Технология оптических датчиков метана и углеводородных газов с ультра низким энергопотреблением

Технология продукта компании «Оптосенс» - наш вклад в ваше успешное будущее.
Оптические датчики метана и углеводородных газов с ультранизким энергопотреблением.

 

Датчик МИП-ВГ / MIPEX-02 в пластиковом корпусе

Технология NDIR в её современном виде - результат долгого процесса развития, исследований и труда многих профессионалов своего дела.

Интегрированное решение с использованием инновационных технологий в производстве материалов и электроники и уникальная производительность при рекордной экономичности энергопотребления - такой мы видим технологию NDIR. Такой мы создаём её сегодня для вас.

 

Мы предлагаем технологию, объединившую в себе низкое энергопотребление (в 50 раз экономичнее конкурентных аналогов) и высокую эффективность:  

  • длительная эксплуатация,
  • эргономичность и удобство использования,
  • устойчивость к воздействию агрессивной среды,
  • устойчивость к дестабилизирующим температурным факторам.

  

 Приборы на основе технологиии  NDIR (non-dispersive infrared) появились во второй половине 20 века. В то время оптические газоаналитические датчики были достаточно громоздкими, так как требовали использования механического обтюратора - вращающегося диска со смонтированными в нем интерференционными фильтрами, обеспечивающего модуляцию сигнала от лампочки накаливания. Но уже к середине 90-х годов технический прогресс позволил сделать значительный шаг вперед, оптические датчики  приобрели ряд существенных улучшений.

 Первый усовершенствованный вариант был разработан в середине 90-х специалистами фирмы E2V . В качестве источника ИК излучения была предложена новейшая по тем временам импульсная лампа накаливания, а в качестве приемника - пироэлектрические фотодетекторы. Использование импульсной лампы позволило избавиться от механического обтюратора, существенно уменьшить габариты и резко повысить надёжность. Применение пироэлектрических приёмников дало высокую стабильность характеристик при изменении температуры, т.к. приемники этого типа имеют одинаковую чувствительность во всём спектральном диапазоне. Кроме того, высокая мощность излучения лампы в полосе измерения дала возможность получить требуемые характеристики чувствительности датчика без использования системы зеркал;  мощности сигнала лампы оказалось достаточно, чтобы эффективное измерение концентрации газа обеспечивались светом, отраженным от стенок газовой ячейки и принятым пироэлектрическим фотодетектором.

Данная технология оптического ИК датчика безусловно удачна, она зарекомендовала себя надёжностью, с различными модификациями была воспроизведена еще несколькими производителями (в частности Dynament, Clair Air,  CTL, т.д.) и в настоящее время широко используется многими фирмами по всему миру.

Однако, существенным минусом датчика газа, работа которого основана на этой технологии, стало использование большого количества энергии. Его чрезмерно высокое энергопотребление - не менее 200 мВт - серьёзная преграда для его дальнейшей адаптации к нуждам современного производства: созданию автономных и необслуживаемых газоанализаторов с беспроводным интерфейсом.

Но наука не стоит на месте. Альтернативно данной технологии много лет в ряде стран, и больше всего в России и Великобритании, велись разработки иной оптической технологии газового анализа углеводородов. Данная технология основывалась на использовании полупроводниковых  элементов: светодиодов и фотодиодов, работающих в спектральном диапазоне 3000-4000 нм, как показано на рисунке ниже.

Использование подобной технологии позволило значительно снизить энергопотребление датчика, однако, потребовало решения трех важнейших проблем, до недавнего времени стоявших на пути ее развития: температурная стабильность, долговременная стабильность, миниатюрные размеры 

 

Мы решили эти проблемы!

Миниатюрные размеры датчика были получены при применении системы эффективных параболических минизеркал с высоким коэффициентом светопередачи.

Стабильность датчиков в условиях, когда характеристики (положение спектра, мощность излучения и чувствительность) и фотоприемников, и светодиодов подвержены серьезным изменениям под влиянием температуры, была достигнута с помощью разработки новых типов светодиодов, которые имеют  оптимизированный спектр излучения, и использования специализированных алгоритмов обработки сигналов. Это обеспечило датчику высокую стабильность в рабочем температурном диапазоне.

Долговременная стабильность датчиков была обеспечена применением разработанных специально для данного проекта фотодиодов на основе тонких пленок твердых растворов системы PbSe - CdSe, которые примерно в 10 раз более чувствительны, чем пироэлектрические фотоприёмники и, в отличии от ранее использовавшихся фотонных фотоприёмников иных типов, обладают несравненно более высокой стабильностью, как температурной, так и долговременной.

Мы разработали, создали и в настоящее время серийно производим газоанализаторные датчики по уникальной революционной технологии.

Примененные инновации в оптоэлектронных компонентах, материалах, электронике открывают новые перспективы применения датчиков МГД и МИП ВГ в промышленности, ЖКХ, энергетике, добычи, транспортировке и хранении угля, нефти и газа.

Мы гордимся своим продуктом и предлагаем его Вам: он обеспечит оптимальное сочетание производительности и ресурсопотребления, запас надёжности и вариативности условий эксплуатации, возможность дальнейшей оптимизации и безопасность.