Термокаталитический детектор газа Советский патент 1990 года по МПК G01N27/16 

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может быть использовано в устройствах анализа состава газовой смеси и в устройствах автоматических газов калориметр.

Цель изобретения - повышение точности измерения термокаталитического детектора газа.

На фиг. 1 представлена блок-схема термокаталитического детектора газа; на фиг. 2 - функциональная схема блока управления расходом газа.

Термокаталитический детектор газа содержит реакционную камеру 1, разделенную непроницаемой перегородкой 2 соплом 3, подключенным к штуцеру k ввода газовой смеси, и штуцер 5 вывода продуктов реакции. В камере расположены термочувствительный, элемент 6, компенсационные элементы 7 и 8, включенные последовательно в электрическую цепь стабилизированного тока, которая подключена к выходу управляемого стабилизатора 9 тока. Термочувствительный элемент 6 отличается от компенсационных элементов 7 и 8 наличием катализатора. Выводы термочувствительного элемента 6 и компенсацией- , ного элемента 7 подключены к входам индикаторного блока 10, содержащего микропроцессор. Выводы компенсационных элементов 7 и 8 подключены к входам блока 11 управления расходом газа, ю выход которого подключен к пьезокла- пану 12, пьезоклапан соединен с реакционной камерой. Сопло 3 предназначено для подачи газа к первому компенсацибирают таким образом, чтобы полное сгорание измеряемого компонента для заданного расхода газовой смеси чере реакционную камеру 1.

Изменение расхода газовой смеси, подаваемой через сопло 3, от заданн го задатчиком блокам 11 управления расходом газа значения вызовет изме нение падения напряжения ди на ком пенсационном элементе 7.

Блок 11 управления расходом газа работает следующим образом.

Так как компенсационный элемент

онному 7 и термочувствительному 6 эле-15 включен входами 1 и 2, а элемент 8 между входом 2 и общей шиной решающего устройства, выполненного на операционных усилителях 13 16, то на выходе операционного усилител 13 получается сигнал MI IL - U, где U7 и Ug- падения напряжения со ветственно на компенсационных элеме тах 7 и 8 , который усиливается уси лителем 17. Выход усилителя 17 подключен на один из выходов усилителя 18, на другой вход которого подаетс напряжение обратной связи с делителе 30-32 напряжения. Выход усилителя 1 подключен к базе управляющего тран зистора 19, который управляет состо нием транзисторов 20 и 21. Резистор 22 - 29, резисторы 30 - 32 вместе с операционными усилителями 13 - 15 составляют решающее устройство. Ремент 8 между входом 2 и общей шиной решающего устройства, выполненного на операционных усилителях 13 16, то на выходе операционного усилителя 13 получается сигнал MI IL - U, где U7 и Ug- падения напряжения соот ветственно на компенсационных элементах 7 и 8 , который усиливается усилителем 17. Выход усилителя 17 подключен на один из выходов усилителя 18, на другой вход которого подается напряжение обратной связи с делителей 30-32 напряжения. Выход усилителя 18 подключен к базе управляющего транзистора 19, который управляет состоянием транзисторов 20 и 21. Резисторы 22 - 29, резисторы 30 - 32 вместе с операционными усилителями 13 - 15 составляют решающее устройство. Рементам. Второй компенсационный элемент размещен в полости реакционной камеры, отделенной or остальных элементов непроницаемой перегородкой 2. Часть сопла 3, проходящая через эту полость,20 выполнена перфорированной.

Устройство работает следующим образом.

Включив блок 11 управления, расходом газа создают напряжение, которое 25 открывает пьезоклапан 12. Через пьезоклапан 12, штуцер Ь и сопло 3 в реакционную камеру 1 начнет поступать газовая смесь, обдувая поверхность термочувствительного элемента 6 и компен зо сационного элемента 7. На поверхность компенсационного элемента 8 газовая смесь попадает за счет диффузии. При включении управляемого стабилизатора 9 тока по цепи его нагрузки (элементы 35 зисторы 30 - 32 необходимы для зада- 6, 7, 8) потечет электрический ток 10, ния Режима работы транзисторов 19-21. который вызовет нагрев термочувствительного элемента 6 и компенсационных элементов 7 и 8. Так как термочувствительный элемент содержит катали- до затор, то произойдет реакция горения с выделением дополнительного тепла и изменение падения напряжения на нем, а следовательно, и изменение электрической мощности. Дополнительная элекг-дз способность пьезоклапана 12. И, на- . рическал мощность (т, полученная в ре- оборот, при увеличении скорости пото- зультате реакции горения, определяет- ка через сопло 3 уменьшается пропуск- ся Q I (l fi- U ), где U6 и U7 - соот- ная способность пьезоклапана. Таким ветственно падение напряжения на тер- образом обеспечивается стабилизация мочувствительном элементе 6 и компенсационном элементе 7. Измерение разности падений напряжений U6 - Uy и операцию умножения производит индикаторный блок 10, содержащий микропроцессор и отградуированный в единицах концентрации или единицы теплоты сгорания измеряемого газа.

Ток 1) при градуировке задатчиком упрлвляемпго стабилизатора тока Ч подРезисторы 33 - 35 являются делителем напряжения,

При уменьшении скорости потока через сопло 3 увеличивается падение напряжения на компенсационном элементе 7 и соответственно на выходе блока 11 управления расходом газа, , что в свою очередь увеличивает пропускную

50

расхода газовой смеси через реакционную камеру 1 . Формула изобретения

Термокаталитический детектор газа, содержащий реакционную камеру с шту- 55 цером ввода газовой смеси, штуцером вывода продуктов реакции, компенсационный и термочувствительный элементы, расположенные внутри реакционной камеры, отличающийся тем,

бирают таким образом, чтобы полное сгорание измеряемого компонента для заданного расхода газовой смеси через реакционную камеру 1.

Изменение расхода газовой смеси, подаваемой через сопло 3, от заданного задатчиком блокам 11 управления расходом газа значения вызовет изменение падения напряжения ди на компенсационном элементе 7.

Блок 11 управления расходом газа работает следующим образом.

Так как компенсационный элемент 7

включен входами 1 и 2, а элемент 8 между входом 2 и общей шиной решающего устройства, выполненного на операционных усилителях 13 16, то на выходе операционного усилителя 13 получается сигнал MI IL - U, где U7 и Ug- падения напряжения соответственно на компенсационных элементах 7 и 8 , который усиливается усилителем 17. Выход усилителя 17 подключен на один из выходов усилителя 18, на другой вход которого подается напряжение обратной связи с делителей 30-32 напряжения. Выход усилителя 18 подключен к базе управляющего транзистора 19, который управляет состоянием транзисторов 20 и 21. Резисторы 22 - 29, резисторы 30 - 32 вместе с операционными усилителями 13 - 15 составляют решающее устройство. Резисторы 30 - 32 необходимы для зада- ния Режима работы транзисторов 19-21. способность пьезоклапана 12. И, на- . оборот, при увеличении скорости пото- ка через сопло 3 уменьшается пропуск- ная способность пьезоклапана. Таким образом обеспечивается стабилизация

зисторы 30 - 32 необходимы для зада- ния Режима работы транзисторов 19-21. способность пьезоклапана 12. И, на- . оборот, при увеличении скорости пото- ка через сопло 3 уменьшается пропуск- ная способность пьезоклапана. Таким образом обеспечивается стабилизация

Резисторы 33 - 35 являются делителем напряжения,

При уменьшении скорости потока через сопло 3 увеличивается падение напряжения на компенсационном элементе 7 и соответственно на выходе блока 11 управления расходом газа, , что в свою очередь увеличивает пропускную

зисторы 30 - 32 необходимы для зада- ния Режима работы транзисторов 19-21. способность пьезоклапана 12. И, на- . оборот, при увеличении скорости пото- ка через сопло 3 уменьшается пропуск- ная способность пьезоклапана. Таким образом обеспечивается стабилизация

расхода газовой смеси через реакционную камеру 1 . Формула изобретения

Термокаталитический детектор газа, содержащий реакционную камеру с шту- цером ввода газовой смеси, штуцером вывода продуктов реакции, компенсационный и термочувствительный элементы, расположенные внутри реакционной камеры, отличающийся тем,

э 1

мто, с целью повышения точности изме рения, он содержит блок управления расходом газа и индикаторный блок, второй компенсационный элемент, стабилизатор тока, пьезоклапан, причем термочувствительный элемент одним вы водом подключен к последовательно включенным компенсационным элементам а другим выводом - к выходу стабилизатора тока, выводы термочувствитель ного элемента и первого компенсацион ного элемента подключены к входам ин дикаторного блока, входы блока управ ления расходом газа подключены к вы33296

водам первого и второго компенсационных элементов, а выход - к пьезокла- пану, который соединен с реакционной камерой, к штуцеру ввода газовой смеси подключено сопло для подачи газа к первому компенсационному и термочувствительному элементам, второй компенсационный элемент размещен в полос- IQ ти реакционной камеры, отделенной от остальных элементов непроницаемой перегородкой, а часть сопла, проходящая через эту полость, выполнена перфорированной.

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может быть использовано в устройствах анализа состава газовой смеси в автоматической газовой калориметрии. Цель изобретения - повышение точности измерения термокаталитического детектора газа. Термокаталитический детектор газа содержит реакционную камеру с штуцерами ввода газовой смеси и вывода продуктов реакции и термочувствительный элемент (ТЧЭ), расположенный внутри реакционной камеры, которая разделена непроницаемой перегородкой с перфорированным соплом. Реакция горения происходит непосредственно на ТЧЭ, включенном последовательно с двумя компенсационными элементами (КЭ) в электрическую цепь стабилизированного постоянного тока. Выводы ТЧЭ и последующего в цепи КЭ подключены к входам индикаторного блока, содержащего микропроцессор. Входы блока управления расходом газа подключены к выводам КЭ, а выход подключен к пьезоклапану, управляющему подачей газа в реакционную камеру, тем самым образуя обратную связь по изменению скорости протекания газовой смеси. 2 ил.

фиа1

Фиг.г