Способ контроля горючих газов Советский патент 1988 года по МПК G01N27/16 

Изобретение относится к газовому анализу и .может найти применение в приборах контроля взрывоопасности атмосферы по содержанию в ней горючи газов.

Цель изобретения - повышение точности контроля взрывоопасности j-iHoro- компонентных газовых смесей при снижнии напряжения питания датчика.

Способ контроля горючих газов заключается в их термокаталитическом окислении на поверхности чувствительных элементов датчика, включенных в мостовую измерительную схему сниже- НИИ напряжения питания датчика при появлении сигнала на его выходе и определении концентрации газов по величине снижения напряжения питания датчика. Напряжение питания при изменении концентраций горючих газов от нуля до верхнего предела из мерений снижают от начального значения, соответствующего середине диффузионной области процесса каталитического окисления, до значения, соответствующего границе диффузионной и кинетической областей процесса каталитического окисления, причем снижение напряжения питания датчика осуществляют в соответствии с выражением

п-

и и„-кз.

е и

и.

S К

напряжение питания датчика; начальное напряжение пита- 35 ния датчика (напряжение питания при отсутствии горючих газов в анализируемой среде);

выходной сигнал датчика; 40 коэффициент снижения напря жения питания датчика.

К

- iiHi

млкг.

где и - напряжение питания датчика,

соответствующее границе диф- фузионной и кинетической областей процесса каталитического окисления; выходной сигнал датчика, соответствующий верхнему пределу измерений. При это.м снижение напряж ения питания датчика исключает перегрев чувствительных элементов, но веер характеристик по различным горючим газам не расширяется, так как рабочие точки чувствительных элементов не

х ,

е10

152025

30

35

40

45

- о 55

выходят за пределы диффузионной области процесса каталитического окисления, как это может иметь место при использовании снижения питания в функции постоянства сопротивления чувствительных элементов или поддержания на нулевом уровне выходного сигнала датчика.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства для реализации способа контроля горючих газов; на фиг. 2 и 3 - графики передаточных характеристик датчика при использовании соответственно предлагаемого и известного способов, где по одной оси отложена взрывоопасность смесей в % НПВ, а по другой - выходной сигнал устройства контроля горючих газов (); на фиг. 4 - график зависимости выходного сигнала датчика S от напряжения питания U на одной и той же газовой смеси, необходимой для определения величин U и П,.

Устройство контроля горючих газов содержит чувствительные элементы 1-4, составляющие два плеча мостовой измерительной схемы датчика 5, два других плеча которой составляет резистор 6, служащий для балансировки. Выход датчика 5 через резисторы 7 и 8 соединен с входами усилителя 9, коэф фициент усиления которого ,определяе мый отношением величин сопротивлений, резисторов 10 и 7, равен К, Выход усилителя 9 соединен с базовым электродом транзистора 11, регулирующего напряжение питания (ток) датчика 5, Резистор 12 служит для задания величины Uo. Резистор 13, установленный в цепи питания датчика 5, соединен с входом усилителя 14 через резистор 15, Коэффициент усиления усилителя 14 определяется отношением величин сопротивлений резисторов 16 и 15, Для балансировки усилителя 14 служит резистор 1 7, соединенный с его входом через резистор 18, Цепи питания усилителей 9 и 14 на схеме, изображенной на фиг, 1, не показаны,

Устройство работает следующим об- разом.

При отсутствии в анализируемой среде горючих газов напряжение питания датчане а . При этом сигнал датчика , Падение напряжения на резисторе 13, подаваемое на вход усилителя 14, компенсируется напряжеиием, подаваемым на другой вход этого усилителя с резистора 17, и напряжение на выходе устройства При появлении в анализируемой среде горючих газов на выходе датчика 5 формируется сигнал S, который усиливается усилителем 9 в К раз и подается на базу транзистора 11. При этом напряжение на эмиттере транзистора II снижается на величину KS. На такую же величину снижается напряжение питания и датчика 5, которое становится равным UO-KS. При этом снижается падение напряжения на резисторе I3 и на выходе устройства формируется сигнап Ujy , пропорциональньй измеряемой величине. Как видно из графиков, изображеннь х на фиг. 2 и 3, при использовании предлагаемого способа ширина веера характеристик датчика по различным горючим газам, а следовательно, и погрешность датчика при определении взрывоопасности мно- гокомяонентных газовых смесей примерно в 5 раз меньше, чем при использовании известного способа.

I .

П р и м е р. Диапазон измерений

датчика 0-50% НПВ. Для выбора пара- метров его питания снимают зависимость выходного сигнала датчика от напряжения питания на одной и той же смеси в пределах диапазона измерений, например 2% метана в воздухе

(38% НПВ) (фиг.4). По графику зависимости S(U) определяют величины Uo и DI , величину DO (например, 1 1j9 в) выбирают в середине участка характеристики, наиболее близкого к горизонтальному (в середине диффузионной области). При этом обеспечивается наиболее устойчивая работа датчика. Величину и (например, И 1,5 в) определяют по точке перегиба характеристики - по границе диффузионной и кинетической областей. Опре-г деляют чувствительность датчика в конце диапазона измерений (например, макс мВ). Определяют коэффициент снижения напряжения питания:

V- -t; 0,08

14272764

Напряжение питания датчика но снижаться в соответствии с жением

и 1,9-5 S. Формула изобретения

Способ контроля горючих газов, заключающийся в их термокаталитическом окислении на поверхности чувствительных элементов датчика, включенных в мостовую измерительную схему, снижении напряжения питания датчика при появлении сигнала на его выходе и определении концентраций горючих гаЬов по величине снижения напряжения питания датчика, о т л и- ч ающий ся тем, что, с целью повьштения точности контроля взрывоопасности многокомпонентных газовых смесей, напряжение питания датчика при изменении концентраций горючих газов от нуля до верхнего предела измерений снижают от начального зна- чения, соответствующего середине диффузионной области процесса каталитического окисления, до значения, соответствующего границе диффузионной и кинетической областей процесса каталитического окисления, причем снижение напряжения питания датчика осу ществляют в соответствии с-выражением

,-KS,

где и - напряжение питания датчика; UQ - начальное напряжение питания датчика (напряжение питания при отсутствии горючих газов в анализируемой сре- де);

S - выходной сигнал датчика; К - коэффициент снижения напряжения питания датчика.

к .

S MQKt

где UT. - напряжение питания датчика, соответствующее границе диффузионной и кинетической об- - ластей процесса каталитического окисления; -выходной сигнал датчика, соответствующий верхнему пределу измерений.

S

ма.кс.

/7(//7

Изобретение относится к газовому анализу и может найти применение в приборах контроля взрывоопасности атмосферы по содержанию в ней горючих газов. Цель изобретения - повьшенйе точности контроля взрывоопасности многокомпонентных газовых- смесей. Напряжение питания термокатапитического датчика при изменении концентраций горючих газов от нуля до верхнего предела измерений снижают от начального значения, соответствующего середине диффузионной области процесса каталитического окисления, до знача ния, соответствующего границе диффузионной и кинетической областей процесса каталитического окисления. Снижение напряжения питания осуществляют в соответствии с выражением -KS, где и - напряжение пцтаяия датчика; Uo - начальное напряжение питания датчика; S - выходной сигнал датчика; К - коэффициент снижения напряжения питания датчика, K(Uo-Ur)/ - напряжение питания датчика, соответствующее границе диффузионной и кинетической областей процесса каталитического окисления, ЗмаксГ выходной сигнал датчика, соответствующий верхнему пределу измерений . 4 ил. (Л ю э Oi

j

t fc/Jf, Б

17,4 0.2

- / /У/7

Составитель В.Екаев Редактор А.Лежнина Техред М.Ходанич

Г е

Корректор Н.Король