Способ анализа газов Советский патент 1990 года по МПК G01N27/16 

Изооретение относится к газовому анализу горючих газов, основанному на изменении проводимости чувствительного элемента под действием анализируемого компонента, и может быть использовано при разработке автоматических газоанализаторов, в частности, осуществляющих контроль воздушной среды в угледобывающих шахтах, а также в нефтехимической промышленности при анализе газов.

Цель изобретения - упрощение способа измерения концентраций анализируемого компонента, повышение его надежности и снижение энергозат- . рат.

Способ анализа газов заключается в том, что поддерживают темпера-куру измерительного элемента постоянной путем изменения его питания и изменяют напряжение на компенсационном элементе (КЗ), который имеет электротепловые параметры, идентичные параметрам измерительного элемента, О концентрации анализируемого компонента судят с учетом изменения нацря- жения на измерительном и компенсационном элементах. Поддерживают ток питания КЭ постоянным. О величине концентрации судят по величине &U, определяемой по формуле

сд ел

о

Јъ

О

со

Изобретение касается газового анализа и может быть использовано при разработке автоматических газоанализаторов, в частности, осуществляющих контроль воздушной среды в угледобывающих шахтах, а также в нефтехимической промышленности при анализе газов. Целью изобретения является упрощение способа анализа газов, повышение его надежности и снижение энергозатрат. Поддерживают постоянной температуру измерительного чувствительного элемента, изменяя напряжение его питания. Поддерживают постоянной величину тока питания компенсационного элемента. О величине концентрации судят по выражению, приведенному в формуле изобретения. 2 ил.

ли дии - (1

т R

лиГ

Ј,C const

)ДПК, при

т &RJ5

t,C

const

(1)

&U

т ARx. I c „

r---Јyili : ::ionst

------..--...

1550403

i-т Ј5Ј 1

f,C const

-)4UU - MJK, при IR 4Ы 1

AU I f, С const | 2

где AUU - изменение падения напряжен

на измерительном элементе; I к величина тока, проходящего

R Аи, f WEU

дб

через компенсационный чувствительный элемент; сопротивление компенсационного элемента; изменение падения напряжения на компенсационном элементе;

совокупность неизмеряемых факторов анализируемой среды, влияющих на величину сопротивления компенсационного элемента;

-среднее значение

f,C const

С - величина концентрации анализируемого компонента.

На фиг.1 показана схема, реализующая данный способ в случае, когда

A RK ;, 1,2, т.е. реализация фор1 к Тик

мулЫ (1); на фиг.2 - схема, реализующая способ в случае, когда

1,,г-(-- 1,2, т.е. реализация формулы (2).

Схема состоит из блока 1 питания, соединенного с усилителем 2 и последовательно соединенными сопротивлениями 3 (величиной ЬЦ) и кхэмпенса- цион|ным элементом 4 (величиной , пара|ллельно которому подсоединено подстрочное сопротивление 5 (величиной R-) мостовой схемы, состоящей из включенных в ее плечи измерительного элемента 6 и сопротивлений 7-9.

При этом диагональ моста подключена к входу усилителя 2, а другая - к ее выходу. Милливольтметр 10, по показаниям которого судят о величине концентрации анализируемого компонента, включен между средней точкой под строечного сопротивления 5 и концом измерительного чувствительного элемента 6, соединенного с входом усилителя 2. При этом сопротивление 5 подбирается из условия R5 R так, чтобы наличие сопротивления 5 н влия ло на ток питания компенсацион

(2)

U , а именно U(I

ного элемента, а положение движка

подстрочного сопротивления 5 устанавливается таким образом, чтобы .напряжение между средним выводом сопротивления 5 и точкой его соединения с сопротивлением Un и блоком 1 питания было равно части напряжения

JL- п &RK и

KuUK f,C const Сопротивление 3 выбирается из условия R R так, чтобы изменение сопротивления компенсационного элемента не влияло на изменение его тока питания.

Устройство работает следующим образом.

Мостовая схема, содержащая измерительный элемент 6, подключена к входу и выходам усилителя 2 так, что разбаланс мостовой схемы изменяет напряжение ее питания, изменяя при этом напряжение питания измерительного элемента и его сопротивление (из-за зависимости его величины от температуры нагрева) до тех пор, пок разбаланс не становится равным нулю. Так как .,TO ток, проходящий через компенсационный элемент 4, не зависит от величины Јго сопротивления; так как R5 1Ц, то наличие сопротивления не влияет на разность потенциалов на компенсационном элементе 4. I

При отсутствии анализируемого компонента отмечают положение стрелки милливольтметра 10, принимая это положение за начало отсчета. При наличии анализируемого компонента напряжение питания измерительного элемента 6 изменяется, приводят к изменению напряжения измеряемого милливольтметром 10, по которому судят о величине концентрации анализируемого компонента.

При изменении неизмеряемых факторов анализируемой среды изменяется напряжение питания как на измерительном 6, так и на компенсационном 4 элементах таким образом, что разность потенциалов, измеряемая милливольтметром 10, при этом остается постоянной.

Способ реализации для случая, ког- ЛЕк 1/2, показан на фиг.2.

да т Ј07

Данная схема работает аналогичным образом, за исключением того, что на милливольтметр 10 подается часть потенциала с измерительного элемента 6 (с точки, не соединенной с компен- . сационным элементом) и весь потенциал с компенсационного элемента 4 (с точки, не соединенной с измерительным элементом). Необходимо отметить, что снятие части потенциала с измерительного элемента 6 несколько снижает чувствительность датчика. Экспериментальное исследование велит &RK I чины т ---iпоказывает,

к &U к I f,C const

что ее значение всегда удовлетворяет условию формулы (1), согласно которой на милливольтметр 10 подается весь потенциал с измерительного элемента 6.(с точки, несоединенной с компенсационным элементом 4). При разработке новых измерительных элементов для увеличения их чувствительности к анализируемому компоненту стараются

увеличить величину г , где Rs Т Д к,

изменение, соответственно, сопротив AUU- (&RK

кЬЙк

jE,C const

.,ч.ттт AR

- 1ШК, при 1К---и

i ----i

г---- -ШЈV .,

const

1 ДКк

к ьиГ

-)AUU -Mlk, при

f,C const

де изменение падения напряже-

ния на измерительном элемен-45 те;

Ik - величина тока, проходящего через компенсационный чувствительный элемент; Р. к - сопротивление компенсацией- 50

ного элемента;

&UK - изменение падения напряжения на компенсационном элементе;

55

ления и температуры элемента, что приводит к увеличению величины

AT

).

AR ,UR AR

аи™ Чи &т ли

В устройствах, использующих современные чувствительные элементы, а также в устройствах, элементы которых будут разработаны, величина AR

IK&U i C,f const ловию формулы (1).

удовлетворяет усФормула изобретения

Способ анализа газов, включающий поддержание температуры измерительного элемента постоянной путем изменения его питания и изменение напряжения на компенсационном элементе, имеющем электротепловые параметры, идентичные параметрам измерительного элемента, а о концентрации анализируемого компонента судят с учетом

изменения напряжения на измерительном и компенсационном элементах, отличающийся тем, что, с целью упрощения, повышения надежности и снижения потребляемой мощности, поддерживают ток питания компен-1 сационного элемента постоянным, а о величине концентрации судят по величине UU, определяемой по формулам

f,C cunst

-iURK

ДО f,C const

-2

- совокупность неизмеряемых

факторов анализируемой среды, влияющих на величину сопротивления компенсационного элемента; f,C const - среднее значение.

- flRkl . производной |f,C con8t

в рабочем диапазоне значе- ний UK;

- величина концентрации анализируемого компонента.

фиг1