Изобретение относится к газовому анализу, в частности к конструкциям детекторов теплопроводности.
Целью изобретения является повы- ягение чувствительности, снижение порога детектирования и уменьшение массы детектора.
На чертеже приведена схема предлагаемого устройства,
На схеме показаны измерительная ячейка 1, радиатор 2, подводящий и отводящий газовые каналы 3, излуча- тели 4 радиатора, нагревательш 1й элемент 5, датчик 6 температуры, разъемы 7 и теплоизолирующие йтулки 8.
Измерительная ячейка 1 размещена в центральном канале радиатора, причем наружная поверхность корпуса измерительной ячейки 1 образует плотный контакт с внутренней поверхностью центрального канала радиатора 2 В прорезях между излучателями 4 радиатора 2 размещены нагревательный элемент 5, например, в виде высоко- емкого провода, равномерно уложенного в прорезях, и датчик 6 температуры, например, в вид,е провода с высоким ТКС, уложенного в указанных прорезях излучателя 4 вместе с проводом нагревательного элемента 5., Концы нагревательного элемента 5, датчика 6 температуры, а также чувствительного элемента измерительной ячейки 1 выведены на разъемы 7, В канале одного радиатора 2 может быть размещено и более одной измерительн ячейки 1. Имеются теплоизолирующие втулки 8.
Газ- носитель поступает в измерительную ячейку 1 через один из каналов Зэ обтекает чувствительный элмент ячейки и выходит через другой канал Зо При появлении в газе-носителе другого компонента меняется ег теплопроводность и, соответственно, изменяется тепловой поток, идущий о1 чувствительного элемента через газ-носитель5 корпус измерительной ячейки 1 и радиатор 2 и pacceивae a в окружающую среду.
Изменение теплового потока приводит к изменению температуры и сопротивления чувствительного элемента измерительной ячейки 1., что вызывает на выходе соответствующий сигнгш, Так как радиатор 2 активно рассеивает тепло, создается возможность поддержания температуры Tj на низком.
близком к окружающей температуре уровне,, что приводит к повьшению чувствительности детектора. Нагревательный элемент 5, который управляет сигналом датчика 6 температуры, обеспечивает поддержание температуры Т на постоянном уровне, причем стабилизация температуры облегчается низкой тепловой инерционностью, которая определяется, главным обра
тельного элемента 5, датчика 6 температуры и воздуха в прорезях радиатора 2. Стабилизация температуры Т обеспечивает низкий уровень шумов детектора.
Благоприятные условия отвода тепла позволяют путем подачи большого напряжения на резистор увеличить вьщеляющуюся мощность и, следовательно, чув:ствительность.
При увеличении мощности возрастают отрицательные влияния концевых потерь тепла, и с целью увеличения сопротивления осевому тепловому потоку в конструкцию вводятся втулки 8, размещенные в данной конструкции по оси радиатора.
Применение измерительной ячейки с тонким корпусом (3 диаметров измерительной камеры) в сочетании с активным радиатором, т.е. с автоматической поддерживаемой температурой, на уровне, близком к температуре окружающей среды, позволяет существенно повысить чувствительность детектора и при этом достичь снижения габаритов блока детектора в- несколько раз, массы - более чем на порядок, потребляемой мощности - приблизительно на порядок, При этом в несколько раз (2) уменьшается и время выхода детектора на режим.
При испытаниях лабораторного макета детектора получены следующие величины: чувствительность А, 6300 мВ при 11„„т. 27 В, порог чувствительности , 2 об.%. Одновременно производились измерения уровня шумов. Средний уровень шумов ,006 мВ 0,6 шкалы (паспортные данные известного устройства: чувствительность Ag 1,2510 см/мг/смЗ 982 мВ, порог чувствительно.сти д„ „-1-10 5 об.%, 0,5% шкалы). Указанные данные не являются предель- ными данными предлагаемого устройства.
3
Обоснование существенности наков соотношения диаметров. Из выражения
А (1 „1п- +
с Sir-L Ч г + 6,99 In ),
где
oi - температурный коэффициент сопротивления терморезисторов;
лит напряжение питания; Q - тепловой поток; L - длина рабочей части терморезистора;
- теплопроводность газа; г, - радиус корпуса измерительной ячейки;
г - радиус измерительной камер - радиус терморезистора, что А пропорциональна Q, т.е..для повышения чувствительности нужно увеличить тепловой поток, что можно достичь, уменьшая г (тепловое сопротивление).
Для вьфажения теплового сопротивления 1 1линдрической стенки существует формула
г,
видно,
s
F 3,60
1
1 т,„ dr
j
°.dH
,
0
O.d .;, . v.
где 3,6 - коэффициент привода к размерности;
коэффициент теплопередачи от внутренней среды к стенке; коэффициент теплопередачи
от стенки к окружающей среде;
Л - коэффициент теплопроводности стенки;
d -. наружный диаметр стенки (в данном случае диаметр корпуса измерительной ячейки); d - внутренний диаметр стенки (в данном случае диаметр измерительной камеры). Дифференцирование этой функции по d при заданном d дает оптимальное
н 2.А.
значение d.. --- с|.
для обеспечения минимального значения F , откуда видна
25
существенность параметра Конкретное значение выбрано
экспериментальным путем ввиду значительного разброса величин oi в спра- 30 БОЧКОЙ литературе.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
ДЕТЕКТОР ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ | 1991 |
|
RU2018812C1 |
ДАТЧИК ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ГАЗА ИЛИ ЖИДКОСТИ | 2001 |
|
RU2209404C2 |
Устройство для измерения и регулирования количества реагента в газовой смеси | 1985 |
|
SU1332269A1 |
ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ГИРОСКОП | 2005 |
|
RU2283475C1 |
Детектор концентрации компонентов газовых смесей | 1987 |
|
SU1550404A1 |
Комбинированный пожарный извещатель | 2023 |
|
RU2808053C1 |
ЭЛЕКТРОВОДОНАГРЕВАТЕЛЬ | 1996 |
|
RU2105433C1 |
СПОСОБ РЕГИСТРАЦИИ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ | 2011 |
|
RU2484554C1 |
УСТРОЙСТВО, ГЕНЕРИРУЮЩЕЕ АЭРОЗОЛЬ, С ОБНАРУЖЕНИЕМ ЗАТЯЖКИ И СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ ЗАТЯЖКИ | 2020 |
|
RU2815270C2 |
Способ определения кислорода | 1990 |
|
SU1742700A1 |
S f
Редактор И. Николайчук
Составитель Э. Скорняков Техред В.Кадар
Заказ 2445/44Тираж 778Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР
по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
Корректор А. Тяско
ДЕТЕКТОР ПО ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ДЛЯ ГАЗОВОЙ ХРОМАТОГРАФИИ | 0 |
|
SU323732A1 |
Печь для непрерывного получения сернистого натрия | 1921 |
|
SU1A1 |
Топка с несколькими решетками для твердого топлива | 1918 |
|
SU8A1 |
Авторы
Даты
1986-05-07—Публикация
1982-07-26—Подача