Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к измерительной технике, конкретнее к средствам контроля концентрации горючего газа в окружающем воздухе, в частности метана, водорода, аммиака и некоторых других горючих газов, позволяющим измерять концентрацию в широком диапазоне от 0 до 100%.
Уровень техники
Известны газовые датчики, основанные на термокаталитическом способе измерения, предполагающем беспламенное сжигание горючего газа на поверхности каталитически активного элемента, нагретого до соответствующей температуры, и измерение выделившегося при этом тепла, пропорционального концентрации горючего газа. Этот способ достаточно простой, однако он применяется только для определения низких, так называемых довзрывных концентраций горючих газов, что обусловлено двойственностью показаний, возникающей при дальнейшем повышении концентрации и опасностью взрыва. Для определения более высоких концентраций (до 100%), как правило, используют термокондуктометрический способ, основанный на зависимости теплопроводности воздушной смеси от содержания в ней горючего компонента.
Известен универсальный метанометр (см. патент SU 1022030, МПК: G01N 27/14, опубл. 07.06.1983), содержащий автономный блок питания, две измерительные мостовые схемы, в одну из которых включен термокаталитический датчик, а в другую -термокондуктометрический, причем датчики установлены в общей камере анализа, усилитель сигналов мостов с показывающим прибором и переключающее устройство, размыкающие контакты которого включены в цепь питания моста с термокаталитическим датчиком, а замыкающие контакты в цепь питания моста с термокондуктометрическим датчиком. Измерение низких концентраций метана осуществляют посредством схемы с термокаталитическим датчиком, а при достижении заданного порогового значения переключают прибор на вторую схему измерения с термокондуктометрическим датчиком.
К недостаткам этого универсального метанометра следует отнести погрешности нелинейности второго порядка, что обусловлено использованием мостовых схем, и необходимость балансировки моста при замене любого из сенсоров. Кроме того, поочередная работа датчиков (сенсоров) может привести к ошибке измерения метана, например, в случае внезапного отравления катализатора.
Известно устройство для измерения концентрации метана (патент RU 2510499, МПК: G01N 27/14, G01N 27/18, опубл. 27.03.2014), содержащее источник питания в виде стабилизатора постоянного тока, термокаталитический сенсор с последовательно включенными рабочим и сравнительным элементами, размещенными в реакционной камере с диффузионным доступом анализируемой среды, и блок обработки сигналов, включающий процессор, соединенный через аналого-цифровой преобразователь с термокаталитическим сенсором.
Способ измерения концентрации метана, согласно патенту RU 2510499, заключается в том, что определение низких концентраций метана осуществляют, используя в качестве выходного сигнала напряжение на рабочем элементе, одновременно этому контролируют напряжение на сравнительном элементе, и при достижении последним заданной пороговой величины измерения на рабочем элементе прекращают, элемент шунтируют. Далее в качестве выходного сигнала для определения концентрации метана используют напряжение на сравнительном элементе, выполняющем функцию кондуктометрического сенсора, до возвращения последнего к заданной пороговой величине.
Существенной проблемой технического решения по патенту RU 2510499 является сложность измерения малых изменений большого сигнала и достижения при этом достаточной точности.
Другой проблемой являются неоптимальные режимы использования сенсоров, что обусловлено их последовательным соединением. Рабочий и сравнительный элементы, выполняющие функции каталитического и кондуктометрического сенсоров, изготовлены по единой технологии с равным сопротивлением и различаются только тем, что на один из них нанесен катализатор для обеспечения беспламенного горения, а поверхность второго изолирована от горючего газа жидким стеклом. Такая конструкция сенсоров при их последовательном включении позволяет в значительной степени скомпенсировать внешние климатические воздействия, однако в этом случае оба сенсора используются в неоптимальных режимах с большим энергопотреблением.
В качестве наиболее близкого аналога для заявляемого способа измерения концентрации горючих газов принят способ контроля горючих газов, в частности метана, см. патент DE 102006059566, МПК: G01N 25/22, G01N 25/18, опубл. 19.06.2008. Известный способ основан на использовании термокаталитического и термокондуктометрического сенсоров с диффузионным доступом анализируемой среды. Способ включает нагрев сенсоров пропусканием через них тока, измерение падения напряжения на сенсорах и определение концентрации горючего газа с учетом изменений параметров окружающей среды (например температуры или влажности). Определение низких концентраций горючего газа осуществляют, используя в качестве измерительного сигнала падение напряжения на термокаталитическом сенсоре. При достижении заданной величины концентрации, соответствующей довзрывному порогу, этот сенсор отключают от питания, и дальнейшее определение концентрации осуществляют, используя показания кондуктометрического сенсора до возращения величины концентрации к заданному порогу. После чего для измерений снова используют термокаталитический сенсор.
Основной проблемой данного способа является сложность измерения малых изменений большого сигнала и последующих расчетов концентрации, позволяющих обеспечить приемлемую точность, а также неоптимальные режимы работы сенсоров.
В качестве наиболее близкого аналога для заявляемого устройства принято газоизмерительное устройство, используемое для контроля концентрации горючих газов, таких как метан, в окружающем воздухе (см. патент DE 102006059566, МПК: G01N 25/22, G01N 25/18, опубл. 19.06.2008). Это устройство содержит термокаталитический и термокондуктометрический сенсоры с диффузионным доступом анализируемой среды и раздельными цепями питания, как минимум один датчик коррекции, например, температуры или влажности, и блок обработки данных, управляющий подачей питания на каталитический сенсор. Схема, реализующая блок обработки, должна включать АЦП (преобразователь), преобразующий аналоговые измерительные сигналы в цифровой код, для возможности их последующей обработки процессором.
Собственные цепи питания сенсоров позволяют частично устранить проблему противоречивых требований, предъявляемых к термокаталитическому и термокондуктометрическому сенсорам. Однако для компенсации влияния среды оба сенсора изготавливают по одной технологии с равными параметрами по сопротивлению и используют полумостовые схемы их включения, что ведет к неоптимальным режимам работы сенсоров и потерям энергии на вспомогательных элементах схемы.
Другим существенным недостатком ближайшего аналога является малое изменение полезного сигнала (как правило, информативное изменение сопротивления не превышает 10% от общего сопротивления сенсора), что ведет к необходимости усиления в десятки раз выходного сигнала и применения АЦП с разрядностью не менее 16-20 бит, что не только усложняет схему устройства, но и обусловливает сложность расчетов концентрации.
Размещение сенсоров в одной измерительной головке снижает ремонтопригодность устройства, не позволяя выполнить раздельную замену одного из сенсоров.
Предлагаемая группа изобретений направлена на решение упомянутых выше проблем.
Достигаемый технический результат заключается в упрощении процессов математической обработки результатов измерений и вычисления концентрации горючего газа, обеспечении высокой точности измерений простыми техническими средствами.
Дополнительно обеспечивается оптимизация электрических и конструкционных параметров каждого сенсора, упрощение схемы, повышение энергоэффективности устройства.
Раскрытие сущности изобретения
Достижение технического результата обеспечивается благодаря тому, что в способе измерения концентрации горючих газов, основанном на использовании термокаталитического и термокондуктометрического сенсоров с диффузионным доступом анализируемой среды, включающем нагрев сенсоров пропусканием через них тока, измерение падения напряжения на сенсорах и определение концентрации горючего газа с учетом изменений параметров окружающей среды, причем определение низких концентраций горючего газа осуществляют, используя в качестве измерительного сигнала падение напряжения на термокаталитическом сенсоре до достижения заданного значения концентрации, после чего этот сенсор отключают от питания, а дальнейшее определение концентрации осуществляют, используя показания термокондуктометрического сенсора до возращения величины концентрации к заданному значению, согласно заявляемому изобретению, сигналы напряжения с сенсоров преобразуют в частоту и подсчитывают двоичным счетчиком, количество разрядов которого определяют, исходя из диапазона изменяемой части напряжения на сенсоре и необходимой точности измерений.
Для учета изменений параметров окружающей среды осуществляют постоянный контроль, как минимум, одного параметра окружающей среды посредством соответствующего датчика, например, температуры или влажности, при этом показания этого датчика также преобразуют в частоту, подсчитывают двоичным счетчиком и используют для корректировки при расчете значений концентрации газа.
В отличие от ближайшего аналога, в предлагаемом способе сигналы напряжения, снимаемые с сенсоров, преобразуют в частоту и подсчитывают двоичным счетчиком с заданным тактом, в результате чего аналоговые сигналы с сенсоров преобразуются в цифровой код. При таком преобразовании полезная изменяющаяся часть сигнала всегда приходится на младшие разряды. Более высокие (старшие) разряды остаются неизменными при любом измеряемом напряжении, что позволяет не учитывать их при вычислении концентрации. В итоге обеспечивается уменьшение разрядности обрабатываемых величин. Это позволяет упростить процесс обработки результатов измерения и вычисления концентрации горючего газа. Одновременно повышается точность результатов, так как для преобразователя напряжение-частота легко изменять крутизну преобразования U/f, задавая необходимое значение младшего разряда. Как показала практика, для обеспечения нужной точности результатов достаточным является использование восьми младших разрядов.
Достижение технического результата обеспечивается также тем, что в устройстве для измерения концентрации горючих газов, содержащем термокаталитический и термокондуктометрический сенсоры с диффузионным доступом анализируемой среды и раздельными цепями питания, датчик коррекции и блок обработки данных, включающий преобразователь измерительных сигналов и процессор для обработки сигналов и связи с периферией, управляющий подачей питания на термокаталитический сенсор, согласно заявляемому изобретению, преобразователь измерительных сигналов, к входам которого подключены термокаталитический и термокондуктометрический сенсоры и датчик коррекции, выполнен в виде преобразователя напряжение-частота, подключенного к входу двоичного счетчика, выход которого соединен с процессором.
Особенностью преобразователя напряжение-частота с последующим счетом импульсов двоичным счетчиком является то, что при любом входном сигнале заполнение счетчика идет, начиная с младшего разряда. При этом при любом входном сигнале полезная изменяющаяся часть сигнала приходится именно на младшие разряды, а высокие (старшие) разряды на протяжении всего процесса измерений остаются неизменными и не несут полезной информации, что позволяет не учитывать их при вычислении. В результате существенно упрощается процесс обработки данных, а использование при измерении частоты и времени позволяет обеспечить высокую точность измерений простыми техническими средствами.
Как показала практика, для обработки сигналов и получения требуемой точности измерений концентрации метана достаточным является использование простого доступного восьмиразрядного процессора, что позволяет существенно упростить устройство, снизить его стоимость.
Таким образом, оба объекта изобретения связаны единым изобретательским замыслом и обеспечивают достижение одного и того же технического результата.
Питание каждого сенсора, в предпочтительных примерах осуществления изобретения, осуществляют от собственного стабилизатора постоянного тока. Величина тока каждого стабилизатора задается, исходя из условия достижения подключенного к стабилизатору сенсора оптимальной для него начальной температуры.
Использование для питания термокаталитического и термокондуктометрического сенсоров независимых стабилизаторов тока позволяет решить проблему противоречивых требований, предъявляемых к конструкциям и параметрам сенсоров, позволяет оптимизировать режим работы каждого сенсора и увеличить вдвое чувствительность каждого сенсора, по сравнению с питанием стабилизированным напряжением.
Использование для питания сенсоров стабилизированного постоянного тока позволило не только добиться увеличения полезного выходного сигнала во всем диапазоне измерений, но и упростить схему измерения, исключить из нее дополнительные элементы (сопротивления), а значит и связанные с ними энергетические потери и нелинейности.
В предлагаемом устройстве могут быть использованы термокаталитический и термокондуктометрический сенсоры с разными параметрами по сопротивлению и геометрии. При этом предпочтение отдается сенсорам, выполненным по технологии МЭМС, позволяющей дополнительно увеличить сопротивление каждого сенсора и уменьшить требуемый для нагрева ток.
Предпочтительным является размещение каждого сенсора в индивидуальном корпусе, что повышает ремонтопригодность устройства, позволяет заменить один сенсор, независимо от другого.
Суть предлагаемого технического решения и возможность его промышленной применимости подтверждаются приведенными ниже примерами осуществления и графическими материалами, где показаны: на фиг. 1 - блок-схема устройства для измерения концентрации метана, выполненного согласно предлагаемому изобретению; на фиг. 2 - таблица чувствительности сенсоров при питании стабилизированным напряжением; на фиг. 3 - таблица чувствительности сенсоров при питании стабилизированным током.
Осуществление изобретения
Устройство для измерения концентрации горючих газов содержит: термокаталитический 1 и термокондуктометрический 2 сенсоры с диффузионным доступом анализируемой среды, стабилизаторы постоянного тока 3 и 4, обеспечивающие питание сенсоров 1 и 2 соответственно, датчик коррекции 5, блок преобразования 6, включающий преобразователь напряжение-частота 6 (далее - ПНЧ 6), подключенный к его выходу двоичный счетчик 7 и процессор 8, выполненный с возможностью вывода результатов на блок отображения 9, возможностью передачи информации на внешнее устройство (не показано), и с возможностью управления стабилизатором постоянного тока 3.
Для питания сенсоров 1 и 2 могут быть использованы регулируемые стабилизаторы AMS1117-ADJ с малым падением напряжения, включенные по схеме стабилизации тока.
В одном примере реализации устройства блоки 6 и 7 схемотехнически могут быть реализованы на базе одной промышленно выпускаемой схемы 1316ХН035 четырехканального прецизионного преобразователя напряжения в частоту и цифровой код, разработанного для трехкоординатных акселерометров. К достоинствам данной схемы можно отнести простую архитектуру, небольшие размеры, малое энергопотребление, высокую устойчивость к входному шуму и помехам выходного сигнала, см. https://ic.milandr.ru/upload/iblock/lb4/lb41f23ed3dl5b487d2906e506e7eeed.pdf.
В качестве процессора 8 целесообразно использовать микромощный восьмиразрядный процессор Ttiny1634, производительности которого достаточно для реализации предлагаемого способа.
В другом примере реализации устройства для формирования блока преобразователя 6 могут быть использованы известные микросхемы 1316ПП1АУ, которых в этом случае потребуется как минимум три. А в качестве счетчика 7 в этом случае может быть использован внутренний счетчик процессора 8.
В предлагаемом устройстве, в отличие от мостовых и полумостовых схем, термокаталитический 1 и термокондуктометрический 2 сенсоры могут иметь различное (неодинаковое) исполнение. Так, для обеспечения оптимальной работы, ускорения нагрева и снижения потребляемого тока при максимальном использовании напряжения питания целесообразно использовать термокаталитический сенсор 1 с платиновым измерительным элементом и малыми габаритами.
Для термокондуктометрического сенсора 2 целесообразно увеличить в допустимых конструктивных пределах поверхность теплообмена с одновременным увеличением сопротивления и снижением температуры нагрева. Например, термокондуктометрический сенсор 2 для повышения чувствительности может иметь гораздо большую поверхность, чем сенсор 1, а его измерительный элемент может быть выполнен из более дешевого никеля.
Для этих целей оптимальным является применение сенсоров, выполненных по технологии МЭМС.
Датчик коррекции 5 служит для учета влияния окружающей среды и может быть выполнен, например, в виде датчика температуры или влажности.
Предпочтительно, сенсоры 1 и 2 размещены в индивидуальных корпусах, что повышает ремонтопригодность устройства, позволяет заменить один сенсор, независимо от другого.
Предлагаемое устройство позволяет измерять концентрации метана и других горючих газов в диапазоне от 0 до 100%.
Изначально в память процессора 8 записывается пороговая величина концентрации для использования термокаталитического сенсора 1, которая, как правило, соответствует нижнему концентрационному пределу распространения пламени (НКПРП), т.е. концентрации горючего газа в воздухе, ниже которой газовая среда не является взрывоопасной (см. ГОСТ 31610.20-1-2020). Как правило, значения концентрации горючего газа ниже этого предела называются «довзрывными».
Пороговая величина зависит от вида измеряемого газа и может быть взята из упомянутого ГОСТа 31610.20-1-2020. Так для метана заданная предельная величина концентрации составляет 4,4%, для аммиака -15%, для водорода - 4%, и т.д.
Способ определения концентрации горючего газа, например метана, реализуется при работе устройства следующим образом.
При включении устройства сначала происходит автокалибровка ПНЧ 6, а после задержки на время прогрева сенсоров выполняется измерение начального (нулевого) напряжения на сенсорах 1 и 2.
Необходимое количество младших разрядов результатов измерения по трем или более каналам записываются в память процессора 8 и сохраняются на все время до выключения. Затем на термокаталитический сенсор 1 подается образцовая газовая смесь с известной величиной концентрации метана, величина которой сообщается процессору 8. Результат измерения выходного сигнала термокаталитического сенсора 1 заносится в память процессора, из него вычитается начальное измерение по этому каналу, а результат делится на значение концентрации газовой смеси. Результат измерений записывается в память как крутизна преобразования термокаталитического сенсора 1, и используется в последующих расчетах результатов измерений довзрывных концентраций метана.
В память процессора 8 также записывается формула расчета показаний термокондуктометрического сенсора 2 с учетом его нелинейности или таблица значений выходного сигнала этого сенсора с необходимой разрешающей точностью, используемых для расчета высоких концентраций метана.
Измерение показаний термокаталитического сенсора 1 выполняют с начально заданной частотой, определяемой назначением устройства.
С той же частотой происходит измерение показаний датчика температуры 5. Если результат измерений изменения температуры превысит отклонение от начальной на заданную величину, то производится корректировка показаний термокаталитического сенсора 1 и рассчитывается концентрация метана с учетом влияющего фактора.
Как только концентрация метана превысит заданную величину 4,4%, термокаталитический сенсор 1 отключается и запоминается значение напряжения на термокондуктометрическом сенсоре 2, дальнейший контроль ведется по нему с учетом его нелинейности до тех пор, пока напряжение на нем не превысит запомненное значение. После этого снова включается термокаталитический сенсор 1 и используется для дальнейшего контроля.
Напряжение, снимаемое с сенсоров 1 и 2, преобразуется в блоке 6 в импульсы заданной частоты. В блоке 7 происходит преобразование частоты в цифровой код как у частотомера за счет подсчета импульсов за заданный промежуток времени.
При этом разрядность результата не зависит от крутизны преобразования сенсора, т.к. определяется соотношением крутизны и требуемой дискретности.
Повышение точности достигается за счет возможности изменения величины младшего разряда путем задания крутизны преобразования ПНЧ, а обработка только младших разрядов результата измерения уменьшает разрядность счетчика и упрощает математическую обработку результатов.
Поскольку микросхема 1316НХ035 позволяет измерять напряжение до 4 В и изменять крутизну преобразования от 25 кГц/В до 312,5 кГц/В, устройство можно настроить для работы с сигналами сенсоров различной величины и диапазоном изменения информативной части сигнала. Это можно показать для сенсоров измерения концентрации метана в двух диапазонах.
В переносном приборе с питанием от Li-Pol аккумулятора целесообразно оба датчика питать токами, устанавливающими на каждом из них напряжение около 2,5 В. Термокаталитический сенсор может иметь крутизну преобразования около 60 мВ/%СН4, т.е. полезное изменение входного сигнала равно 264 мВ. Требуемая для обеспечения точности разрешающая способность должна составлять с необходимым запасом 3 мВ. Отсюда получаем количество квантов частоты для последующих расчетов равным 264:3, что дает необходимую разрядность двоичного счетчика 7 разрядов, для всего двоичного счетчика достаточно 10 разрядов, т.е. время измерения при крутизне преобразования 25 кГц/В составит 0,1 с.
Термокондуктометрический сенсор имеет существенно меньшую крутизну преобразования, но большой диапазон изменения входного сигнала. Как результат, суммарный диапазон изменения входного сигнала близок к 200 мВ. Поэтому настройки преобразования целесообразно делать идентичными настройкам каталитического сенсора, что упрощает дальнейшую обработку сигнала.
При использовании для питания сенсоров стабилизаторов постоянного тока полезный выходной сигнал сенсоров 1 и 2 увеличивается во всем диапазоне измерений, по сравнению с питанием стабильным напряжением. Как показали проведенные испытания, результаты которых приведены в таблицах 1 и 2 (см. фиг. 2 и 3), при питании постоянным током чувствительность сенсоров возрастает практически в два раза.
Так, в случае питания стабильным напряжением, для концентрации 1,208% CH4, при напряжении 1,2282 мВ на сенсоре 1 (рабочем элементе, см. таблицу фиг. 2) чувствительность составляет 19,29 мВ/%. В случае питания стабильным током, обеспечивающим аналогичное напряжение, чувствительность сенсора составляет 46,27 мВ/% (см. таблицу фиг. 3), что больше в два раза.
Предлагаемое устройство может быть использовано также для определения концентрации других горючих газов. Отличием от описанного примера определения концентрации метана будут только величины токов для обеспечения необходимой температуры нагрева сенсоров.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ МЕТАНА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ЭТОГО СПОСОБА | 2012 |
|
RU2510499C1 |
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ГОРЮЧИХ ГАЗОВ И ПАРОВ В ВОЗДУХЕ ТЕРМОКАТАЛИТИЧЕСКИМ СЕНСОРОМ ДИФФУЗИОННОГО ТИПА | 2015 |
|
RU2623828C2 |
СПОСОБ ДЕТЕКТИРОВАНИЯ МЕТАНА В ВОЗДУХЕ | 2011 |
|
RU2531022C2 |
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДОВЗРЫВНЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ ГОРЮЧИХ ГАЗОВ ВОЗДУХЕ | 2013 |
|
RU2544358C2 |
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЕТЕКТИРОВАНИЯ ДОВЗРЫВНЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ МЕТАНА В ВОЗДУХЕ | 2010 |
|
RU2447426C2 |
Способ взрывозащиты электрооборудования и устройство для его осуществления | 1990 |
|
SU1803586A1 |
СИГНАЛИЗАТОР ДОВЗРЫВООПАСНЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ | 2013 |
|
RU2558006C2 |
БЫТОВОЙ СИГНАЛИЗАТОР МЕТАНА | 2011 |
|
RU2488812C2 |
ТЕРМОКОНДУКТОМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР КОНЦЕНТРАЦИИ КОМПОНЕНТОВ ГАЗОВОЙ СМЕСИ | 2014 |
|
RU2568934C1 |
ИНДИКАТОР СТЕПЕНИ ВЗРЫВООПАСНОСТИ ГАЗОВОЗДУШНОЙ СМЕСИ | 1995 |
|
RU2096776C1 |
Группа изобретений относится к измерительной технике, конкретнее к средствам контроля концентрации горючего газа в окружающем воздухе, в частности метана, водорода, аммиака и некоторых других горючих газов, позволяющим измерять концентрацию в широком диапазоне от 0 до 100%. Предлагаемый способ основан на использовании термокаталитического и термокондуктометрического сенсоров с диффузионным доступом анализируемой среды, которые нагревают пропусканием тока, измеряют падение напряжения на них и осуществляют определение концентрации горючего газа с учетом изменений параметров окружающей среды. Определение низких концентраций горючего газа выполняют, используя в качестве измерительного сигнала падение напряжения на термокаталитическом сенсоре до достижения заданного значения концентрации. Дальнейшее определение концентрации осуществляют, используя показания термокондуктометрического сенсора, до возращения величины концентрации к заданному значению. Суть решения заключается в том, что сигналы напряжения с сенсоров преобразуют в частоту и подсчитывают двоичным счетчиком, количество разрядов которого определяют исходя из диапазона изменяемой части напряжения на сенсоре и необходимой точности измерений. Для этих целей в качестве преобразователя используют преобразователь напряжение-частота, подключенный к входу двоичного счетчика. Технический результат - повышение точности измерений с одновременным упрощением схемы. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 3 ил.
1. Способ измерения концентрации горючих газов, основанный на использовании термокаталитического и термокондуктометрического сенсоров с диффузионным доступом анализируемой среды, включающий нагрев сенсоров пропусканием через них тока, измерение падения напряжения на сенсорах и определение концентрации горючего газа с учетом изменений параметров окружающей среды, причем определение низких концентраций горючего газа осуществляют, используя в качестве измерительного сигнала падение напряжения на термокаталитическом сенсоре до достижения заданного значения концентрации, после чего этот сенсор отключают от питания и дальнейшее определение концентрации осуществляют, используя показания термокондуктометрического сенсора, до возращения величины концентрации к заданному значению, отличающийся тем, что сигналы напряжения с сенсоров преобразуют в частоту и подсчитывают двоичным счетчиком, количество разрядов которого определяют исходя из диапазона изменяемой части напряжения на сенсоре и необходимой точности измерений.
2. Способ измерения концентрации горючих газов по п.1, отличающийся тем, что питание каждого сенсора осуществляют от собственного стабилизатора постоянного тока, величину которого задают для достижения каждым сенсором оптимальной для него начальной температуры.
3. Способ измерения концентрации горючих газов по п.1, отличающийся тем, что для учета изменений параметров окружающей среды осуществляют постоянный контроль как минимум одного параметра окружающей среды посредством соответствующего датчика, при этом показания этого датчика преобразуют в частоту, подсчитывают двоичным счетчиком и используют для корректировки при расчете значений концентрации газа.
4. Устройство для измерения концентрации горючих газов, содержащее термокаталитический и термокондуктометрический сенсоры с диффузионным доступом анализируемой среды и раздельными цепями питания, датчик коррекции и блок обработки данных, включающий преобразователь измерительных сигналов и процессор для обработки сигналов и связи с периферией, управляющий подачей питания на термокаталитический сенсор, отличающееся тем, что преобразователь измерительных сигналов, к входам которого подключены термокаталитический и термокондуктометрический сенсоры и датчик коррекции, выполнен в виде преобразователя напряжение-частота, подключенного к входу двоичного счетчика, выход которого соединен с процессором.
5. Устройство для измерения концентрации горючих газов по п.4, отличающееся тем, что каждый сенсор запитан от независимого стабилизатора постоянного тока, настроенного на оптимальное для этого сенсора значение тока.
6. Устройство для измерения концентрации горючих газов по п.4, отличающееся тем, что термокаталитический и термокондуктометрический сенсоры выполнены по технологии МЭМС.
7. Устройство для измерения концентрации горючих газов по п.4, отличающееся тем, что каждый сенсор размещен в индивидуальном корпусе.
DE 102006059566 A1, 19.06.2008 | |||
Универсальный метаномер | 1982 |
|
SU1022030A1 |
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ МЕТАНА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ЭТОГО СПОСОБА | 2012 |
|
RU2510499C1 |
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ГОРЮЧИХ ГАЗОВ И ПАРОВ В ВОЗДУХЕ ТЕРМОКАТАЛИТИЧЕСКИМ СЕНСОРОМ ДИФФУЗИОННОГО ТИПА | 2015 |
|
RU2623828C2 |
US 20160238546 A1, 18.08.2016 | |||
CN 201259497 Y, 17.06.2009. |
Авторы
Даты
2024-09-19—Публикация
2024-04-26—Подача