A Nondispersive Optical Gas Sensor with Time Division Multiplexing of Reference and Active Signals

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The design of a nondispersive optical infrared gas sensor with two infrared sources and a single sensor is presented. The operation of the device with the time separation of active and reference signals is demonstrated. An additional broadband photodetector is used to control the aging of radiation sources. The sensor is designed to determine the concentration of methane in an air–gas mixture with a methane volume fraction of 2.2% at most. The proposed sensor design makes it possible to determine the concentration with an accuracy of ±0.1% of the volume fraction of methane in the temperature range from –20°C to +50°C at a temperature change rate of no more than 2°C/min.

About the authors

A. I. Konyukhov

Saratov State University

Author for correspondence.
Email: KonukhovAI@sgu.ru
410012, Saratov, Russia

References

  1. Dinh T.-V., Choi I.-Y., Son Y.-S., Kim J.-C. // Sensors and Actuators B: Chem. 2016. V. 231. № 8. P. 529. https://doi.org/10.1016/j.snb.2016.03.040
  2. Wong J.Y., Anderson R.L. Non-Dispersive infrared gas measurement. Barcelona, Spain: IFSA Publishing, 2012. P. 120. ISBN: 978-84-615-9732-1.
  3. Norton H.N. Sensor and analyzer handbook. Englewood Cliffs, New Jersey: Prentice Hall Inc., 1982. P. 562. ISBN 978-0138067601.
  4. Popa D., Udrea F. // Sensors. 2019. V. 19. № 9. P. 2076. https://doi.org/10.3390/s19092076
  5. Jun L., Qiulin T., Wendong Z., Chenyang X., Tao G., Jijun X. // Measurement. 2011. V. 44. № 5. P. 823. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2011.01.021
  6. Zhang G., Wu X. // Opt. and Las. in Engineering. 2004. V. 42. № 2. P. 219. https://doi.org/10.1016/j.optlaseng.2003.08.001
  7. Guangjun Z., Yaping L., Qingbo L. // Opt. and Las. in Engineering. 2010. V. 48. № 12. P. 1206. https://doi.org/10.1016/j.optlaseng.2010.06.012
  8. Wong J.Y., Schell M. // Sensor Review. 2011. V. 31. № 1. P. 70. https://doi.org/10.1108/02602281111099116
  9. Signal conditioning for NDIR sensor. Application note AN5571. [Электронный ресурс] STMicroelectronics URL: www.st.com/resource/en/application_note/an5571-signal-conditioning-for-ndir-sensor-stmicroelectronics.pdf (дата обращения: 20 июня 2022).
  10. Wong J., Tse C. // Sensor Review. 2012. V. 32. № 3. P. 217. https://doi.org/10.1108/02602281211233205
  11. Wong J.Y. Saturation filtering NDIR gas sensing methodology. US Patent No. 8003944B2, (August 23, 2011). [Электронный ресурс] URL: https://patents.google.com/patent/US8003944B2/en (дата обращения: 20 июня 2022).
  12. Wang X., Rodjegard H., Oelmann B., Martin H., Larsson B. // Procedia Engineering. 2010. V. 5. № 1. P. 1208. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2010.09.329
  13. Yi S. // Sens. Mater. 2017. V. 29. № 3. P. 243. https://doi.org/10.18494/SAM.2017.1439
  14. Дремлюга В.Я., Микитченко В.Ф., Головченко П.Ф., Дашковский А.А., Шаповаленко В.И. Патент СССР № 1149146 // БИ. 1985. № 13.
  15. Frodl R., Tille T. // IEEE Sensors Journ. 2006. V. 6. № 6. P. 1697. https://doi.org/10.1109/JSEN.2006.884440
  16. ГОСТ IEC 60079-29-1-2013 Взрывоопасные среды. Часть 29-1. Газоанализаторы. Требования к эксплуатационным характеристикам газоанализаторов горючих газов. [Электронный ресурс] Электронный фонд нормативно-технической и нормативно-правовой информации. URL: https://docs.cntd.ru/document/1200107435 (дата обращения: 12.07.2022).
  17. Horowitz P., Hill W. The Art of Electronics. 3rd Edition. USA, NY.: Cambridge University Press, 2015. P. 1220. ISBN: 9780521809269.
  18. Stoer J., Bulirsch R. Introduction to Numerical Analysis. 2nd edition. NY.: Springer-Verlag, 2002. ISBN 9780387954523
  19. Bernath P.F. Spectra of Atoms and Molecules. 3rd ed. UK, Oxford: Oxford University Press, 2016. P. 488. ISBN 9780199382576.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2.

Download (42KB)
Indexing metadata
3.

Download (36KB)
Indexing metadata
4.

Download (44KB)
Indexing metadata
5.

Download (23KB)
Indexing metadata
6.

Download (69KB)
Indexing metadata
7.

Download (41KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 А.И. Конюхов

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».