RU2400745C2 - Airborne dust, vapour and gas detector - Google Patents
Airborne dust, vapour and gas detector Download PDFInfo
- Publication number
- RU2400745C2 RU2400745C2 RU2008143170/28A RU2008143170A RU2400745C2 RU 2400745 C2 RU2400745 C2 RU 2400745C2 RU 2008143170/28 A RU2008143170/28 A RU 2008143170/28A RU 2008143170 A RU2008143170 A RU 2008143170A RU 2400745 C2 RU2400745 C2 RU 2400745C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- case
- dust
- miniature
- piezosensor
- air
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технике проведения экспрессного анализа воздуха или смесей газов, в том числе для определения концентраций газов, паров, пыли в воздухе во внелабораторных условиях в режиме «на месте».The invention relates to techniques for the rapid analysis of air or gas mixtures, including for determining the concentrations of gases, vapors, dust in the air in off-laboratory conditions in the on-site mode.
В настоящее время рынок газовых датчиков и анализаторов представлен различными по природе функционирования и эксплуатационным характеристикам системами. Принципиально они делятся на системы непрерывного и периодического действия. Системы непрерывного действия малогабаритны, но, как правило, высокоселективны к отдельным газам, а газоанализаторы имеют ограничения по группе определяемых компонентов воздуха, шкала их часто отградуирована в единицах концентрации одного газа, для их устойчивого функционирования необходимы определенные исходные условия (по чистоте или влажности воздуха, нахождения в пространстве или источника питания и т.п.).Currently, the market for gas sensors and analyzers is represented by systems that differ in the nature of operation and operational characteristics. Fundamentally, they are divided into systems of continuous and periodic action. Continuous systems are small-sized, but, as a rule, highly selective for individual gases, and gas analyzers have restrictions on the group of determined air components, their scale is often graduated in units of concentration of one gas, for their stable operation certain initial conditions are needed (for purity or humidity, being in space or a power source, etc.).
Техническая задача изобретения заключается в разработке детектора для определения газа, паров и пыли в воздухе, позволяющего совместить некоторые характеристики датчиков и анализаторов, как то: минимальные размеры, экспрессность получения информации, автономность или многовариантность питания, легкое управление и изменение селективности к определяемым газам, возможность измерения уровня пыли, длительное сохранение эксплуатационных характеристик при широкой вариации свойств анализируемой воздушной среды, возможности диагностирования воздуха во внелабораторных условиях в режиме «на месте» с сохранением информации для переноса данных об измерении.The technical task of the invention is to develop a detector for detecting gas, vapors and dust in the air, which allows combining some characteristics of sensors and analyzers, such as: minimum dimensions, expressness of information, autonomy or multivariance of power, easy control and change of selectivity to detected gases, the ability dust level measurements, long-term maintenance of operational characteristics with a wide variation in the properties of the analyzed air environment, diagnostic capabilities Nia air in non-laboratory conditions in the "on the spot" preserving information for transferring the measurement data.
Для решения технической задачи изобретения предложен детектор для определения газа, паров и пыли в воздухе, который содержит миниатюрный корпус с крышкой и с выдвигающейся с помощью слайдера подвижной верхней панелью, на которой в верхней части вмонтированы гнезда для пьезосенсора с чувствительным пленочным покрытием для детектирования компонентов воздуха или пыли, внутри корпуса под панелью с пьезосенсором расположены миниатюрная схема возбуждения, соединенная с микропроцессором для регистрации, преобразования сигнала пьезосенсора, передачи его на цифровое табло и сохранения в памяти, приводящиеся в действие автономно от встроенного в корпус элемента питания или от внешнего источника, в нижней части корпуса расположены выходы для зарядного устройства и совмещения с компьютером для переноса информации из памяти, на одной из боковых поверхностей миниатюрного корпуса размещены кнопка включения, цифровое табло для отображения регистрируемого сигнала.To solve the technical problem of the invention, there is provided a detector for detecting gas, vapors and dust in the air, which contains a miniature housing with a lid and a movable upper panel that extends using a slider, on which piezosensor sockets with a sensitive film coating are mounted in the upper part for detecting air components or dust, inside the case under the panel with a piezosensor there is a miniature excitation circuit connected to a microprocessor for recording, converting the signal of the piezosensor a, transferring it to a digital display and storing it in memory, driven independently from the built-in battery or from an external source, in the lower part of the case there are outputs for a charger and combined with a computer for transferring information from the memory, on one of the side the surfaces of the miniature housing are placed a power button, a digital display for displaying the recorded signal.
Технический результат заключается в мобильности и компактности детектора с минимальными размерами при сохранении всех рабочих функций (генерация колебаний пьезосенсора, автономное или внешнее питание, регистрация, обработка и сохранение информации) за счет применения миниатюрной микросхемы и программируемого микропроцессора, возможности применения компактных источников питания с резервом времени или применения внешнего источника питания; в экспрессном получении результатов анализа воздуха или смесей газов, пыли, в том числе во внелабораторных условиях без пробоотбора и пробоподготовки (диагностика воздуха помещений, рабочих зон, анализ пробы в режиме «на месте»); в легком управлении и изменении селективности к определяемым газам, возможности измерения уровня пыли за счет быстрой смены пьезосенсоров на выдвижной панели устройства, которые являются комплектующими элементами детектора; в длительном сохранении эксплуатационных характеристик при широкой вариации свойств анализируемой воздушной среды за счет дискретного режима измерения и прекращения нагрузки пьезосенсора путем перемещения его в корпус после определенного времени контакта с анализируемой средой; в возможности сохранения информации для переноса данных об измерении за счет имеющейся встроенной памяти и выхода на компьютер (адаптер).The technical result consists in the mobility and compactness of the detector with a minimum size while maintaining all operational functions (generating a piezosensor oscillation, autonomous or external power supply, recording, processing and storing information) through the use of a miniature microcircuit and a programmable microprocessor, the possibility of using compact power supplies with a reserve of time or using an external power source; in express obtaining the results of the analysis of air or mixtures of gases, dust, including in off-laboratory conditions without sampling and sample preparation (air diagnostics of rooms, work areas, analysis of the sample in the on-site mode); in easy control and change of selectivity to the detected gases, the possibility of measuring the dust level due to the quick change of piezosensors on the device’s sliding panel, which are the detector’s components; in the long-term maintenance of operational characteristics with a wide variation in the properties of the analyzed air environment due to the discrete measurement mode and termination of the piezosensor load by moving it into the housing after a certain contact time with the analyzed medium; the ability to save information for transferring measurement data due to the available built-in memory and access to a computer (adapter).
Фиг.1 - Положение слайдера «0»:Figure 1 - The position of the slider "0":
а) общий вид детектора; б) фронтальный разрез.a) general view of the detector; b) frontal section.
Фиг.2 - Положение слайдера «1»:Figure 2 - Position of the slider "1":
а) общий вид детектора; б) фронтальный разрез.a) general view of the detector; b) frontal section.
Детектор для определения газа, паров и пыли в воздухе (Д-1, фиг.1, 2) состоит из миниатюрного корпуса 1 с крышкой 2, с подвижной верхней панелью 4, выдвигающейся из корпуса с помощью слайдера 3. На верхней поверхности подвижной панели 4 вмонтированы гнезда для пьезосенсора 5, соединенные удлиненными креплениями 6 с расположенными внутри корпуса миниатюрной схемой возбуждения 7, микропроцессором 8 для регистрации, преобразования сигнала пьезосенсора, передачи его на цифровое табло 9, сохранения в памяти, сменными аккумуляторами или иными элементами питания 10. На боковой поверхности корпуса расположено цифровое табло 9 для отображения регистрируемого сигнала пьезосенсоров, световой индикатор готовности устройства к работе 11, кнопка включения 12, в нижней части корпуса расположены выход 13 для зарядного устройства или к блоку питания и выход для совмещения с компьютером 14.The detector for determining gas, vapors and dust in the air (D-1, FIGS. 1, 2) consists of a
Детектор для определения газа, паров и пыли в воздухе работает следующим образом.The detector for determining gas, vapors and dust in the air works as follows.
Снимают крышку 2 и выдвигают подвижную панель 4 детектора из корпуса 1 путем установки слайдера 3 в положение «1» (фиг.2). Слайдер закреплен на боковой панели миниатюрного, например размером 5×3×1 см, корпуса 1, размеры которого определяются размерами встроенных блоков-схемы возбуждения и микросхемы, элементов питания. Пьезосенсор 5, например, с селективным покрытием к фенольным соединениям помещают в гнезда на подвижной панели. Через удлиненные крепления (провода) 6, которые обеспечивают устойчивую работу пьезосенсора в обоих положениях выдвижной панели («0» - фиг.1 и «1» - фиг.2), пьезосенсор соединен с миниатюрной схемой возбуждения 7, с микропроцессором 8 для регистрации и преобразования сигнала пьезосенсоров и передачи его на цифровое табло 9 (боковая поверхность корпуса), которые расположены внутри корпуса детектора и приводятся в действие от сменных аккумуляторов или иных элементов питания 10. Автономные источники питания при необходимости можно заряжать (выход 13).Remove the cover 2 and slide the movable panel 4 of the detector from the
После установки пьезосенсора на подвижной панели слайдер 3 переводят в положение «0» (фиг.1), при этом пьезосенсор перемещается в корпус. Включают детектор кнопкой 12 (загорается световой индикатор 11), и на цифровом табло 9 высвечивается исходная частота пьезосенсора.After installing the piezosensor on the movable panel, the
Готовность к измерению определяется стабильностью исходной частоты колебания пьезосенсора, изменения которой в зависимости от природы пленочного покрытия должна составлять не более 3-7 Гц. Далее проводят детектирование соответствующих газов (в примере - фенолов) в воздухе. Для этого перемещают слайдер 3 в положение «1» (фиг.2) (пьезосенсор перемещается из корпуса в тестируемую среду). Газы самопроизвольно диффундируют к поверхности пленочного покрытия, взаимодействуют с ним определенное время, которое зависит от особенностей реакции между газом и пленочным покрытием, при этом изменяется частота колебаний пьезосенсора и наблюдается уменьшение частоты на табло. Через определенное время слайдер переводят в положение «0», пьезосенсор перемещается в корпус, и прекращается изменение частоты колебаний. Рассчитывают разницу между исходным и установившимся значением частоты колебаний пьезосенсора (ΔF, Гц), которую переносят в память.Readiness for measurement is determined by the stability of the initial oscillation frequency of the piezosensor, the changes of which, depending on the nature of the film coating, should be no more than 3-7 Hz. Next, the corresponding gases (in the example, phenols) are detected in air. To do this, move the
Определяют концентрацию детектируемых газов, пыли по уравнению градуировочной функции для каждого пьезосенсораThe concentration of detected gases and dust is determined by the equation of the calibration function for each piezosensor
ΔР=а·Сх+в,ΔP = a · C x + b,
где а - коэффициент чувствительности градуировочной функции, в - уровень шумов - индивидуальны для каждого пьезосенсора, определяются природой пленочного покрытия, находятся по стандартным смесям газов (прилагаемые к каждому пьезосенсору характеристики).where a is the sensitivity coefficient of the calibration function, b is the noise level - are individual for each piezosensor, are determined by the nature of the film coating, and are found by standard gas mixtures (characteristics attached to each piezosensor).
Если необходимости мгновенного принятия решения нет, то проводят измерения, а результаты заносят в короткую память детектора с последующим переносом в компьютер с базой данных и обработкой.If there is no need for instant decision-making, then measurements are taken, and the results are entered into the detector short memory with subsequent transfer to a computer with a database and processing.
Если на пленочном покрытии протекает обратимая реакция, то для повторного применения пьезосенсор регенерируют в токе осушенного воздуха. Восстановления не требуется, когда протекает на пленочном покрытии необратимая реакция газов (при этом указано, на какое число измерений рассчитан пьезосенсор). Для восстановления рабочих характеристик таких элементов необходимо смыть пленочное покрытие с кварца и нанести новое либо приобрести готовый пьезосенсор.If a reversible reaction proceeds on the film coating, then for repeated use, the piezosensor is regenerated in a stream of dried air. Recovery is not required when an irreversible gas reaction occurs on the film coating (it is indicated how many measurements the piezosensor is designed for). To restore the performance of such elements, it is necessary to wash off the film coating from quartz and apply a new one or purchase a ready-made piezosensor.
Предложенный миниатюрный детектор для определения газа, паров и пыли в воздухе (для определения концентрации газов, паров, пыли) позволяет:The proposed miniature detector for determining gas, vapors and dust in the air (for determining the concentration of gases, vapors, dust) allows you to:
1) увеличить мобильность и компактность детектора с минимальными размерами при сохранении всех рабочих функций (генерация колебаний пьезосенсора, автономное или внешнее питание, регистрация, обработка и сохранение информации);1) increase the mobility and compactness of the detector with a minimum size while maintaining all operational functions (generation of piezosensor oscillations, autonomous or external power supply, registration, processing and storage of information);
2) экспрессно получать информацию о состоянии воздуха, газов в режиме реального времени без пробоотбора и пробоподготовки;2) expressly receive information on the state of air and gases in real time without sampling and sample preparation;
3) упростить управление и измерение концентрации газов в режиме «на месте»;3) to simplify the management and measurement of gas concentrations in the on-site mode;
4) быстро изменять селективность к определяемым газам, возможность измерения уровня пыли за счет быстрой смены пьезосенсоров на выдвижной панели устройства;4) quickly change the selectivity to the detected gases, the ability to measure dust level due to the rapid change of piezosensors on the sliding panel of the device;
5) расширить аналитические возможности миниатюрного детектора, в том числе за счет исключения градуировки устройства в единицах концентрации одного газа, преобразования микропроцессором сигналов пьезосенсора (пьезосенсоров) в отклик и последующем нахождении концентрации по градуировочному графику, индивидуальному для каждого измерительного элемента;5) expand the analytical capabilities of the miniature detector, including by eliminating the calibration of the device in units of one gas concentration, microprocessor converting the signals of the piezosensor (piezosensors) into a response and then finding the concentration according to the calibration graph, individual for each measuring element;
6) длительно сохранять эксплуатационные характеристики устройства при широкой вариации свойств анализируемой воздушной среды;6) long-term maintain the operational characteristics of the device with a wide variation in the properties of the analyzed air environment;
7) диагностировать воздух во внелабораторных условиях в режиме «на месте» с сохранением информации для переноса данных об измерении за счет малых габаритов, имеющейся встроенной памяти и выхода на компьютер (адаптер).7) diagnose air in off-laboratory conditions in the “on-site” mode with saving information for transferring measurement data due to the small size, available internal memory and access to a computer (adapter).
Аналогов не установлено.There are no analogues.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008143170/28A RU2400745C2 (en) | 2008-10-30 | 2008-10-30 | Airborne dust, vapour and gas detector |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008143170/28A RU2400745C2 (en) | 2008-10-30 | 2008-10-30 | Airborne dust, vapour and gas detector |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2008143170A RU2008143170A (en) | 2010-05-10 |
RU2400745C2 true RU2400745C2 (en) | 2010-09-27 |
Family
ID=42673468
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008143170/28A RU2400745C2 (en) | 2008-10-30 | 2008-10-30 | Airborne dust, vapour and gas detector |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2400745C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2571280C1 (en) * | 2014-08-07 | 2015-12-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежский государственный университет инженерных технологий (ФГБОУ ВПО ВГУИТ) | Portable gas analyser with array of piezosensors |
-
2008
- 2008-10-30 RU RU2008143170/28A patent/RU2400745C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2571280C1 (en) * | 2014-08-07 | 2015-12-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежский государственный университет инженерных технологий (ФГБОУ ВПО ВГУИТ) | Portable gas analyser with array of piezosensors |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2008143170A (en) | 2010-05-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5921562B2 (en) | Multifunction breath analyzer | |
Korotcenkov | Handbook of humidity measurement, volume 2: Electronic and electrical humidity sensors | |
CN108680734B (en) | Operation and verification of portable clinical analysis system | |
Olivares et al. | The Outdoor Dust Information Node (ODIN)–development and performance assessment of a low cost ambient dust sensor | |
Ozmen et al. | Design of a portable E-nose instrument for gas classifications | |
BR112013007332B1 (en) | aerosol detection apparatus, and method for detecting particles in an aerosol | |
KR20130038342A (en) | Hand-held test meter with deep power conservation mode | |
CN109187667A (en) | Environmental gas apparatus for measuring concentration and its application method | |
CA2641889C (en) | Electrochemical carbon monoxide sensor supervision | |
Dong et al. | Silicon microfabrication based particulate matter sensor | |
JP2006226906A (en) | Instrument for measuring concentration of suspended particulate matter | |
RU2400745C2 (en) | Airborne dust, vapour and gas detector | |
RU2408007C2 (en) | Portable gas analyser | |
CN208505822U (en) | A kind of portable cereal auto moisture analyzer | |
Sekhar et al. | Packaging and testing of a hydrogen safety sensor prototype | |
KR20050044586A (en) | Fluid analyser systems | |
RU2571280C1 (en) | Portable gas analyser with array of piezosensors | |
CN204405666U (en) | There is the alcohol content tester of two independent sample analytic system | |
RU2595811C1 (en) | Miniature device for rapid assessment of motor oils | |
RU2634803C1 (en) | Device for express-analysis of product quality | |
RU180961U1 (en) | LUMINOMETER | |
RU2632997C1 (en) | Piezoresonance sensor for determining relative air humidity | |
CN205719962U (en) | A kind of humidity tester using laser | |
Fielden et al. | Detection of toluene diisocyanate with a coated quartz piezoelectric crystal: part 4. A portable automatic detector with humidity correction | |
WO2023145501A1 (en) | Gas detection device and gas detection system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20111031 |