Термокаталитический газоанализатор Советский патент 1983 года по МПК G01N27/16 

. Изобретение относится к газоанали тическим приборам, а более конкретно к приборам %:еЕ 1охимического анализа газов, и прелнаэначено для опрёделения содержания горючих газов при избирательном газоопределении. Известно устройство, содержащее мост, в измерительную диагональ которого включен усилитель. Выход усилителя связан с индикаторной схеК мой и инвертирующим входом дифepeнци ального усилителя (ДУ), который упра ляется током, питающим мост. На неин вертирующем входе ДУ эталонное напря жение 1 . Однако указанное устройство имеет недостаточную точность избирательного газоопределения, так как при анал зе смеси горючих газов определяется интегральный .термокаталитический зффект. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является тер мокаталитический газоанализатор, содержащий каталитически активный и компенсационный термопреобразователи с обособленными нагревателямир соединенные термоэлектрическими преобразователями с входами дифферен циального усилителя, генератор переменной частоты, формирователь импульсов и усилитель t2l.. Однако известное устройство не обладает достаточной точностью. Цель изобретения - повышение точности избирательного газоопределения. .Поставленная цель достигается, тем, что в термокаталитическом гаэоанализаторе, содержащем каталитическ активный и компенсационный термопрер разователи с рбособленными нагрева-; телями, соединенные термоэлектричес- кими преобразоввателями с входами дифференциального усилителя, генера- тор переменной частоты, формировател импульсов и усилитель мощности, нагреватели активного и компенсационног термопрербразователей соединены последовательно и подключены к выходу усилителя мощности, подключенного че рез формирователь импульсов к reHepa тору переменной частоты, управляемый вход которого соединен с выходом дифференциального усилителя (ДУ). На чертеже изображена блок-схема устройства с детализацией блоков термопреобразввания. Термокаталитический газоанализатор содержит ДУ 1, каталитически активный 2 и компенсационный 3 термопреобразователи, выполненные по идентичной схеме с гальванически развязанными т«5рмоэлектричес11,ими преобразователями 4 и 5 и нагревателями б и 7, причем у термопреобразователя 2 конструктивно обеспечена изотермичность каталитической поверхности. Термопреобразователь 2 подключен к инвертирующему входу ДУ. На вькоде ДУ включены последовательно, соединенные генератор 8. переменной частоты, снабженный устройством снижёиия частоты по величине управляющего сигнала, формирователь 9 периодической последовательности: прямоугольных импульсов тока постоянной длительности с частотой .следования, усилитель- 10 мощности и нагреватели б и 7. ТеЕ лоэлектрические преобразователи 4 и 5 выполнены в виде терморезисторов, включенных в идентичные управляемые стабилизированного напряжения Е, выходы которых подключены соответственно к инвертирующему и неинвертирующему входам ДУ. К выходу генератора 8 подключено также выходное устройство 11 - . устройство обработки дан.ных и/или ин-. дикатор. . устройство. работает следукяцим образом. Устройство имеет две идентичные цепи обратного преобразования (ОП), подключенные к входам .ДУ и гальванически развязанные (тепловая связь), в преобразователях 2 и 3.,причем каталитически активный термопреобразователь 2 включен в цепь отрицательной обратной связи. Предлагаемая схема является уравновешенной при любом значении и любой нестабильности в тракте 8-9-10. Схема откликается только на внешнее возмущение, приложенное к термопреобразователю 2 в виде подводимого к нему тепла термокаталитическсго эффекта И, таким изменением (уменьшением) частоты лF, которое вызывает (компенсацию Д за счет равного уменьшения 4fl тепла нагрева. С компенсацией а система уравновешивается при некотором значении F, что достигается введением устройства снижения частоты по управляющему сигналу в генератор) 8. При этом в каталитически активном термопреобразователе 2 стабилизирует ся заданная температура вд. Схема следит за величиной (изменением) GL , Изменение частоты генератора 8 соотносится с термокаталитическим эффек том S, который является мерой содержания горючего компонента в анализируемой среде. В исходном состоянии ( Q О) устанавливают на генераторе 8 начальную частоту FO . В цепях ОП посредством схемных реиений блоков 9 и 10 и нагревателя 6 (7) она преобразуется в начальную теплоту G.J, (соотвестственно . температуру QQ) и далее с помощью термоэлектрического преобразователя 4 (5) в равные напряжения на входах. - - . ДУ. Система уравновешена при любых значениях F . Частоту FO выбирают такой,чтобы 0 была несколько выше телйературы начала каталитического окисления го чего газа. С появлением горючего газа в тер преобразователь 2 за счет каталитич кого окисления вводится возмущение тепло G которое нарушает равновесие системы. Возникающий сигнал неравновесия ДУ снижает частоту генер тора на величину др таким образом, чтобы электрический нагрев термопре образователей 2 и 3 уменьшился на ie личину термоэффекта в. Действующий динамический процесс уравновешивани стабилизирует суммарное количество тепла,вводимое в каталитически акти ный термопреобразователь, на уровне (GLQ-uQ) + Q GQ (при л&-О, ) и температуру на уровне в. Поскольку питание нагревателей соединенных последовательно, 1 производится импульсами постоянной длительности и амплитуды, снижение частоты питания вызывает снижение температуры компенсационного термрпреобразователя на величину, пропорциональную количеству тепла, за счет те 4оэффекта ,активного термопреобразователя и. в то же время пр таком подключений коТотенеационный термопреобразователь приобретает качественно , новое свойство, т.е., являясь индикатором, определяет на сколько необходимо понизить частоту генератора, чтобы температура активного терлопреобразователя оставалась ранее заданной. Без такого подключения, компенсационного термопреобразователя применение устройства для избирательного газоопредвления невозможно, так как в зтом случае появление газа в анализируемой среде вызывает повышение температуры активного термопреобразователя. Вместе с тем разность темпера|тур активного и компенсационного термопреобразователей незначительна. поэтому данное явление практически не влияет на свойства кем- пенсационного термопреобразователя. Сигнал нера.вновесия на входах ДУ и на его выходе яв.ляется величиной, снижает частоту генератора до значения f, соотвествующего величине термоэффекта О. . Охлаждение компенсационного термопреобразователя больше, чем на величину и невозможно, так .как в противном случае начинает остывать активный термопреобразова тель, падает термоэффект б(уменьшается возмущающее воздействие), уменьшается сигнал разбаланса междувходами усилителя, частота генератора будет возрастать. Следовательно, частота F-, однозначнсз связана с величиной термоэффекта 61 и, соответственно, концентрацией газа. Изобретение повышает точность избиJэaтeльн6гo газоопределения. В частности, при непрерывном избира-. тельном анализе компонентного состава сясиженного газа (одного из выходных продуктов переработки нефти) точность определения содержания компонентов 3% (для прототипа 8-10%). Повышена экспрессность анализа - . время анализа сократилось до 1-2 мин.

ТЕРМОКАТАЛИТИЧЕСКИЙ ГАЗОАНАЛИЗАТОР содержащий каталитиIn-r.V0;-..... %й-.. etcKи активный и компенсационный термопреобразователи с обособленными нагревателями, соединённые теЕМОэлектрическими преобразователями с; входами дифференциального усилителя,, генератор переменн9й частоты, формирователь импульсов и усилитель мсвдности, отличающийся тем, что, с целью повышения точности избирательного газоопределения, нагреватели активного и компенсационного термопреобразователей соединены последовательно ;И подключены к выходу усилителя мощности, подключенного Tiepes формирователь импульсов н гене ратору переменной частоты, управляемый вход которого соединен с выходом дифференциального усилителя. i 00 Gb