МЕТАННИ АНИҚЛОВЧИ ТЯГ-CH4 ГАЗ АНАЛИЗАТОРИНИНГ МЕТРОЛОГИК ТАВСИФЛАРИГА ТУРЛИ ОМИЛЛАРНИНГ ТАЪСИРИ

Углерод (II) оксиди (ис гази) ва метан (табиий газ) атмосфера ҳавосининг заҳарли ва портловчан таркибий қисмларидан биридир. Статистик маълумотларга кўра, сўнгги ўн йилликда углерод (II) оксиди билан заҳарланишдаги ўлим ўткир заҳарланишдан вафот этганлар 25% фоизга якинлашмокда. Шу сабабли газсезгир яримўтказгичли материалларнинг янги авлодини яратиш ва улар асосида атмосфера ҳавоси, технологик ва чиқинди газлардаги углерод (II) оксиди ва метаннинг миқдорини аниқлашни таъминловчи селектив яримўтказгичли газ сенсорлари ва сигнализаторларини яратиш муҳим масалалардан ҳисобланади

МЕТАННИ АНИҚЛОВЧИ ТЯГ-CН4 ГАЗ АНАЛИЗАТОРИНИНГ МЕТРОЛОГИК ТАВСИФЛАРИГА ТУРЛИ ОМИЛЛАРНИНГ ТАЪСИРИ Эшкобилова Мавжуда Эргашбоевна СамДТУ доценти Эгамов Умиджон Баходир ўғли, Толибов Асомиддин Амриддин ўғли СамДТУ талабаси Шукурова Дилором Баходировна СамДТУ ассистенти Абдурахмонов Эргашбой СамДУ профессор https://doi.org/10.5281/zenodo.10177798 Аннотация: Углерод (II) оксиди (ис гази) ва метан (табиий газ) атмосфера ҳавосининг заҳарли ва портловчан таркибий қисмларидан биридир. Статистик маълумотларга кўра, сўнгги ўн йилликда углерод (II) оксиди билан заҳарланишдаги ўлим ўткир заҳарланишдан вафот этганлар 25% фоизга якинлашмокда. Шу сабабли газсезгир яримўтказгичли материалларнинг янги авлодини яратиш ва улар асосида атмосфера ҳавоси, технологик ва чиқинди газлардаги углерод (II) оксиди ва метаннинг миқдорини аниқлашни таъминловчи селектив яримўтказгичли газ сенсорлари ва сигнализаторларини яратиш муҳим масалалардан ҳисобланади. Калит сўзлар: Термокаталитик, сенсор, метан, харорат, босим, анализатор, концентрация. ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГАЗОАНАЛИЗАТОРА ТЯГ-ЦН4 ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ МЕТАНА Аннотация: Оксид углерода (II) (сажевый газ) и метан (природный газ) являются токсичными и взрывоопасными компонентами атмосферного воздуха. По данным статистики, за последнее десятилетие смертность от отравления оксидом углерода (II) приближается к 25% умерших от острых отравлений. Поэтому актуально создание нового поколения газочувствительных полупроводниковых материалов и создание на их основе селективных полупроводниковых газовых датчиков и сигнализаторов, обеспечивающих определение количества оксида углерода (II) и метана в атмосферном воздухе, технологических и выхлопных газах. Ключевые слова: Термокаталитический, сенсор, метан, температура, давление, анализатор, концентрация. INFLUENCE OF VARIOUS FACTORS ON METROLOGICAL CHARACTERISTICS OF TYAG-CN4 GAS ANALYZER FOR METHANE DETECTION Abstract: Carbon (II) monoxide (soot gas) and methane (natural gas) are toxic and explosive components of atmospheric air. According to statistics, over the past decade, mortality from carbon monoxide poisoning is approaching 25% of those who died from acute poisoning. Therefore, it is important to create a new generation of gas-sensitive semiconductor materials and create on their basis selective semiconductor gas sensors and alarms that provide determination of the amount of carbon monoxide (II) and methane in atmospheric air, process and exhaust gases. . Keywords: Thermocatalytic, sensor, methane, temperature, pressure, analyzer, concentration.

КИРИШ Тажрибалар давомида газларнинг аниқланадиган концентрацияси диапазонлари, аниқлашнинг асосий хатолари, чиқиш сигналининг вариация соҳаси аниқланди ва газ муҳитининг ҳарорати, босими ва намлигини ўзгариши натижасида юзага келувчи қўшимча хато қийматлари топилди. Газ анализаторлари метаннинг концентрациясини 0-1000 мг/м3 ва 0-5,0 хаж.% гача бўлган оралиғида, лаборатория ва реал шароитларда синовдан ўтказилди. Лаборатория шароитлари: таҳлил қилинган газ аралашмасининг ҳарорати 20±50C; газ аралашмани босими 76030 мм сим. уст; газ аралашмасининг нисбий намлиги 40-60%; асбобга бериладиганг кучланиш таъминоти 22010 В ни ташкил қилади. АСОСИЙ ҚИСМ Қурилманинг реал ишлаш шароитлари: газ аралашмасининг ҳарорати +5 - +500C; газ босими 600-800 мм сим. уст; газ муҳитининг нисбий намлиги 25-95 % ни ташкил қилади; сенсорнинг бурилиш бурчаги-30 % гача. ПТГ-CН4 газ анализаторини концентрациянинг 0- 1000 мг/м3 ва 0-5,0 ҳаж.% оралиғида синовдан ўтказиш ва асосий хато қийматини аниқлаш учун газ аралашмаси анализаторга қуйидаги кетма-кетликда киритилди: 1-3-5-3-1-5, бу ерда ГА рақамлари ўлчанадиган компонентларни қуйидаги коцентрацияларига мос келади (%): №1=105; №3=505; №5= 955. Газ анализаторининг синов вақтидаги асосий мутлоқ хатоси газ анализаторининг кўрсатгичи билан ҳақиқий концентрация оралиғидаги фарқ ва қуйидаги формуладан аниқланди: = Ai - A0 (5.1) бу ерда Ai- аниқланувчи компонентнинг асбоб ёрдамида топилган концентрацияси; A0- аниқланувчи компонентнинг ГА паспортда кўрсатилган ҳақиқий концентрацияси. Асосий келтирилган хато газ анализаторининг кўрсаткичгичи билан ҳақиқий концентрация оралиғидаги фарқни асбобни ўлчов диапазонига нисбати билан аниқланди: =А1 - A0/ Ck - Cн (5.2) бу ерда Сk-Сн газнинг аниқланган бошланғич ва охирги чегараси, мг / м3 (%). ТЯГ-СН4 сигналининг метан концентрациясини 0-1000 мг/м3 ва 0-0,5 хаж.% оралиғида концентрацияга боғлиқлиги жадвалларда келтирилган. Яримўтказгичли сенсор асосида тайёрланган ТЯГ-СН4 газ анализаторининг сигналини 0- 1000 мг/м3 оралиғидаги метан концентрациясига боғлиқлиги СН4аралашмадаги СН4 га сигнал S Sr*102 таркиби, мг/м3 (x±x), мг/м3 10 11±0,3 0,24 2,2 50 48±0,9 0,72 1,5 250 245±1,5 1,21 0,5 500 510±2,0 1,61 0,3 750 740±2,8 2,25 0,3 980 973±4,8 3,86 0,4

Тақдим этилган маълумотлардан кўриниб турибдики, ўрганилаётган концентрация интервалида газ анализаторининг аналитик сигналини метан концентрациясига боғлиқлиги тўғри чизиқли пропорционалдир. 5.1 ва 5.2-жадвалларда келтирилган маълумотлар асосида анализаторларни 0-1000 мг/м3 ва 0-5, 0 % гача бўлган оралиқда ҳисобланган асосий мутлоқ хатолари мос равишда 17,0 мг/м3 ва 0, 9% ни ташкил этди.

ТЯГ-CН4 газ анализаторининг термокаталитик сенсори билан ўлчаш оралиғини текшириш натижалари (ўлчов оралиғи 0-5,0 ҳаж. % , n=5, Р=0,95.) Киритилган СН4, ҳаж. Топилди СН4,(x±x), S Sr*102 %. ҳаж. %. 0,10 0,97±0,02 0,02 1,7 0,50 0,45±0,06 0,05 1,1 1,50 1,54±0,09 0,07 2,7 2,50 2,56±0,16 0,13 2,5 3,50 3,41±0,15 0,12 2,5 4,50 4,43±0,19 0,15 2,4 4,90 4,95±0,21 0,17 2,4 ТЯГ-CН4 анализаторини сигналининг вариациясини ўрганиш таркибида метан миқдори 0,55; 2,45 ва 4,86 ҳаж.% бўлган газ аралашмалари мисолида амалга оширилди. Газ анализатори синов нуқталарининг ҳар бир нуқтасида В<Bg тенгсизлик кузатилса, асбоб синовдан ўтган деб ҳисобланади. Бунда В- сигнал амалда кузатилган, Bg-руҳсат этилган ўзгариши). ТЯГ-CН4 газ анализатори сигналининг ўзгаришини аниқлаш натижалари (n=5,P=0,95) Метаннинг Метанни аниқланган Асосий Вариация, % аралашмадаги миқдори (x±x), % ҳаж. % абсолют хато, миқдори, ҳаж. % ҳаж. () Аmax Amin 0,55 0,45±0,02 0,46±0,02 0,05 0,01 2,45 2,51±0,03 2,49±0,04 0,06 0,02 4,86 4,91±0,04 4,89±0,03 0,05 0,02 Жадвалда газ анализаторининг ўзгариш қиймати ҳар бир ўлчов оралиғида рухсат этилган асосий хато чегарасининг мутлоқ қийматининг 0,5 қисмидан ошмайди. 13320-81 рақамли давлат стандарти бўйича қурилманинг вариацияси асосий хатонинг 50 % дан ошмаслиги керак. Атмосфера ҳароратининг ўзгариши оқибатида ТЯГ-СН4 нинг қўшимча хатосини текшириш ҳароратнинг 10-500C оралиғида амалга оширилди. Экспериментларда метан миқдори 2,85 % бўлган ГА ишлатилди. Камера ичидаги ҳароратни созлаш тартиби +200C (оптимал ҳарорат): 10; 35; ва 500 C. Ҳар бир ҳароратда, қурилма 1 соат давомида сақланади, ундан кейин ГА юборилди ва асбобнинг кўрсатиши (сигнали) ёзиб олинди. Ҳар бир нуқтадаги ўлчашлар камида 5 мартадан ўтказилди. Атроф-муҳит ҳарорати таъсирида газ анализаторининг қўшимча хатосини аниқлаш натижалари Жадвалда келтирилган бўлиб, ундан барча ҳолатларда қурилманинг асосий хатоси анча паст бўлиши ва 0,02 % дан ошмаслигини кўрамиз. Турли ҳароратларда метан газини термокаталитик анализатор билан аниқлаш натижалари ТЯГ-СН4 (ССН4=2,50 % ҳаж, n=5, P=0,95) Температу-ра, Киритил Аниқланган Sr*102 Тажриба Қўшимча хатолик 0С ган СН4,СН4 (x±x) , ҳароратидаги (доп) ҳаж. % ҳаж. % хато t 20 2,85 2,83±0,06 1,6 0,02 - 10 2,85 2,81±0,07 2,1 0,04 0,02

35 2,85 2,82±0,01 0,5 0,03 0,01 50 2,85 2,88±0,01 0,5 0,03 0,01

Намлик таъсирини ўрганиш бўйича тажрибалар қуйидаги тартибда амалга оширилди: қурилма намлик камерасига жойлаштирилиб, нормал синов шароитлари ўрнатилди. Асбоб дастлабки барқарор ҳолатига келтирилгандан сўнг унга 2,55% лик ГА юборилди ва асбобнинг асосий хатоси аниқланди. Бир соат ўтказилиб қурилмани хатоси бир-бири билан кетма-кет уланган дистилланган сув билан тўлдирилган аралашмани намлигини 95 % га оширувчи учта склянкалари орқали ўтказилган ГА ни анализаторга киритиш орқали аниқланди. Газ анализаторини ўчириб, уни 2 соат давомида стабиллаштирилди, шундан сўнг қурилма ёқилди ва оддий синов шароитида асосий хатоси аниқланди. ГА-О2 газ анализаторининг намликка чидамлилиги синов натижалари 5.5- жадвалда келтирилган. ТЯГ-СН4 анализатори сигналини намлик миқдорини ўзгаришга боғлиқлигини аниқлаш натижалар (аралашмадаги метан миқдори 2,45 % ҳаж, n=5, Р=0,95) Газоанализа- Метаннинг аниқланган миқдори, ҳаж. % тор рақами Қуруқ газ Намланган газ Чиқиш сигналиниг аралашмаси аралашмаси ўзгариши 1 2,47 2,48 0,01 2 2,45 2,47 0,02 3 2,48 2,47 0,01

Жадвалда келтирилган маълумотларга кўра, ўрганилаётган намлик оралиғида анализаторнинг қўшимча хатоси 0,8 % ни ташкил этади ва 13320-81 рақамли давлат стандарти талабларига жавоб беради. Босимни анализатор сигналининг барқарорлигига таъсирини текшириш 600-900 мм сим.уст. оралиғида амалга оширилди. Тажрибалар ҳароратни 250С ва намликни 60 % га тенг қийматларида ўтказилди. Тажрибаларда компонентнинг миқдори 500 мг/м3 бўлган метаннинг стандарт аралашмаси ишлатилди. Босим ўзгариши натижасида газ анализаторининг қўшимча хатосини аниқлаш бўйича тажрибалар натижалари 5.6-жадвалда келтирилган. Ушбу маълумотлардан келиб чиққан ҳолда, босим ўзгариши натижасида юзага келувчи энг катта қўшимча хатолик (1% ва 5 мг/м3) 600 мм сим.уст.да кузатилди. Ушбу газ анализаторлари синфидаги босим ўзгариши бўйича 13320-81 рақамли давлат стандартига мувофиқ руҳсат этиладиган қўшимча хатолик асосий хатоликдан ошмаслиги керак. Турли хил босимларда метан концентрациясини аниқлаш натижалари (n=5; P=0,95). Босим мм СН4нинг аралаш- Аниқланган Sr*102 Тажриба Қўшимча сим.уст. мадаги миқдори СН4(x±x), босимидаги хато мг/м3 мг/м3 хато t (доп) 760 10 500 512±5,8 2,3 12 60010 500 517±7,6 1,6 17 5 80010 500 490±8,6 1,6 10 2 90010 500 486±6,5 1,2 14 4

13320-81 рақамли давлат стандартига биноан, умумий қўшимча хатоликнинг руҳсат этилган максимал қиймати руҳсат этилган асосий хато чегарасининг икки баробаридан ошмаслиги керак. Барча ҳолатларда ҳарорат, намлик ва босимнинг ўзгариши натижасида газ анализаторининг умумий қўшимча хатоси 1,5 % дан ортмади. Шундай қилиб, олиб борилган тадқиқотлар шуни кўрсатдики, бизнинг ишда ишлаб чиқилган ТЯГ-СН4 газоанализатор метрологик ва бошқа баъзи ҳусусиятлар бўйича шу типдаги автоматик газоанализаторлар учун қўйиладиган стандартлар талабларига тўлиқ жавоб беради. Ишлаб чиқилган газ анализаторларининг аниқлигини баҳолаш учун метаннинг турли концентрацияли аралашмаларини параллел таҳлилари ўтказилди. Олинган маълумотларнинг баъзилари 5.7 ва 5.8-жадвалларда келтирилган. Таклиф қилинган термокаталитик сенсор ва газ анализатори мавжуд термокондуктометрик ва электрокимёвий қурилмалар билан таққосланганда газли муҳитда СН4 ни аниқлашда юқори аниқлик ва қайта такрорланувчанликни намоён қилди. Шундай қилиб, ўтказилган тадқиқотлар натижаси таҳлил қилинган аралашмага етарли даражада фаол бўлган катализаторларни ўз ичига олган ягона блокга бирлаштирилган яримўтказгич ва термокаталитик сенсорларни ўз ичига олган метанни аниқлашнинг селективлигини таъминлаш услуби таклиф этилган. Метан миқдорини ишлаб чиқилган (термокаталитик) ва термокондуктометрик сенсорлар ёрдамида аниқлашда олинган натижаларни қиёсий баҳолаш (n=5 P=0,95) СН4 нинг Аниқланган метан % ҳаж. аралашма ТЯГ-СН4 (1-канал) ТКС Термокондуктометрик шаги миқ (ТП-1120) дори % x±x S Sr*102 x±x S Sr*102 0,45 0,47±0,03 1,05 2,2 0,40±0,03 0,88 1,9 1,66 1,60±0,06 2,09 2,0 1,68±0,12 1,45 1,3 2,84 2,86±0,04 1,93 0,8 2,76±0,13 2,65 1,0 3,55 3,52±0,03 2,65 0,5 3,49±0,03 3,46 0,7 4,95 4,98±0,12 3,38 0,5 4,88±0,12 3,38 0,5 Яримўтказгич ва газ хроматографияси усули билан метан таркибини аниқлашда олинган натижаларни қиёсий баҳолаш (n=5 P=0,95). СН4 нинг Аниқланган метан, ҳаж. % аралашмадаги ЯЎС-СН4 асосида ишлаб Газ хроматографияси «кристаллмиқдори % чиқарилган анализатор (2-канал) 500» ҳаж. x±x S Sr*102 x±x S Sr*102 50 47±1,3 1,05 2,2 47±1,1 0,88 1,9 100 106±2,6 2,09 2,0 108±1,8 1,45 1,3 250 256±2,4 1,93 0,8 257±3,3 2,65 1,0 500 512±3,3 2,65 0,5 489±4,3 3,46 0,7 750 738±4,2 3,38 0,5 735±4,2 3,38 0,5 1000 991±5,2 4,18 0,4 995±5,5 4,42 0,4 ХУЛОСА Аналитик сигналнинг аниқлашни мутлоқ ва нисбий хатолари ва вариацияси 13320- 81 рақамли давлат стандартига мувофиқ белгиланган параметрлардан ошиб кетмайди. Ишончлилик даражаси 0,95 бўлган ҳолат учун келтирилган хатонинг умумий қиймати

ўлчанган концентрация оралиғида шу типдаги асбоблар учун 52033-2003 рақамли давлат стандарти талабларига тўла жавоб беради ва ± 1,5% дан ошмайди. Фойдаланилган адабиётлар 1. Сидикова Х.Г., Абдурахманов Э., Эшкобилова М.Э. Метрологические характеристики полупроводникого сенсора оксида углерода // UNIVERSIUM. Химия и биология.– Москва. №11(89).– С.48-54. doi: 10.32743/Uni Chem.2021.89.11-1(02.00.00; № 2 ). 2. Указ Президента Республики Узбекистан от 7 февраля 2017 года № ПФ-4947 "о стратегии действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан" 3. Эшкобилова М.Э., Сидикова Х.Г., Абдурахманов Э. Метрологические характеристики полупроводникого газоанализатора оксида углерода «ПГА-СО»// Вестник НУУз. 2021.3/2/1.– С. 299-306. (02.00.00; № 12 ) 4. Эшкобилова М. Э. Разработка химических сенсоров для мониторинга метана//Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора философии (PhD). Самарканд. 2019. 44 с. 5 Нодир ва ноёб металлар бирикмалариниинг қўлланилиши 5. Карпов Е.Ф., Биренберг И.Э., Басовский Б.И. Автоматическая газовая защита и контроль рудничной атмосферы. М.: Недра, 1984. 285 с 6. Абдурахманов Э., Даминов Г.Н., Султанов М.М., Тиллайев С.У. Обеспечение селективности термокаталитического сенсора компонентов выхлопных газов //Экологические системы и приборы. Москва. 2008. №5. С.30-32. 7. Абдурахманов Э. Сенсор для селективного мониторинга оксида углерода в воздухе и промышленных газообразных выбросах. //Журнал Аналитика и контроль (Россия), 2004г. т.8, № 2, с.165-169. 8. Абдурахманов Э., Даминов Г., Султанов М. Селективный химический сенсор для мониторинга паров бензина и дизельного топлива из состава выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания//Химическая промышленность. 2007. Т.84. № 6. с.317-320. 9. Эшкобилов Ш.А., Эшкобилова М.Э., Абдурахманов Э.А. Определение природного газа в атмосферном воздухе и технологических газах.//Журнал Экологические системы и приборы, 2015. №9. С.11-15