Mikrosenzory a mikromechanické systémy - Vysoké učení technické ...

82 Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií VUT v Brně11 Chemické senzoryCíle kapitoly: Cílem kapitoly je seznámit studenta s rozsáhlou oblastí chemickýchsenzorů, jejich rozdělením a principy detekce, vlastnostmi a využitím.Chemické senzory řadíme mezi speciální druhy, ale pro svou rozsáhlost jim věnujemezvláštní kapitolu.a) analyzátory využívající teplené vodivosti plynů: tepelná vodivost různých plynů jerozdílná. Tepelná vodivost směsi plynů je pro binární směsi dána směšovacím pravidlem.Měření se provádí srovnávací metodou současným měřením známého a analyzovanéhoplynu. Z toho je zřejmé, že analyzátor má dvě měrné komůrky.b) analyzátory termochemické: využívá se exotermické reakce sledovaného plynu, kteráovlivňuje teplotu odporového článku. Možné reakce jsou plyn-plyn, plyn-kapalina a takékapalina-kapalina, např. platinový drátek vyhřátý na vyšší teplotu působí jako katalyzátorreakce plyn-plyn (vodík-vzduch, methan-vzduch).c) analyzátory využívající změny elektrické vodivosti polykrystalických polovodičůvlivem plynu: využívá se změny elektrické vodivosti polovodiče při reakci s chemickyredukovaným plynem. Změny vodivosti jsou vratné, děj probíhá tím rychleji čím vyšší jeteplota odporového článku. Užívané materiály: slinuté oxidy, zinku, železa, cínu. Článekse vyrábí ve tvaru perličky. Používá se např. k indikaci výfukových plynů spalovacíchmotorů.d) analyzátory termomagnetické: využívá se silových účinků paramagnetických plynů vmagnetickém poli a změny magnetických vlastností plynu nad teplotou Courierova bodu(plyn se stává diamagnetickým). Tyto změny ovlivňují teplotu měřícího odporovéhočlánku.Přítomnost chemických prvků charakterizuje příznivost daného životního prostředí jakpro člověka samotného, tak pro nejrůznější procesy na naší planetě (od ekologických až poprůmyslové). Zvlášť důležité je sledovat prvky, které životnímu prostředí škodí a prvky,jejichž přítomnost je naopak žádoucí. Chemické senzory se využívají pro měření koncentracevýskytu látek doprovázejících některé výrobní, provozní, skladovací, měřící a další procesy.Oblast chemických senzorů je velice rozsáhlá [6], [19] a můžeme ji rozdělit podlezpůsobu převodu měřené veličiny jak ukazuje Obrázek 11.1.Chemické senzoryelektrochemickéteplotnífluorescenčnígravimetrickéoptické