Устройство для измерения углеродного потенциала Советский патент 1989 года по МПК G01N27/26 

Устройство снабжено дополнительным резистором 11, подключенным к ПЗТ, нормально-замкнутым контактом 12, электроемкостью 13 и двумя усилителями 14 и 15. Первые входь усилителей 14 и 15 подсоединены к ПЗТ, а вторые входы объединены на втором входе регулирующего усилителя 6 и соединены через зарядно-разрядные резисторы 16 и 17 с их выходами.2 ил.

Изобретение относится к области; химико-термической обработки к может быть использовано при контроле углеродного потенциала печных атмосфер. Цель изобретения - повьшение надежности и расширение технологических возможностей устройства. Устройство содержтст размещенные в термостатируе- мом объеме 1 термопару (Т) 2, электрохимический датчик 3, соединенный с вторичным прибором 4, и нагреватель 5. Один конец Т 2 подссединен к инверсному входу регулирующего усилителя 6, а другой - к электрическому мосту. Мост состоит из термочувствительного резистора 7 - плечо термокомпенсации, резистора 8 - тглечо задания температуры (ПЗТ) и двух вспомогательных резисторов 9 и 10, 00 .:h/

10

1

Изобретение относится к измериельной технике и может быть исполь- зовано при химико-термической обраотке для контроля углеродного по- тенциала печных ;; атмосфер. .;5

Цель изобретения - првьшение на- ежности и расширение технологичесих возможностей устройства.

На фиг. 1 изображена схема предлааемого устройства; на фиг. 2 - граики изменения температуры термоста- а во времени.

Устройство содернсит размещенные в термостатируемом объеме 1 термопару 2, электрохимический датчик 3, соеди- ненньй с вторым прибором 4, и нагре- ватапь 5. Один конец термопары 2 подсоединен к инверсному входу регули- рук1щего усилителя 6, сигнал с выхода 20 которого управляет током нагрева нагревателя 5. Другой конец термопары 2 подключен к электрическому мосту, состоящему из термочувствительного резистора 7- (плечо термокомпенсации),, 25 резистора 8 (плечо задания температуры) и двух вспомогательных резисторов 9 и 10.

Устройство снабжено дополнительным резистором 11, подключенным в пле- зо чо задания температуры, нормально- замкнутым контактом 12, электроемкостью 13 и двумя усилителями 14 и 15. В качестве нормально-замкх утого контакта 12 может быть использован контакт электромагнитного репе, обмотка которого подключена к источнику гшта- ния (не показано). В качестве электроемкости 13 может быть использован

v

конденсатор или ионистор, который Q при малых размерах обладает большой емкостью (до 50 Ф) и малым током утечки.

Первый вход усилителя 14 подсоединен к.точке А плеча задания темпе35

0

20 25

зо

Q

35

ратуры, соответствующей промен уточ- ной температуре, а первый вход усилителя 15 подсоединен к точке В плеча задания температуры, соответствующей рабочей температуре. Вторые,, Ьходы усилителей 14 и 15 объединены на втором входе регулирующего усилителя 6 и соединены через зарядно- разрядные резисторы 16 и 17 с их выходами.

Устройство работает следуюпош

образом.

После подачи напряжения питания нормально-замкнутьй контакт 12 размыкается. В точках А и Б электрического моста появляются положительные напряже1шя относительно точки С, со- ответствую щие промежуточной и рабочей температурам. Под действием этих -напряжений усилители 14 и 15, имеющие высокий козффищ-юнт усиления (порядка ), входят в режим насыщения. При этом на выходе усилителя 16 создается положительное напряжение на заряд электроемкости 13, а .на выходе усилителя 14 - отрицательное напряжение на ее разряд. Сопротивление резистора 16 выбрано больше сопротивления резистора 17, поэтому ток .заряда преобладает над током разряда, и электроемкость 13 заряжается током, равным разности токов, проходящих через резисторы 16 и 17. 11апряжения на входах регулирующего ./ усилителя 6 формируют разность между напряжением наконденсаторе и ЭДС термопары 2, которая поддерживается усилителем 6 равной нулю путем нагрева терМостатируемого объема 1 посредством управления током нагрева нагревателя 5.

Таким образом, программа нагрева термостатируемого объема 1 и, следовательно, электрохимического датчика

3 определяется темпом заряда электроемкости 13. Темп заряда электроемкости 13, определяемый в начальный момент разностью токов через резисторы 16 и 17, обеспечивает медленный разо (в течение 40-60 мин) термоста- тируемого объема 1 до промежуточной .температуры Т порядка . За это время влага, находящаяся в порах и микротрещинах электрохимического датчика 3, успевает испариться. Дальнейший нагрев допустимо вести в боле быстром темпе, обеспечивающем равномерность температурного поля термо- статируемого объема 1 и электрохимического датчика 3.

Устройство обеспечивает этот режим за счет того, что в момент достижения термостатируемым объемом 1 про межуточной температзфы 1 сумма по- тенциала точки С и напряжения на электроемкости 13 становится равной потенциалу точки А, а затем и превышает его за счет заряда электроемко- сти 13. Это приводит к изменению полярности напряжения на выходе усилителя 14 с минус на шнос, и заряд электроемкости 13 с этого момента осществляется суммой токов через резис торы 16 и 17, что, в конечном итоге, обеспечивает повышенный темп нагрева термостатируемого объема 1 до рабочей температуры Тр.

В момент достижения суммы потен- циала точки С и напряжения на электроемкости 13 потенциала точки В усилитель 15 входит в линейный реятм. При этом на выходе усилителя 15 формируется отрицательное напряжение,. стабилизирующее напряжение на электроемкости 13 и рабочую температуру в Еермостатируемом объеме 1. С этого момента устройство готово к измерению, для чего в электрохимический датчик 3 подают анализируемый газ, а по показаниям вторичного прибора (4 судят о кислородном и углеродном потенциалах контролируемой атмосферы

Высокая линейность заряда и раз- ряда электроемкости 13 обеспечивается превышением зарядно-раэрядного напряжения с выходов усилителя на несколько порядков, например в 1000 раз, над напряжением заряда электро- емкости 13.

При отключении напряжения питания контакт 12 замыкается, в результате

чего электроемкость 13 подключается к термопаре 2. Поэтому при снижении температуры термостатируемого объема 1 напряжение на электроемкости 13 точно следует за ЭДС термопары 2. Пр повторном включении программа начнется с той температуры, которую фактически имеет термостатируамый объем 1, что способствует устранению тепловых ударов на электрохимический датчик 3.

Снабжение устройства нормально- замкнутым контактом и электроемко- стью шунтирующими входы регулирующего усилителя соответственно после и до термопары, позволяет исключить тепловые удары на электрохимический датчик после кратковременных отключений устройства. Дополнительный резистор, включенный в плечо задания температуры, два усилителя и их взаимосвязь с плечом задания температуры и регулирующим усилителем позволяют обеспечить два режима нагрева: сушки электрохимического датчика и нагрева со скоростью, предотвращающей тепловые напряжения в датчике, что повышает надежность его работы и обеспечивает расширение технологических возможностей устройства, в частности использование его в качестве переносного прибора.

Формула изобретения

Устройство для измерения углеродного потенциала, содержащее размещенные в термостатируемом объеме нагреватель, термопару и электрохимический датчик, подключенный к вторичному прибору, электрический мост, образованный плечом термокомпенсацик и плечом задания температуры, регулирующий усилит ель, первый вход которого связан через термопару с плечом термокомпенсации, второй вход - с плечом задания температуры, а выход с нагревателем, отличающееся тем, что, с целью повьшгения надежности и расширения технологических возможностей, оно снабжено нормально-замкнутым контактом, конденсатором, дополнительные резистором, подключенным в плечо задания температуры, и двумя усилителями, при этом нормальйо-замкнутый контакт связан с источником питания и подключе к входам регулирующего усилителя.

51467483

конденсатор соединен с нормально- параллельно дополнительному резисто- замкнутым контактом и через термопару РУ, а вторые входы усилителей объеди- с первым входом регулирующего усилителя, первые входы усилителей соединены с плечом задания температуры

иены на втором входе регулирующего усилителя и соединены через зарядно- разрядные резисторы с их выходами.

Редактор Н.Тупица

Составитель Е.Анисимов

Техред М.ДидыкКорректор М.Шароши

Заказ 1189/41

Тираж 788

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г.Ужгород, ул. Гагарина,101

параллельно дополнительному резисто- РУ, а вторые входы усилителей объеди-

иены на втором входе регулирующего усилителя и соединены через зарядно- разрядные резисторы с их выходами.

Подписное