СПОСОБ ТАРИРОВКИ ДАТЧИКА ОБЪЕМНОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ Российский патент 2003 года по МПК G01L27/00 G12B13/00 

Изобретение относится к области определения концентрации различных бинарных газовых смесей и может быть использовано в промышленной теплоэнергетике, в химической, авиационной и других отраслях промышленности.

Известны способы определения концентрации газовой смеси химическими газоанализаторами. В основе их работы лежит последовательное поглощение (или сжигание) определенных компонентов газовой смеси из пробы определенного объема (Преображенский В.П. Теплотехнические измерения и приборы. 3 изд.; М.: Энергия, 1978. -703 с. ). Основным недостатком химических газоанализаторов типа ГХП-2, ГХП-3, ГА-СХ-1 и других является то, что они периодического действия и время, требуемое для проведения анализа, составляет от 5 до 40 минут. Кроме того, на результаты анализа могут оказывать влияние вредный объем (объем распределительной гребенки и других соединительных частей), несоответствие уровней в измерительной бюретке и уравнительном сосуде, неполнота поглощения газа реактивом, изменение температуры во время анализа и ряд других.

Наиболее близким техническим решением является способ тарировки насадков термоанемометра по смесям (Ярошенко В.М., Ермаков А.Л., Климов А.А., Матулевич В.П., Терентьев Ю.Н. Экспериментальные исследования профилей скорости и концентрации в бинарных зонах смещения. "Термоаэродинамика". Минск, 1970), состоящий из приготовления газовой бинарной смеси определенной концентрации и замера этой концентрации датчиком. По показаниям выходного напряжения, которое изменяется в зависимости от приготовленной концентрации смеси, определялась зависимость напряжения прибора от концентрации смеси.

Недостатком способа является значительный расход добавляемых в воздух компонентов, так как концентрация устанавливается по расходомерным устройствам отдельно для каждого компонента, что связано с увеличением времени тарировки, а также значительным расходом дорогостоящих и вредных газов (тарировочный канал открытого типа).

Технический результат - снижение времени тарировки, расхода и выброса дорогостоящих и токсичных газов, а также упрощение схемы установки для осуществляемого способа.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе тарировки датчиков объемной концентрации по смесям, включающем приготовление в емкости газовой бинарной смеси определенной концентрации и замер концентрации с помощью датчика, приготовление газовоздушной смеси осуществляют путем откачки воздуха из герметичной емкости до разрежения, определяемого по вакуумметру и соответствующего заданному парциальному давлению воздуха, и подаче второго компонента смеси до атмосферного давления в емкости, после чего осуществляют тарировку датчика.

Способ реализуется с помощью устройства, представленного на чертеже, где показана схема установки для тарировки датчиков объемной концентрации.

Установка состоит из двухканальной термоанемометрической системы 1, герметичной емкости 2, образцового вакуумметра 3, датчика объемной концентрации 4, вентилей 5, 6, 7, 8, 9, вакуумного насоса 10, фильтра 11, баллонной станции 12.

Установка, реализующая способ тарировки, работает следующим образом.

Открывают вентиль 6, с помощью вакуумного насоса 10 из емкости откачивают воздух до разрежения 0,5, определяемого по образцовому вакуумметру 3 и соответствующему парциальному давлению воздуха P₁=0,5. Вентиль 6 закрывают и с помощью вентилей 8 или 9 из баллонной станции 12 в емкость 2 подают второй компонент до атмосферного давления в емкость 2, то есть до 1, определяемого также при помощи вакуумметра 3. В емкости давление смеси Р_см=Р₁+Р₂=1, где Р₂= 0,5 - парциальное давление второго компонента. Таким образом, в емкости находится газовоздушная смесь с 50% содержанием второго компонента.

Далее включают в работу термоанемометр 1, вакуумный насос 10, открывают вентиль 5, через датчик концентрации 4 из емкости 2 осуществляют отсос газовоздушной смеси заданной 50% концентрации, по прибору 1 записывают показания выходного напряжения, соответствующего заданной концентрации.

Выключают термоанемометр 1, закрывают вентиль 5, с помощью вакуумного насоса 10 и вентиля 6 откачивают смесь из емкости 2 практически до нуля, определяемого по вакуумметру 3, затем закрывают вентиль 6 и открывают вентиль 7, заполняют емкость 2 воздухом через фильтр 11 до давления Р=1. Вентиль 7 закрывают.

После прокачки (позиция 3) в емкости 2 приготавливают газовоздушную смесь другой заданной концентрации (позиция 1) и замеряют концентрацию смеси с помощью датчика (позиция 2) (см. чертеж).

По полученным данным строят тарировочную зависимость для выходного напряжения, снимаемого с датчика объемной концентрации.

Для измерений использовались датчик объемной концентрации фирмы "Dantec", конструкция которого описана в (Горлов В.Н., Калищевский Л.Л., Никитушкина Г. П., Стрельцов В.Я. Измерение турбулентных характеристик в зоне смешения разнородных газов. "Экспериментальные методы и аппаратура для исследования турбулентности", Новосибирск, 1977) и (Бредшоу П. Введение в турбулентность и ее измерения. Мир, М., 1974), а также двухканальная термоанемометрическая система фирмы "TSI". Измерение концентраций основано на зависимости интенсивности охлаждения нагретой нити датчика термоанемометра от теплопроводности газа (то есть от концентрации) при постоянной скорости обдува нити через сопло диаметром 20 мкм.

Использование изобретения позволит повысить точность тарировки и достоверность получаемых экспериментальных данных, снизить время тарировки, расход и выброс дорогостоящих и токсичных газов, а также упростить схему установки для осуществляемого способа тарировки.

Изобретение относится к определению концентрации различных бинарных газовых смесей и может быть использовано в промышленной теплоэнергетике, в химической, авиационной и других отраслях промышленности. Способ тарировки включает приготовление в емкости газовой бинарной смеси определенной концентрации и замер концентрации с помощью датчика. При этом приготовление газовоздушной смеси осуществляют путем откачки воздуха из герметичной емкости до разрежения, определяемого по вакуумметру и соответствующего заданному парциальному давлению воздуха. Подачу второго компонента смеси осуществляют до атмосферного давления в емкости. Технический результат - снижение времени тарировки, расхода и выброса дорогостоящих и токсичных газов, а также упрощение схемы установки для осуществления способа. 1 ил.

Способ тарировки датчиков объемной концентрации по смесям, включающий приготовление в емкости газовой бинарной смеси определенной концентрации и замера концентрации с помощью датчика, отличающийся тем, что приготовление газовоздушной смеси осуществляют путем откачки воздуха из герметичной емкости до разрежения, определяемого по вакуумметру и соответствующего заданному парциальному давлению воздуха, и подачи второго компонента смеси до атмосферного давления в емкости, после чего осуществляют тарировку датчика.