Магнитомеханический компенсационный газоанализатор Советский патент 1987 года по МПК G01N27/72 

11

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения концентрации кислорода и других парамагнитных га- зов в газовых смесях

Целью изобретения является повышение точности газоанализатора за счет исключения аддитивной составляющей погрешности измерения.

На фиг. 1 приведена структурная схема магнитомеханического компенсационного газоанализатора; на фиг.2, 3 и 4 - пример выполнения управляющей обмотки в аксонометрической и двух прямоугольных проекциях (на фиг. 1 и 2 магнитная система показан лищь в части полюсных наконечников; плоскостью симметрии является плоскость XZ на фиг. 2); на фиг. 5, 6 и 7 - различные положения ротора относительно магнитной системы во время работы прибора.

Газоанализатор содержит ротор 1 с закрепленными на нем зеркалом 2 (фиг; 1) и управляющей -обмоткой 3 (фИг.2), подвешенный на токопроводя- щих растяжках 4 между полюсными наконечниками 5 магнитной системы. Датчи 6 угла поворота ротора содержит, по- мимо зеркала 2, оптоэлектронный преобразователь 7 и дифференциальный усилитель 8, выходной сигнал которого является выходным сигналом датчика 6 угла поворота ротора и подается на пер

вый вход сумматора 9. Второй вход сумм

тора 9 подключен к генератору 10 переменного (синусоидального) напряжения и входу синхронного детектора 11 Выход сумматора 9 подключен через следящую схему 12 и токопроводящие растяжки 4 к управляющей обмотке 3 и информационному входу синхронного детектора 11, выход которого является выходом прибора.

Оптоэлектронный преобразователь 7 с открытым оптическим каналом может быть выполнен в виде светодиода 13 и двух фотодиодов 14 и 15. Светодиод 13 запитан постоянным током от источника 16, а выходы двух фотодиодов 14 и 15 подключены к дифференциальному усилителю 8. Обмотка 3 выполнена в виде двух контуров 17 и 18 (в каждом зазоре между наконечниками 5).

Симметричность датчика 6 угла поворота ротора достигается идентичностью фотодиодов 14 и 15, соответствующим расположением оптоэлектронног

преобразователя 7 относительно полюсов 5 магнитной системы и соответствующим смещением нуля , дифф.еренциаль ного усилителя 8.

Следящая схема 12 должна обеспечить малость рассогласования следящей системы, которая является замкнутой управляемой системой и состоит из ротора 1 с управляющей обмоткой 3, датчика 6 угла поворота ротора и следящей схемы 12. При этом частоты на которых обеспечивается малость рассогласования, должны быть близки к частоте генератора 10 (совпадать с его основной гармоникой). Это достигается, если выбрать частоту генератора 10 совпадающей с резонансной частотой ротора 1, подвешенного на токопроводящих растяжках 4, а схему 12 выполнить-в виде усилителя с передаточной функцией

Р 1

к

+ 1 +

-),

G(p) G ( частоте

„€-,

0где

1;

резонансная частота ротора 1, подвешенного на токопроводящих растяжках 4. Значение С выбирается таким, чтобы значение передаточной функции разомкнутой управляющей системы при

(

О

было 13. Выход(p) G ( частоте

при

ное напряжение генератора U(t) должно этом подчиняться условию

Ju(t)

гк-(

dt О,

0

где

т.е.

5

0

5

Т период; К 1,2,3,...,

быть симметричным, по времени или по форме. Симметричными должны быть ротор 1, датчик 6, магнитная система 5 и обмотка 3. I

Таким образом, предлагаемый газоанализатор характеризуется повышенной точностью измерений за счет ослабления влияния на выходной сигнал изменения положения прибора и внешних медленно меняющихся воздействий. Кроме того, повьш1ается быстродействие прибора за счет возможности увеличения скорости газообмена вокруг ротора, повьш1ается устойчивость прибора к тряскам и вибрациям за счет снижения чувствительности к положению датчика.угла поворота ротора.

3 1

Фор.мула изобретения

. Магнитомеханический компенсационный газоанализатор, содержащий подвижный ротор с подвесом, расположенный в зазоре магнитной системы, датчик угла поворота ротора, последовательно соединенные следящую схему и управляющую обмотку, расположенную на роторе, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, он снабжен генератором переменно го напряжения, сумматором и синхронным детектором, при этом магнитная система, датчик угла поворота ротора и ротор выполнены симметричными относительно плоскости, проходящей через ось подвеса, управляющая обмотка выполнена двухконтурной, выход датчика

630464

угла поворота ротора соединен с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом ген ера- тора переменного напряжения и тактовым входом синхронного детектора, информационный вход которого соединен также с выходом следящей схемы, вход которой соединен с выходом сумматора, 10 выходной сигнал U(t) генератора переменного напряжения удовлетворяет условию

15

т

(u(t) dt о.

где Т - период выходного сигнала генератора переменного напряжения;20 К - натуральное число.

Фиг. 2

е

YZ/

Т77

е

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения концентрации кислорода и других парамагнитных газов в газовых смесях. Магнитомехани- ческий компенсационный газоанализатор содержит подвижный ротор (ПР) 1 с закрепленными на нем зеркалом 2 и двухконтурной управляющей обмоткой, подвешенный на токопроводящих растяжках между полюсными наконечниками магнитной системы. Датчик 6 угла поворота ПР 1 содержит оптоэлектрон- ный преобразователь (ОЭП) 7 и дифференциальный усилитель 8. Имеются также сумматор 9, генератор 10 переменного напряжения, синхронный детектор Т1, следящая система 12.ОЭП 7 с открытым оптическим каналом может быть выполнен в виде светодиода 13 и фотодиодов 14, 15. Изобретение повышает точность измерения за счет исклю- с чения аддитивной составляющей погрешности измерения. 7 ил. (Л Фиг.1

е

Фи.3

S

(РиъМ

Фиг.5

Редактор И. Рыбченко

Составитель С. Шумилишская

Техред М.Ходанич Корректор 0. Кравцова

Заказ 6396/32Тираж 776Подписное

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

Фи.б

Фиг