close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

презентацию

код для вставкиСкачать
РГУ нефти и газа им.
И.М. Губкина
Разработка методики анализа состава
газовых сред с применением
компактного интерактивного
электрофлуктуационного
газоанализатора нового поколения
Цель
Цель работы - Разработка методики
анализа состава газовых сред с
применением компактного интерактивного
электрофлуктуационного газоанализатора
нового поколения.
Типичный спектр низкочастотного токового
шума в полупроводниках
Спектр фликкер-шума в
полупроводниковых материалах
удобно описывать с помощью
эмпирического соотношения Хоуге:
SU ( f )
2
IR
Nf
где SU(f) –спектральная плотность
флуктуаций образца,
,
L
2
R = qN
N = nWLt – полное число носителей заряда
(НЗ) в образце;
n – концентрация НЗ;
W, L, t – ширина, длина и толщина
образца, соответственно; - подвижность
НЗ; q – заряд электрона.
Конструкция ФШГС
Сенсор представляет собой пластину
из высокоомного кремния марки
БДМ с ориентацией р-типа
проводимости, полученного методом
бестигельной зонной плавки в
вакууме размером 2,8х2,8 мм и
толщиной 0,24 мм с нанесенным
контактами из золота толщиной 1 мкм
и шириной 0,75 мм
Сенсор смонтирован на поверхность
однокаскадного
термоэлектрического охладителя
(ТЭО)
Температурные режимы работы
сенсора контролировались с помощью
платинового термометра
сопротивления (Rном=100 Ом, Δt=0,1С)
Установлены два светодиода - имеется
возможность облучения
газочувствительной поверхности в
видимом световом диапазоне
Схема экспериментальной установки
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
1-блок питания
2-электромагнитный натекатель
3-вакуумметр
4-блок управления напуском газа
5-регулятор температуры
6-блок обработки данных
7- АЦП
8- форвакуумный насос
9- турбомолекулярный насос
10-вакуумная измерительная камера
11-газовый сенсор
12-зарядочувствительный усилитель
13-датчик температуры
14-светодиод
15-блок управления светодиодами
ТЭО
Схема устройства газового анализатора с
бисенсорным синхронным дифференциально
температурным датчиком
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
Газовый сенсор № 1
Газовый сенсор № 2
Светодиоды
Датчики температуры
Двухкаскадный ТЭО
Усилители зарядочувствительные
АЦП
Компьютер
Исполнительное устройство
Регулятор температуры
Источник питания ТЭО
Источник питания и управления
светодиодами
Реле вакуумное
Клапан напуска
Вакуумный насос
Вакуумная камера
Анализируемый газ
Схема устройства газового
бисенсорного датчика
1- Корпус
2- Кольцо установочное
3- Цоколь монтажный
4- Элемент Пельтье 2-х каскадный
5(1)- Сенсор кремниевый газовый 1-й
каскад
5(2)- Сенсор кремниевый газовый 2-й
каскад
6(1)- Термосопротивление Pt 1-й
каскад
6(2)- Термосопротивление Pt 2-й
каскад
7- Прокладка изолирующая
8- Пластина металлическая
9- Винт из диэлектрика
10- Вентилирующее отверстие
11- Выводы электрические
12- Уплотнение вакуумное витоновое
Способ отбора пробы
Схема
пробоотборного
устройства:
1 - колба Бунзена,
2 - пробка резиновая,
3 - игла
инъекционная,
4- трубка
присоединительная,
5 - трубка буферная.
Блок схема программы вычислений
идентифицирующих признаков различных газов
Считывание
файла данных
S1U(i)
Считывание
файла данных
S2U(i)
I = 1..(N-1)
I = 1..(N-1)
N - кол-во отсчетов спектральной
плотности
N - кол-во отсчетов спектральной
плотности
d(lnS1u(i))/df =(lnS1u(i+1)lnS1u(i))/df
d(lnS2u(i))/df =(lnS2u(i+1)lnS2u(i))/df
γ1 =(d(lnS1u(i))/df)·(-df·i)
γ2 =(d(lnS2u(i))/df)·(-df·i)
Δγ =γ2-γ1
Вывод на экран
Температурные зависимости
Su(f) и штрих-коды (Δγ)
полученные для гептана при
различных значениях
температуры
14,00
13
13,00
11
10
Гептан
9
Октан
8
7
12,00
11,00
10,00
Гептан
9,00
Октан
8,00
7,00
0,
2
5,2
5,7
4,2
4,7
5,00
3,2
3,7
5
2,2
2,7
6,00
1,2
1,7
6
Частота (Гц)
Частота (Гц)
T=268K
1,
2
1,
7
2,
2
2,
7
3,
2
3,
7
4,
2
4,
7
5,
2
5,
7
12
Интенсивность (раз)
14
0,2
Интенсивность (раз)
Интенсивность проявления характеристических
пиков анализируемых веществ (алканов) с ростом
концентрации. Температура сенсора +5оС и 0оС
(С7Н16 and C8H18)
T=273K
Типичный спектр для дуплетного фликкер-шумового сенсора
при дискретных температурах Т=-15оС до Т=+15оС для
атмосферного воздуха
1,00E+00
0,1
1
10
1,00E-01
Ряд1
Ряд2
Ряд3
1,00E-02
Ряд4
1,00E-03
Ряд5
с
Ряд6
Ряд7
1,00E-04
Ряд8
Ряд9 Атмосфера
2,00E+01
1,00E-06
1,50E+01
1,00E+01
5,00E+00
0,00E+00
-25
-20
-15
-10
-5
Температура
0
5
10
средний напряжение
2,50E+01
Ряд10
1,00E-05
Спектр паров гексана для дуплетного фликкершумового сенсора при различных температурах на
каскадах ТЭО
1,00E+00
0,1
1
10
1,00E-01
Ряд1
Ряд2
Ряд3
1,00E-02
Ряд4
Ряд5
1,00E-03
Ряд6
Ряд7
1,00E-04
Ряд8
Гексан
Ряд9
Ряд10
3,00E+01
2,50E+01
2,00E+01
1,00E-06
1,50E+01
1,00E+01
5,00E+00
0,00E+00
-25
-20
-15
-10
-5
Температура
0
5
10
средний напряжение
1,00E-05
Спектр паров гептана для дуплетного фликкершумового сенсора при различных температурах на
каскадах ТЭО
1,00E+00
0,1
1
10
1,00E-01
Ряд1
Ряд2
Ряд3
1,00E-02
Ряд4
Ряд5
1,00E-03
Ряд6
Ряд7
1,00E-04
Ряд8
1,00E-05
1,60E+01
Ряд10
1,40E+01
1,20E+01
1,00E+01
1,00E-06
8,00E+00
6,00E+00
4,00E+00
2,00E+00
0,00E+00
-25
-20
-15
-10
-5
Температура
0
5
10
средний напряжение
Гептан
Ряд9
Спектр паров смеси гексана+гептана для дуплетного
фликкер-шумового сенсора при различных
температурах на каскадах ТЭО
1,00E+00
0,1
1
10
1,00E-01
Ряд1
Ряд2
Ряд3
1,00E-02
Ряд4
Ряд5
1,00E-03
Ряд6
Ряд7
1,00E-05
Ряд9
9,00E+00
Ряд10
8,00E+00
7,00E+00
6,00E+00
5,00E+00
1,00E-06
4,00E+00
3,00E+00
2,00E+00
1,00E+00
0,00E+00
-25
-20
-15
-10
-5
Температура
0
5
10
средний напряжение
Гексан+Гептан
Ряд8
1,00E-04
Изменение среднего параметра
спектральной плотности напряжения
от дискретных значений температуры
25
20
15
10
5
0
-25
-20
-15
-10
-5
0
5
10
Температура
Атмосфера
Гептан
Гексан
Гексан+Гептан
средний напряжение
30
Реализация функций управления и
сигнализации в среде LabView
Наименование полученных научных
результатов
Методика измерений на основе синхронного
дуплета твердотельных электрофлуктуационных
(фликкер-шумовых) наносенсоров в режиме
дифференциальных параметров температуры,
давления, фотостимуляции, электрической и
магнитной фильтрации
Программное обеспечение к установке
электрофлуктуационной спектрометрии (ЭФС) с
использованием современных методов
математической обработки сигналов.
Макет газового анализатора
Документ
Категория
Презентации
Просмотров
3
Размер файла
4 038 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа