پديد آورنده :
محمدباغبان، سمانه
عنوان :
بهبود بازه پويا و تكرارپذيري پاسخ حسگر گاز اكسيد فلزي براي كاربرد در پايش ايمني محيط‌هاي صنعتي
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
الكترونيك - مدارمجتمع
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
شانزده، 74ص.:تصوير، جدول و نمودار
توصيفگر ها :
بازه پويا , تكرارپذيري , پايش ايمني محيط , حسگر گاز اكسيد فلزي , مدولاسيون دما
تاريخ ورود اطلاعات :
1403/07/15
دانشكده :
مهندسي برق و كامپيوتر
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1403/07/16
چكيده فارسي :
نشت گازهاي قابل اشتعال مورد استفاده در صنايع و انفجار آنها مي‌تواند باعث خسارت‌هاي قابل توجه جاني و مالي شود. بنابراين، استفاده از آشكارسازهاي گاز براي نظارت بر ايمني محيط در صنايع الزامي است. حسگرهاي متداول مورد استفاده در اين كاربردها حسگرهاي گاز كاتاليتيك هستند. نوع ديگري از حسگرهاي گاز كه قيمت پايين‌تر و حساسيت بالاتري دارند، حسگرهاي اكسيد فلزي هستند. با وجود ويژگي‌هاي خوب آنها، بازه پويا كوچك اين حسگرها مانع از استفاده آنها براي نظارت بر ايمني محيطي شده است. در اين تحقيق، پاسخ يك حسگر اكسيد فلزي به متان و هيدروژن در محدوده 0-100 درصد حد انفجاري پايين (LEL) مورد بررسي قرار گرفته است. سپس با استفاده از روش مدولاسيون دما، تلاش شده است ويژگي‌هاي مرتبط با غلظت گاز از پاسخ گذراي حسگر استخراج شود. براي اين منظور، دو پالس 3.5 تا 5 ولت و 5 تا 7 ولت به عنوان مدولاسيون دما به گرم‌كن حسگر اكسيد فلزي اعمال شده است. در حالي كه پاسخ‌ماناي حسگر اكسيد فلزي در غلظت حدود 1.5 درصد از حالت خطي خارج مي‌شود و تقريباً در غلظت 3 درصد به اشباع مي‌رسد، نشان داده شده است كه تفاوت در دامنه ايجاد شده توسط دو پالس دما داراي رابطه تقريباً خطي با غلظت گاز در سراسر محدوده LEL است كه بازه پويا و حساسيت حسگر را افزايش مي‌دهد. همچنين تكرار دو روش مدولاسيون دمايي در بازه زماني شش ماهه با سه حسگر اكسيد فلزي متفاوت و تغيير ناچيز نتايج، نشان از عدم رانش و افزايش تكرارپذيري ويژگي‌هاي بدست آمده است. الگوي دمايي 3.5 تا 5 ولت مصرف انرژي كمتري دارد و بازه تغييرات ويژگي‌هاي استخراج شده، وسيع‌تر است. الگوي دمايي 5 تا 7 ولت رفتار خطي‌تري دارد، اما مصرف انرژي آن بيشتر است و احتمال آسيب به گرم‌كن حسگر وجود دارد.
چكيده انگليسي :
The leakage of flammable gases used in industries and their explosion can cause significant human and financial damages. Therefore, the use of gas detectors for monitoring the safety of the environment in industries is mandatory. The common sensors used in these applications are catalytic gas sensors. Another type of gas sensors that have lower prices and higher sensitivities are metal oxide sensors. Despite their good characteristics, the small dynamic range of these sensors has prevented their use for environmental safety monitoring. In this research, the response of a metal oxide sensor to methane and hydrogen in the range of 0-100% of the lower explosive limit (LEL) has been investigated. Then, using the temperature modulation method, an attempt has been made to extract gas concentration-related features from the transient response of the sensor. For this purpose, two pulses of 3.5 to 5 volts and 5 to 7 volts have been applied as temperature modulation to the heater of the metal oxide sensor. While the steady-state response of the metal oxide sensor deviates about 1.5% from the linear state and almost reaches saturation at 3% of LEL, it is shown that the difference in the amplitude caused by the two temperature pulses has an almost linear relationship with the gas concentration throughout the LEL range, which increases the dynamic range and sensitivity of the sensor. Additionally, repeating the two temperature modulation methods over a six-month period with three different metal oxide sensors and the minimal variation in results indicate no drift and increased repeatability of the obtained features. The 3.5 to 5 volt temperature pattern consumes less power and has a wider range of extracted feature variations. The 5 to 7 volt temperature pattern has a more linear behavior, but its power consumption is higher and there is a possibility of damage to the sensor heater.
استاد راهنما :
وحيد غفاري نيا
استاد داور :
مسعود سيدي , محمد صدقي
