Способ определения состава газа Советский патент 1989 года по МПК G01N27/46 

4ib

сл

со

О9

Изобретение относится к приборостроению, в частности к газовому анализу и может быть использовано для определения содержания кислорода в широком диапазоне концентраций.

Цель изобретения - повышение точности измерения и расширение области применения.

На чертеже изображен один из воз- можных вариантов устройства, реализующего способ.

На чертеже обозначено: диффузионное сопротивление 1, например керамический капилляр, спай 2 из термо- стойкого стекла, твердоэлектролитная ячейка, состоящая из твердоэлектро- литной пробирки 3 с нанесенными наружным 4 и внутренним 5 электродами из пористой платины, нагреватель 6, внутренняя камера 7 ячейки, прерыватель 8 тока, последовательно соединенные измеритель 9 количества элек- тричества, переключатель 10 полярности тока и источник 11 постоянного тока, высокоомный измеритель ЭДС 12, включенный параллельно с электродами

ячейки.

В предлагаемом устройстве анализируемый газ поступает через диффузион- ное сопротивление (капилляр) к одному из электродов ячейки, а второй электрод контактирует с окружающей средой, например атмосферным воздухом. Однако устройство может быть и по- гружного типа. В этом случае анализируемый газ будет непосредственно омывать один из электродов ячейки, а к второму электроду подводиться через диффузионное сопротивление.

Пример. Измерения с помощью предлагаемого способа осуществляются следующим образом. Анализируемый газ через диффузионное сопротивление ка пилляр непрерывно поступает к элек- троду 5. В начале измерительного цикла положительный полюс источника 11 тока подключен к электроду 5 твердо- электролитной ячейки. Другой элек- трод 4 находится в среде, содержащей кислород, например в воздухе или в анализируемой среде. Под действием напряжения (от 0,2 до 1,5 В) из окружающей среды во внутреннюю камеру 7 ячейки накачивается кислород, ко- торый вытесняет ранее находивщийся в камере газ и заполняет камеру пол ностью.Время в течение которого необхдимо накачивать кислород в камеру, за

1453301

0

висит от величины протекающего тока и объема внутренней камеры ячейки. Это время (1-3 мин) удобнее всего определять экспериментально для конкретной конструкции датчика по установлению постоянного значения ЭДС, измеряемой при выключенном токе по высокоомному измерителю 12, подключенному к электродам ячейки.

После того, как внутренняя камера ячейки заполнится кислородом, полярность источника тока изменяется на противоположную первоначальной, т.е. к электроду 5 подключается отрицательный полюс источника тока и одновременно включается измеритель количества электричества, протекающего через твердый электролит.Под действием приложенного напряжения кислород извлекается из внутренней камеры ячейки и постепенно в камере накапливаются компоненты примеси. По мере накопления в камере примеси поток кислорода, поступающего в камеру 7 ячейки, уменьшается и устанавливается постоянным. Вместе с этим постепенно уменьшается и ток, протекающий через твердый электролит, приобретая в конечном итоге постоянное значение. По количеству электричества, протекшему через твердый электролит с момента изменения полярности источника тока до момента, когда ток приобретает постоянное значение, определяют концентрацию кислорода в анализируемом газе, пользуясь заранее определенной градуировочнои характеристикой .

Формула изобретения Способ определения состава газа с помощью твердоэлектролитной ячейки, содержащей внутренний электрод и внешний электрод для контакта со сравнительной средой, заключающийся в том, что перекачивают определенный компонент через твердый электролит за счет разности потенциалов, приложенной к электродам твердоэлектролитной ячейки, отличаю- щ и и с я тем, что, с целью повьш1е- иия точности измерений и расширения области применения перед проведением измерений на входе внутренней камеры устанавливают диффузионное сопротивление, подводят к диффузионному сопротивлению анализируемый газ и заполняют внутреннюю камеру чистым кислородом путем подачи электродам ячейки постоянного напряжения, при этом положительный полюс подключают к внутреннему электроду, отрицательный - к внеишему, затем изменяют полярность на противоположную и одновременно измеряют количество электричества от момента изменения полярности до момента установления постоянного значения тока и по количеству электричества судят о содержании кислорода в анализируемой среде.

Изобретение относится к технике измерения состава газа, в частности позволяет определять концентрацию кислорода в смеси на основе твердо- электролитной ячейки. С целью повышения точности измерения и расширения области применения анализируемый таз подводят к одному из электродов ячейки через диффузионное сопротивление, подсоединяют к этому электроду положительный полюс источника напряжения на время, достаточное для заполнения внутреннего объема ячейки кислородом и определяемое по установлению постоянного значения ЭДС, измеряемой при отключенном токе. После этого изменяют полярность приложенного напряжения на противоположную, одновременно с этим включают измеритель количества электричества. По количеству электричества, протекшему через твердо электролитную ячейку от момента изменения полярности приложенного напряжения до момента, когда ток примет постоянное значение, судят о концентрации кислорода в анализируемом газе, I ил. i (Л

Лнализируемь/й газ

10

11