Термохимический датчик Советский патент 1988 года по МПК G01N27/14 

00

со to

4

Изобретение относится к средствам измерения состава газовых сред и может найти применение в анализаторах горючих газов,

Цель изобретения - избирательный анализ бинарных смесей одного из трех веществ; диэтиламина, этанола или ме- тилэтилкетона с водородом, аммиаком, метилакрилатом, пентаном, гексаном или бензолом.

На чертеже приведена схема термохимического датчика.

Термохимический датчик содержит параллельно включенные две пары тер- моэлементов, одна из которых, содержащая измерительньй 1 и сравнительный 2 термоэлементы, чувствительна к обоим компонентам бинарной газовой сме- си, а вторая пара, содержащая первый термоэлемент 3 и второй термоэлемент 4, чувствительна к одному из них. Постоянные резисторы 5 и 6 образуют вместе с парами термоэлементов два измерительных моста. Первый из термо- элементов второй пары содержит слой неодима, а второй - слой бромида стронция-. Измерительные мосты подключены к измерительному устройству 7 с миниЭВМ.

Термоэлементы первой пары - измерительный 1 (каталитически активный) и сравнительный 2 (пассивный) - представляют собой пористый носитель, в котором размещена платиновая спираль Каталитическая активность обеспечивается дисперсным, например, платино- палладиевым слоем, нанесенным на носитель. Носитель термоэлемента 3 покрыт дисперсным слоем неодима, а но- ситель термоэлемента 4 - дисперсным слоем бромида стронция. Первая и вторая пары термоэлементов вместе с резисторами 5 и 6, образуют два измерительных моста, с измерительных диа- гоналей которых выходные сигналы 1 и и поданы на измерительное устройство 7.

Параметры термоэлементов следую1тие: платиновая спираль из микропро

вода диаметром 0,03 мм с числом витков 10,5, навитьк на оправку 0,6 мм; носитель из гамма-оксида алюминия сферической формы, диаметром 1 мм; термоэлемент 3 пропитан раствором неодима сернокислого, а термоэлемент 4 - раствором бромида стронция; термоэлементы 3 и 4 после пропитки прокалены при температуре до 700 С.

g

5 0 5 0

5 0 з

0

5

При подаче напряжения на клеммы в, г термоэлементы 3 и 4 нагреваются примерно до одинаковой температуры, но при этом катализ на них некоторых веществ протекает с различной скоростью.

Установлено, что термоэлементы обладают примерно одинаковой чувствительностью к водороду, аммиаку, акрилату, бензолу, пентану и гекса- ну, а чувствительность к диэтиламину, метилэтилкетону и этанолу у термоэлемента 3 существенно выше, чем у термоэлемента 4.

В таблице приведены экспериментальные зависимости выходных сигналов пары термоэлементов 3 и 4 от тока накала 1. Измерения проведены в мостовой измерительной схеме при концентрации вышеуказанных веществ 30% нижнего концентрационного предела воспламенения.

Чувствительность данной пары к диэхиламину, метилакрилату и этанолу при обычных токах накала, отвечающих наиболее пологому участву вольт-амперной характеристики (0,17-0,18А) примерно на порядок вьппе чем к остальным указанным веществам.

Пара термоэлементов 1, 2 чувствительна ко всем вышеуказанным компонентам. Поскольку на термоэлементе 2 не происходит каталитическое сгорание, то чувствительность этой пары намного Bbmie (примерно в 2-3 раза), чем второй пары.

Выходной сигнал первой пары U, пропорционален суммарной концентрации (теплотворности) обоих компонентов газовой смеси. Выходной сигнал U в первом приближении пропорционален концентрации одного из компонентов: диэтиламина, метилэтилкетона или этанола.

Сигналы второй пары термоэлементов по диэтиламину, метилэтилкетону или этанолу могут быть усилены во столько раз, во сколько первая пара термоэлементов чувствительнее второй пары к этим компонентам, и выходной сигнал по любому из остальных (неизмеряемому парой термоэлементов 3, 4) компонентов может быть вычислен как разность

U и, - пи,, где п - коэффициент усиления.

Как видно из таблицы, чувствительность второй пары термоэлементов к аммиаку, метилакрилату и пентану не равна нулю, что обусловливает погреш- кость избирательного анализа. Эта погрешность может быть минимиэирова- на путем вычисления исправленных значений выходных сигналов по формулам: для диэтиламина, метилэтилкетона или этанола

и nUjTT

п

L3ioti

u;

для остальных компонентов

и (и, - nU)(l + п -),

где od, и eij - соответственно чувствительность первой и второй пар термоэлементов к компоненту, не измеряемому второй парой.

Знаки 4 и t выбирают в зависимости от того, больше или меньше чувсто

5

0

вительность первот о термоэлемен а второй пары к этому компоненту, чем второго термоэлемента этой пары.

Формула изобретения

Термохимический датчик, содержащий две пары термоэлементов, первая из которых чувствительна к обоим компонентам бинарной газовой смеси, а вторая - к одному из них, постоянные резисторы, образующие вместе с парами термоэлементов два измерительных моста, отличающийся тем, что, с целью избирательного анализа смесей диэтиламина, этанола или метилэтилкетона с водородом, аммиаком, метилакрилатом, пентаном, гексаном или бензолом, первьп термоэлемент второй пары содержит слой неодима, а второй - слой бром1ща стронция.

Изобретение относится к средствам измерения состава газовых сред и может найти применение в анализаторах горючих газов. Цель изобретения - расширение области применения, включая избирательньй анализ смесей ди- этиламина, этанола, метилэтилкетона с водородом, аммиаком, метилакрила- том, пентаном, гексаном или бензолом. В состав датчика входят две пары термоэлементов, образующих с двумя постоянными резисторами два измерительных моста. В первой паре один термоэлемент активирован платиной и/или палладием, а второй - каталитически пассивный. Во второй паре один термоэлемент активирован неодимом, а второй - бромидом стронция .г. Выходной сигнал первой пары термоэлементов пропорционален суммарной концентрации горючих газов, выходной сигнал второй пары пропорционален концентрации диэтиламина, этанола или метилэтилкетона, а разность первого и второго из этих сигналов после их масштабирования пропорциональна концентрации других вьшеуказанных газов. 1 ил. « (Л

Водород

Аммиак

Метилакрилат

Бензол

Пентан

Гексан

Диэтиламин

Метилэтилкетон

Этанол

О 2 2

-1 2 О

30 21 28