Детектор по теплопроводности Советский патент 1986 года по МПК G01N27/18 

1

Изобт Р-те {ие относится к иммери- тельной технике, в частности к средствам измерения состава, и может быть использовано для широкого класса задач измерения концентраци-И, например, в хроматографии.

Цель изобретения - повьпиение чувствительности детектора.

На чертеже представлена блок-схема детектора по теплопроводности.

Устройство содержит чувствительный элемент 1, -установленньш в канале корпуса 2, имеющего вводы 3 и 4 для подвода анализируемого и сравнительного газов, установленньш на канале 5 отвода газов электромагнитный переключающий клапан 6, стабилизатор температуры 7, входы которого подключены к чувствительному элементу 1, а выход соединен со входом усилителя 8 низкой частоты. Генератор 9 опорной часто ты через схему фазовой синхронизации 10 соединен с управляющим входом электромагнитного переключагацего клапана 6. Выход усилителя низкой частоты 8 через преобразователь напряжение - частота 11 подключен к сигнальному Езходу реверсивного счетчика 12, которого подключен к первому входу регистра памяти 13, Вход реверсирования счетчика 12 подключен к входам первого и второго формирователей импульсов 14 и 15 и ко второ гу выходу схемы фазовой синхронизации 10 Выход первого формирователя импульсов 14 соединен со входом установки нуля реверсивного счетчика 12. Выход формирователя импульсов 15 подключен ко второму входу регистра памяти 13.

Детектор работает следующим образом.

Сигнал с генератора 9 -поступает на схему фазовой синхронизации 10, которая вырабатьгвает на своих выходах прямоугольные сигналы со скважностью два и сдвинутые на 90 . Сигналы с первого входа подаются на управляющий вход клапана 6, который поочередно закрывает каналы 5 вывода газов, и тем самым регулирует поступление или анализируемого газа или сравнительного на чувствительный элемент 1. Тепловой поток чувствительного элемента 1 модулируется в соответствии с частотой коммутации в зависимости с тешюпровод

5

0

5

ностью и CKopocThHi чодава мых газов. Изменение теплового потгжа вызывает пульсации те 1Г1ературы чувствительного элемента 1, которые регистрируются стабилизатором температуры 7, который изменяет мощность, подаваемую на чувствительный элемент 1. С выхода стабилизатора 7 пульсации в виде напряжения, усиливаемого усилителем 8. Сигнал функционально связан с составом и скоростью анализируемого и сравнительного газов. При использовании в качестве анализируемого и сравнительного одного и того же газа с добавлением в анализируемый поток газа исследуемого компонента, при отсутствии последнего сигнал на выходе усштителя 8 пропорционален разности их скоростей. При добавл ;нии в анализируемый поток исследуемого компонента, с теплопроводностью, отличной от теплопроводности анализируемого газа (момент t) в выходном электрическом сигнале появляется составляющая, связанная с различием теплопроводности потоков,, причем максимум из- за конечной скорости заполнения канала сдвинут по фазе относительно момента коммута51Д- и клапана 6 (момент времени после t). Для максимальной чувствительности детектора и уменьшения неравенства влияния потоков, указанный сдвит

О

фазы получают равн1-,м 90 путем варьирования скоростей потоков.

Сигнал с выхода усилителя 8 поступает на преобразователь 11, с выхода которого снимается частотно- переменный сигнал, который поступает на вход сигнала реверсивного счетчика 12. На вход реверсирования подается одновременно сигнал со второго выхода cxejvibi фазовой синхронизации 10. На вход установки нуля поступает импульс с формирователя 14, формируем:.1Й за период сигнала со второго выхода схемы фазовой синхронизации 10, причем импульс с формирователя 14 следует за импульсом с формирователя 15, формируемого за тот же период и они не перекрываются во времени.

Импульсом с формирователя импуль- 55 сов 14 реверсивный счетчик 12 устанавливается в нулевое значение к

0

5

0

5

0

начиная с момента с.

в соответствии

фазой сигнала на входе реверси

3

рования, он начинает сум№1ровать импульсы с уси-пителя 8. К моменту t, их число определяет площадь S частотно-переменного сигнала, В момент t реверсивный счетчик 12 пе- реключается на вычитание и из содержимого счетчика 12 вычитаются импульсы входной частоты, их число равно численно площади S -частотно- переменного сигнала. К моменту t содержимое реверсивного счетчика равно разности площадей S и S. Так как при отсутствии в потоке анализируемого газа исследуемого компонента на выходе усилителя 8 будет переменный сигнал разности скоростей потоков и совпадающий по фазе с сигналом управления клапаном, то содержимое счетчика 12 к моменту равно нулю. В момент tj содержимое счетчика 12 по сигналу от формирователя импульсов 15 перепишется-в регистр памяти 13 и поступит на вход устройства.

При введении в анализируемый поток исследуемого компонента (момент t,0 в выходном сигнале усилителя 8 появится сигнал, совпадающий по фазе с сигналом управления и пропорциональный концентрации данно го компонента. С момента t, к концу фазы вычитания в счетчике 12 остается число, пропорциональное концентрации исследуемого компонента, которое и перепишется в регистр памя ти 13.

1

рмул

изобретения

Детектор по теплопроводности, содержащий чувствительньпЧ элемент, установленный в канале корпуса, имеющего вводы для анализируемого и сравнительного газов, электромагнитный переключающий клапан, установленный на каналах отвода газов, стабилизатор температуры, входы которого подключены к чувствительному элементу, а выход соединен с входом усилителя низкой частоты, генератор опорной частоты со схемой фазовой синхронизации, выход которой соединен с управляющим входом электромагнитного переключающего клапана, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения чувствительности детектора, в него введены регистр памяти, два формирователя импульсов, реверсивный счетчик и преобразователь напряжение - частота, вход которого подключен к выходу усилителя низкой частоты, а выход - к сигнальному входу реверсивного счетчи- ка, вход реверсирования которого подключен к входам формирователей импульсов и второму выходу схемы фазовой синхронизации, вход установки нуля реверсивного счетчика соединен с выходом первого формирователя импульсов, а выход подключен к первому входу регистра памяти, второй вход которого соединен с выходом второго формирователя импульсов.

5

Редактор И.Сегляник

Составитель Ю.Коршунов

Техред Л.Олейник Корректор .М.Шароши

Заказ 5222/43 Тираж 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

Устройство относится к измери тельной технике и может быть использовано для решения широкого класса задач измерения концентрации в га,зовых средах, например, в хроматографии. В детекторе по теплопроводности с импульсной схемой вторичной регистрации использован реверсивный счетчик с фазометрическим вторичным регистратором. Определенные фазовые соотношения задаются схемой фазовой синхронизахщи через управление как перераспределением потоков, рабочего и образцового, так и собственно измерительной информацией, записьтае- мой и считываемой из реверсивного счетчика. Остаток информации оказывается пропорциональным определяемой концентрации. Измеренное значение заносится в регистр памяти. Применение фазометрической схеьал регистрации и реверсивного счетчика позволяет повысить чувствительность детектора. 1 ил.