Быстрее и точнее: Ученые ЮФУ создают компактный газоанализатор

Специалисты Института нанотехнологий, электроники и приборостроения ЮФУ разрабатывают карманный газоанализатор, намного точнее аналогов. Он способен оперативно определить предполагаемую утечку газа или наличие опасных химических соединений в помещении
28.09.2022

Бытовой газ не только благо для человека, но и источник повышенной опасности.Утечка газа может вызвать отравление или привести к взрыву. Для того, чтобы избежать подобных экстренных ситуаций сотрудники кафедры техносферной безопасности и химии ИНЭП ЮФУ разработали новый газоанализатор по авторской методике.

Газоанализатор – прибор первой необходимости в сфере экологии, техники безопасности и во многих отраслях промышленности. Помимо распознания газовой смеси и его месторождения, скрининг летучих веществ необходим перед началом работ под землей, на объектах химического производства и местах техногенных аварий.

Разработанный учеными анализатор имеет два сенсора. Прототип сенсора газа проводит анализ при первых взаимодействиях молекул газа с датчиком, что быстрее в 10 раз по сравнению с аналогами, которые распознают вещество только после завершения взаимодействия с сенсором. Преимущество прибора такжезаключается в простоте и бюджетности, так как подобные устройства работают на базе искусственного интеллекта, задействуют четыре сенсораи более дорогостоящее оборудование.

«Как только информативный сигнал получен, устройство прекращает измерения и сразу выдает ответ в виде значения концентрации газа. Добиться этого помогли исследования динамики резистивного отклика, то есть изменения сопротивления сенсора при воздействии разных газов различной концентрации. Как только измерительная система фиксирует экстремумы (минимальные и максимальные значения) реакции на сенсоре, она выдает данные о наличии, насыщенности и типе летучего соединения», – рассказала завкафедрой техносферной безопасности и химии ИНЭП ЮФУ Нина Плуготаренко.

Разработанный специалистами прибор также отличается своей точностью и миниатюрностью. В него заложены алгоритмы точного распознавания множества химических соединений, несколько калибровочных зависимостей, которые позволяют точно определять концентрацию, а также выявлять несколько видов газа сразу. Сенсоры газоанализатора разработаны на основе двух полупроводниковых составов: диоксида циркония и кремния, а также кремне-углеродного материала. Сам газочувствительный датчик имеет размер всего 1х1,2 см. Миниатюрность – один из критериев, к которым стремились разработчики, так как массивные газоанализаторы проблематично использовать в труднодоступных местах, например, в пещерах и шахтах.

Сейчас программное обеспечение аппарата работает с компьютера, подключенного к датчику, однако в будущем ученые планируют создать специальный корпусс впаянной микросхемой. Это позволит устройству работать автономно и при этом оно останется компактным.

«Сегодня газоаналитические устройства, способные определять несколько газов, состоят из массива сенсоров — по их разной реакции и определяется газ, чаще всего для этого используют метод обработки данных на основе нейронных сетей. В нашем случае на стадии калибровки определяются прямые в многомерном параметрическом пространстве, которые являются уникальными для каждого газа. В процессе эксплуатации сенсора газ идентифицируются уже по реальным параметрам динамики отклика в сравнении с прямыми, полученными при калибровке», — дополнила Нина Плуготаренко.

Результаты исследования опубликованы в журнале Chemosensors.

Читайте также:

Новости
06/12/2022
В ЮФУ состоится закрытие кинофестиваля Дни научного кино ФАНК
Каждый желающий сможет посетить церемонию закрытия кинофестиваля 6 декабря в 19.00 на площадке кинотеатра Горизонт Cinema&Emotion...
Новости
05/12/2022 23:52:00
«Ростов-Дон» выиграл у московского «Луча» со счетом 37:18
В понедельник, 5 декабря, «Ростов-Дон» выиграл у московского «Луча». Встреча в рамках OLIMPBET Суперлиги 2022/23 на площадке «Московской гандбо...
Новости
05/12/2022 18:09:00
Делегация ЮФУ приняла участие в Конгрессе молодых ученых 2022
Под руководством ректора ЮФУ Инны Шевченко команда ученых ЮФУ приняла участие в мероприятиях Конгресса молодых ученых, который проходил в С...
Новости
02/12/2022 23:40:00
Делегация Ростовской области приняла участие во встрече деятелей культуры с Валентиной Матвиенко
1 декабря, Председатель Совета Федерации Федерального собрания Российской Федерации Валентина Матвиенко ...
Новости
30/11/2022 14:08:00
В Ростове-на-Дону в декабре откроется 4 ярмарки и 33 елочных базара
Об этом рассказал глава Администрации Ростова Алексей Логвиненко...
Новости
30/11/2022 14:00:00
В Ростове-на-Дону идет приём заявок на конкурс «Арт‑ёлка – 2023»
Заявки принимаются оргкомитетом Донской публичной библиотеки онлайн до 13 декабря включительно...