Термохимический газоанализатор Советский патент 1988 года по МПК G01N27/16 

со

О5

д

ч

Изобретение относится к аналити- ческому приборостроению и может быть использовано при разработке и изготовлении индикаторов-анализаторов содержания горючих газов.

Цель изобретения - повышение,чувствительности измерения.

На фиг,1 показана схема газоанализатора с чувствительным элементом в виде натянутого по прямой линии проводника с изменяющимся по длине электрическим сопротивлением; на фиг.2 - чувствительный элемент, вариант выполнения; на фиг,3 - схема газоанализатора с чувствительным элементом в виде ряда плоских резисторов; на фиг.4 - схема газоанализатора с источником питания в виде управляемого источника тока.

Газоанализатор содержит оптически прозрачную измерительную камеру, выполненную, в виде стеклянного баллона 1 с патрубками 2 и 3 для ввода и вывода анализируемого газа, термокаталитический чувствительный элемент 4 с токовводами 5 и 6, а также визуальный измеритель температуры термокаталитической реакции на чувствительном элементе, выполненный в виде отсчетного устройства 7, снабженного расположенной вдоль чувстви- тельцого элемента 4 шкалой из рисок 8 с оцифрованными отметками 9.

Чувствительный элемент 4 изготовлен в виде металлической нити или полоски, выполненной в виде клина, так, что его сечение (и электрическое сопротивление) изменяется линейно в функции длины чувствительного элемента. Чувствительный элемент 4 покрыт катализатором 10. Кроме того на поверхность чувствительного элемента 4 со стороны отсчетного уст- -- ройства нанесен термоиндикатор 11 в виде полоски, вытянутой вдоль чувствительного элемента.

В качестве катализатора служит материал чувствительного элемента, либо чувствительный элемент дополнительно покрыт активирующим слоем катализатора 10. В качестве такого слоя используют окислы различных металлов либо платину в дисперсном состоянии.

в качестве термоиндикатора 11 используют один из известных индикаторов, например обратимый термоиндикатор с критической (пороговой)

температурой контрастного цветового перехода в пределах температуры нагрева чувствительного элемента 4. Кроме того, можно использовать гистерезисный термоиндикатор, обладающий свойством изменять цвет при достижении некоторой пороговой температуры и оставаться в таком сос- тоянии-длительное время независимо от изменения температуры.

Отсчетное устройство 7 с рисками 8 и оцифрованными отметками 9 может быть нанесено на внешнюю поверхность баллона 1 вдоль чувствительного элемента 4. Токовводы 5 и 6 выполняют в виде металлических проводников, впаянных в корпус баллона 1, Чувствительный элемент 4 может быть выполнен на подложке Т2 в виде отдельных резисторов 13, Каждый резистор 13 выполнен методом напыления в виде полоски. Все резисторы 13 отличаются друг от друга величиной сопротивления, что достигается выполнением резисторов путем напыления различной толщины или ширины. Резисторы 13 проводниками 14 соединены последовательно и электрически под- соединены к токовводам. Резисторы покрыты термоиндикатором и. катализатором, рядом с ними нанесены отметки 9. Подложка 12, выполненная из диэлектрического материала, зак- реплена в корпусе с помощью проводников 15, соединяющих чувствительный элемент с токовводами. При необходимости может быть предусмотрено дополнительное крепление подложки . 12 к корпусу 1. Источник 16 питания может быть выполнен в виде управляемого источника тока, содержащего операционный усилитель 17 и термокомпенсационный элемент 18 (термис- тор или терморезистор), включенный в цепь управления источника тока. К клеммам 19 подключается стабилизированный источник напряжения питания . Элемент 4 подключен в выходную цепь управляемого источника тока (к клеммам 20).

Газоанализатор работает следующим образом.

Чувствительный элемент 4 с помощью, токовводов 5 и 6 подключается к источнику питания, например стабилизатору тока. Протекание тока по чувствительному элементу 4 приводит к его разогреву, причем вследствие

переменного сечения элемента 4 (переменного вдоль шкалы электрического сопротивления) температура чувствительного элемента 4 также изменяется вдоль его длины, причем поскольку Электрическое сопротивление чувствительного элемента в точках, соответствующих начальным отметкам шкалы отсчетного устройства 7 максимально и уменьшается вдоль шкалы, то и температура чувствительного элемента имеет максимальное значение в точке, соответствующей начальной отметке шкалы отсчетного устройства, и мини- мальное значение в точке, соответствующей конечному значению шкалы отсчетного устройства 7.

Если установить такое значение тока через чувствительный элемент 4, при котором при концентрации анализируемого газа, соответствующей первому (начальному) делению шкалы отсчетного устройства 7, температура чувствительного элемента в этой точке равна критическому (пороговому) значению температуры термоиндикатора 11, нанесенного на чувствительный элемент, то во всех точках чувствительного элемента, лежащих правее первой отметки шкалы отсчетного устройства, температура ниже порогового значения. Поэтому цветовая граница, отделяющая темную часть термоиндикатора от светлой части, располагается на чувствительном элементе нап

0

5

0

5

0

5

ротив первой отметки шкалы отсчетного устройства7.

При изменении концентрации газа цветовая граница перемещается по чувствительному элементу 4 вдоль шкалы отсчетного устройства 7 до некоторой точки шкалы, соответствующей новому значению концентрации. При дальнейшем изменении концентрации газа в измерительной камере цветовая граница также перемещается, т.е. по положению границы цветовых зон термоиндикатора относительно шкалы отсчетного устройства можно определить значение концентрации анализируемого газа.

Формула изобретения.

Термохимический газоанализатор, содержащий оптически прозрачную камеру, в которой размещен термокаталитический чувствительный элемент, включенный в измерительную схему, визуальный измеритель температуры термокаталитической реакции на чувствительном элементе, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью повышения чувствительности измерения, чувстви- тельньй элемент выполнен с переменным по его длине электрическим сопротивлением }1 покрыт термоиндикатором, а измеритель температуры снабжен шкалой, размещенной вдоль чувствительного элемента.

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может быть использовано при разработке и изготовлении индикаторов-анализаторов содержания горючих газов. Целью изобретения является повышение чувствительности измерения. В прозрачном корпусе расположен термокаталитический чувствительный элемент (ЧЭ). 43 выполнен с переменным по его длине электрическим сопротивлением и покрыт термоиндикатором. Вдоль 43 расположена шкала. При сгорании на поверхности нагреваемого 43 горючих газов в зависимости от концентрации горючего газа точка изменения цвета термоиндикатора перемещается вдоль шкалы. 4 ил.

фив.1

ПШ11 11Щ

Фиг.З

Фаг. 2

10 д 10 у/ Ч 10 3 L L. J .. I ..JL