Устройство для обнаружения утечек газа Советский патент 1988 года по МПК G01M3/16 

Од

1

Од СО

Изобретение относится к испыта- тельноП технике и может быть исполь- зопано для поиска негерметичности в газовьгх системах путем определения концентрации углеводородных и других горючих г-аэов.

Цель изобретения - повышение надежности контроля герметичности изделий путем изменения постоянной вре- мани интегрирования и стабилизации тока питания мостовой схемы.

На чертеже изображена структурная схема устройства.

Устройство для обнаружения утечек газа содержит термокаталитический датчик, состоящий из рабочего элемента 1, сравнительного элемента 2 и резисторов 3 и 4, образующих мостовую, схему. Резистор 5 и дополнительный )лок 6 коммутации соединены последовательно между собой и параллельно с рабочим элементом 1. Последовательно с термокаталитическим датчиком соединены усилитель 7 с интегратором 8, основной блок 9 коммутации, блок 10 памяти, пороговая схема 11 и реле 12 времени. Последнее соединено с выходом основного блока 9 коммутации, соединенного с выходом такте- вого генератора 13 и входом схемы ИЛИ 14. Схема ИЛИ 14 последовательно соединена с блоком 15 световой сигнализации, блоком 16 задержки, с выходом тактового генератора 13 и дополнительным блоком 6 коммутации. Блок 16 задержки соединен с блоком 17 звуковой сигнализации. Кроме того, устройство снабжено дополнительным интегратором 18, вход которого соединен с выходом тактового генерйтора 13, первый выход соединен с вторым входом дополнительного блока 6 коммутации и минусовьм выводом источника 19 стабильного тока, а второй выход подключен между резисторами 3 и 4 мостовой схемы.

Устройство работает следующим образом.

При включении питания происходит нагрев рабочего и сравнительного эле ментов 1 и 2 термокаталитического датчика до температуры беспламенного горения газа на катализаторе. После установления переходных процессов в схеме устройства реле 12 времени осу ществляет принудительный разряд емкости в блоке 10 памяти, после чего включается тактовый генератор 13, на

0

5

Q

0 5

5

0

5

выходе которого появляется последовательность импульсов запоминания и сравнения, управляющих работой блоков 6, 9 коммута11 1и и дополнительного интегратора 18. При появлении на входе управления блока 6 коммутации импульса запоминания резистор 5 подключается параллельно рабочему элементу 1 термокаталитического датчика. Предварительно сбалансированная мостовая схема получает кратковременный разбаланс, величина которого определяется значением сопротивления резистора 5

Величина разбаланса устанавливается равной выходному сигналу термокаталитического датчика при воздействии на него заданной концентрации газа. Длительность импульса запоминания составляет 0,1-0,2 с, а длительность импульсов сравнения - 3-5 с. Инерционность установления рабочего режима примененных цилиндрических термокаталитических элементов находится в пределах 1-2 с, поэтому за время действия импульса запоминания переходные

процессы в датчике не успевают установиться, и сигнал разбаланса будет иметь амплитуду, изменяющуюся в зависимости от инерционности датчика, длительности импульса запоминания, величины сопротивления подключаемого резистора 5.

Наличие источника 19 стабильного тока позволяет устранить влияние инерционности сравнительного элемента 3 на амплитуду сигнала разбаланса, так как ток, протекающий по элементу, а следовательно, и его режим не изменяются при изменении режима работы рабочего элемента 1 во время подключения резистора 5. Введение источника стабильного тока также позволяет уменьшить временной дрейф нулевой точки термокаталитического датчика, так как изменение напряжения в точке соединения рабочего и сравнительного элементов передается в виде соответствующего изменения напряжения питания на второе плечо мостовой схемы.

Дополнительный интегратор 18 во время импульса запоминания имеет постоянную времени, которая устанавливается так, чтобы изменение напряжения на резисторе 4 соответствовало приращению сигнала разбаланса от инерционности датчика.

Так как усилитель 7 подключен к мостовой схеме в дифференциальном режиме, то синфазное изменение сигнала на его входах не вызывает изменения его выходного сигнала, т.е. происходит компенсация изменения сигнала разбаланса от инерционности датчика. Усиленный усилителем 7 разбаланс мостовой измерительной схемы поступает на вход пороговой схемы 11 и через блок 9 коммутации - на вход блока 10 памяти. В цепь отрицательной обратной связи усилителя 7 включен интегратор

центрации метана 0,1%), л при питании стабилизированным напряжением - соответственно 4-5 мВ. При превьпие- нии сигнала с выхода усилителя 7 значения разбаланса во время импульса запоминания, т.е. опорного напряжения в блоке 10 памяти, срабатывает пороговая схема 11, а так как выходной сигнал имеет большую длительность, то срабатывает реле 12 времени и через схему ИЛИ 14 на вход тактового генератора 13 подается запрещающий сигнал, и генератор прекращает вьфа

Изобретение относится к испытательной технике и позволяет повысить надежность контроля герметичности путем изменения постоянной времени интегрирования и стабилизации тока питания мостовой -схемы датчика. Источник 19 стабильного тока питает мостовую схему с рабочим и сравнительным элементами 1 и 2. Тактовый генератор 13 вырабатывает импульсы запоминания, во время которых резистор 5 подключается параллельно рабочему элементу 1 и создает разбаланс мостовой схемы. Усиленный усилителем 7 разбаланс через блок 9 коммутации попадает в блок 10 памяти и является опорным напряжением для пороговой схемы 11. Во время действия импульса сравнения текущее значение сравнивается с опорным. При их равенстве срабатывает пороговая схема 11, выходной сигнал которой через схему 14 ШШ включает блок 15 световой сигнализации и через блок 16 задержки блок 17 звуковой сигнализации. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. Q (Л

8, постоянная времени которого выбира-|г ботку сигналов запоминания. Срабаты20

ется исходя из условии подавления . быстрых непериодических флюктуации на выходе термокаталитического датчика, возникающих от механических воздействий.

Одновременно с появлением сигнала на выходе усилителя 7 при воздействии сигнала запоминания включается блок 9 коммутации и подключает вход блока 10 памяти к выходу усилителя 7. Запоми- 25 нающая емкость блока 10 памяти заряжается до значения выходного напряжения усилителя 7. Это значение служит для пороговой схемы 11 опорным напряжением, с которым сравнивается величина - текущего сигнала на выходе усилителя 7, При попадании термокаталитического датчика во время действия импульса сравнения в место утечки газа из.проверяемого изделия происходит разбаланс мостовой измерительной схемы на величину, пропорциональную измеряемой им концентрации газа. Постоянная времени дополнительного интегратора 18 после прихода на вход управления импульса сравнения значительно увеличи- Бается и тем самым изменение напряжедящее при появлении сигнала на рабочем элементе от наличия газа, не влияет на выходной сигнал второго плеча мостовой схемы. Так как время реагирования .датчика на газ значительно меньше постоянной времени дополнительного интегратора, то за время измерения сигнал на втором плече мое- товой схемы практически не изменится. Выходной сигнал мостовой схемы при этом значительно больше, чем при пи- танин ее постоянным напряжением. Так, средние значения выходного сигнала мостовой схемы при питании стабилизированным током составляют 8-10 мВ (при воздействии газовоздушной кон

вает световая сигнализация и, есля

длительность выходного сигнала схемы ИЛИ 14 больше времени задержки блока 16, то срабатывает звуковая сигнализация, в противном случае сиг- нал считается помехой. Звуковая сигнализация совместно со световой означает наличие утечки газа. По истечении времени выдержки реле 12 времени производит принудительный разряд запоминающей емкости блока 10 памяти до значения выходного напряжения, при котором пороговая схема 11 возвращается в исходное состояние.

Длительность импульса сравнения между двумя импульсами запоминания тактового генератора выбирается исходя из реального времени реагирования термокаталитического датчика так, чтобы пороговая схема сработала при воздействии на датчик газом с заданной концентрацией в период между двумя тактами генератора. Дрейф нулевой точки от изменения положения датчика в пространстве, а также временной дрейф компенсируется во время импульсов запоминания.

Устройство позволяет повысить надежность определения величины концентрации газа. Формула изоб

р е т е н и я

514134696

2. Устройство по п. 1, о т л и- питания является источник стабильного чающееся тем, что источником тока.