєстрував водень при його кількості в газовій суміші =5ррm. Сенсор працює у такий спосіб. Електричний сигнал, що надходить від генератора 1 (Фіг.2) перетворюється вхідним ЗШП 2 у ПАХ, що поширюється звукопроводом включно через подвійний шар чутливих матеріалів і досягає вихідного ЗШП 5, де ця ПАХ перетворюється вихідним ВШП 5 у електричний сигнал, що підсилюється підсилювачем 3 до рівня, необхідного для подальшої обробки і реєстрації пристроєм 4. У випадку наявності водню в області чутливих до нього шарів матеріалів, умови поширення ПАХ змінюються, що призводить до зміни параметрів сигналу - амплітуди, частоти і фази, що реєструється пристроєм 4. При цьому величина зміни сигналу визначається зміною концентрації водню. Зміна умов поширення ПАХ відбувається внаслідок зміни акустичного імпедансу шарів ТЕГДМ і СКН-27, через які проходить ПАХ тому що проникаючий у шари водень призводить до зміни їх щільності і пружності. При цьому основну роль у зміні імпедансу відіграє шар СКН-27, що має найбільш високе (з числа полімерів) значення розчинності водню (коефіцієнт розчинності при 25°С становить σ=0,27). Істотне підвищення вибірковості датчика забезпечується подвійною селективністю: спочатку водень фільтрується верхнім шаром ТЕГДМ, який відіграє роль молекулярного сита, що має один з найбільш високих серед відомих полімерів коефіцієнтів проникності водню, рівним 47 одиницям щодо проникності азоту, а потім ще раз фільтрується, розчиняючись у вибірковому до нього СКН-27 (для порівняння - той же азот має приблизно на порядок гіршу розчинність - σ=0,032). Пропонуємий сенсор, виготовлено методами тонкоплівкової технології з використанням звукопроводу з п'єзокварцу ST-зрізу з робочою частотою 100МГц. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601