Термохимический газоанализатор Советский патент 1991 года по МПК G01N27/02 

Изобретение относится к аналитическому приборостроению, в частности к средствам газового анализа в полевом исполнении широкого класса задач контроля газов и паров в воздухе.

Целью изобретения является повышение точности измерений и улучшение характеристик .энергопотребления, в частности ресурса непрерывной работы.

На чертеже изображена блок-схема термохимического газоанализатора.

Устройство включает источник 1 питания постоянного тока, первичный преобразователь (ПП) 2 с сравнительным 3 и измерительным 4 чувствительными элементами (ЧЭ), генератора 5 зондирующих импульсов (ГЗИ), управляющий ключ 6, устройства 7 и 8 выборки-хранения информации (УВХ), дифференциальные усилители (ДУ)9и 10, регулятор-задатчик температуры 11, синхронизирующий генератор 12, ши- ротно-импульсный модулятор(ШИМ) 13, пороговое устройство (ПУ) 14, световой индикатор (СИ) 15 и устройство искрозащи- ты 16.

Измерительный и сравнительный ЧЭ снабжены проволочными нагревателями и активным катализатором окисления. ПП 2 выполнен по мостовой схеме, в протиеопо ложные плечи которой включены измерительный 4 и сравнительный 3 ЧЭ

Источник 1 через последовательно сое диненные устройство 16 искрозащиты и ключ 6 подсоединен к ПП 2. Первый вход ДУ 9 подсоединен к регулятору-задатчику температуры 11. Синхронизирующий генера тор 12 подсоединен к ШИМ 13. Выход ДУ 10 через ПУ 14 подсоединен к индикатору 15. К измерительной диагонали моста ПП 2 подсоединены входы УВХ. причем входы первого УВХ 7 подключены, соответственно по второму входу первого ДУ 9 и к первому входу второго ДУ 10. второй вход которого подсоединен к выходу второго УВХ 8. Выход первого ДУ 8 через ШИМ 13 соединен с третьим входом ключа 6. Второй выход синхронизирующего генератора подключен к управляющим входам УВХ 7, 8 и генератора 5, включенного между ПП 2 и узлом соединения ключа 6 и устройства 16.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 12 определяет цикличность измерения, задавая постоянную периодичность следования нагревательных и зондирующих импульсов, подаваемых на ПП 2.

При подаче синхроимпульса на ГЗИ 5 через мостовую схему протекает зондирующий импульс тока, амплитуда и длительность которого выбраны намного меньше,

чем у нагревательного импульса, и стабилизированы.

Одновременно синхроимпульсом открываются УВХ 7 и 8.

Разность напряжений на ИЭ 3 и на регуляторе-задатчике температуры 11 поступает на УВХ 7 и ДУ 9, где преобразуется в постоянный сигнал Ui и запоминается. Разбаланс мостовой схемы поступает на УВХ 8

и ДУ 10, где также преобразуется в постоянный сигнал UB

Сигнал Ui преобразуется в ШИМ 13 в импульсный сигнал, длительность которого пропорциональна амплитуде UL После про5 хождения.синхроимпульса и зондирующего импульса с выхода ШИМ 13 подается сигнал управления на ключ 6, при этом закрыты ГЗИ 5, УВХ 7 и 8 При открывании ключа 6 все напряжение от источника питания 1, за

0 исключением небольшого падения напряжения на искрозащитном устройстве 16 и на ключе 6. прикладывается к измерительной мостовой схеме. Происходит форсированный нагрев элементов 3 и 4 с коэффициен5 том форсирования

К In/In.

где In - амплитуда тока нагревательного импульса:

In номинальный ток канала данного

0 типа измерительного элемента, нормируемый для режимов питания постоянным током накала

Поскольку элементы 3 и 4 включены последовательно, а сопротивления мостовой

5 схемы могут быть выбраны достаточно большими, то потребляемый ток от источника питания для нагрева элементов 3 и 4 до той же температуры примерно в два раза меньше, чем в известном устройстве.

0Поэтому разность между искроопасным

током и номинальным током накала велика. Амплитуда тока импульса выбрана в 1,5-2 раза больше номинального тока накала In. a длительность импульса и длительность пау5 зы примерно одинаковы.

Если к приходу очередного синхроимпульса температура элемента окажется уменьшенной, по сравнению с заданной с помощью регулятора-задатчика температу0 ры. например, из-за уменьшения напряжения источника питания или вследствие понижения температуры окружающей среды, то при прохождении зондирующего импульса разность напряжений на ИЭ 3 и

5 регуляторе-задатчике 11 по отрицательной амплитуде возрастает, ШИМ 13, открываясь раньше, вырабатывает управляющий импульс большой длительности, длительность нагревающего импульса In соответственно возрастает. При повышении температуры

элемента, наоборот, цепь управления температурой отрабатывает уменьшение длительности нагревательного импульса.

Таким образом, при установившемся режиме работы ИЭ 3 и 4 испытывают пери- одические температуры от нагревательных импульсов одинаковой длительности. В конце импульса температура ИЭ 3, 4 достигает максимума, после его окончания ИЭ охлаждаются за время паузы до некоторой сред- ней температуры ТСр.

Формула изобретения Термохимический газоанализатор, содержащий источник питания постоянного тока, первичный преобразователь с измери- тельным и сравнительным чувствительными элементами, управляемый ключ, два устройства выборки-хранения, два дифференциальных усилителя, регулятор-задатчик температуры, синхронизирующий генера- тор, широтно-импульсный модулятор, устройство искрозэщиты и индикатор, причем источник питания подсоединен к первому входу ключа, выход которого через устройство искрозащиты подсоединен к первично- му преобразователю, первый вход первого дифференциального усилителя подсоединен к регулятору-задатчику температуры, а синхронизирующий генератор подсоединен к широтно-импульсному модулятору и

второму входу ключа, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений и улучшения характеристик энергопотребления, в него введены генератор задающих импульсов и пороговое устройство, к выходу которого подключен индикатор, первичный преобразователь выполнен по мостовой схеме, в противоположные плечи которой включены измерительный и сравнительный чувствительные элементы, а к измерительной диагонали подсоединены входы устройств выборки-хранения, причем выходы первого устройства выборки- хранения подключены соответственно к второму входу первого дифференциального усилителя, и к первому входу второго дифференциального усилителя, второй вход которого подсоединен к выходу второго устройства выборки-хранения, выход первого дифференциального усилителя через широтно-импульсный модулятор соединен с третьим входом ключа, к выходу второго дифференциального усилителя подключено пороговое устройство, второй выход синхронизирующего генератора подключен к управляющим входам устройств выборки-хранения и генератора задающих импульсов, включенного между первичным преобразователем и узлом соединения ключа и устройства искрозащиты.

Изобретение относится к области аналитического приборостроения, в частности к средствам газового анализа в полевом исполнении, и может быть использовано для решения широкого класса задач контроля газов и паров в воздухе. Целью изобретения является повышение точности измерений и улучшение характеристик энергопотребления, например ресурса непрерывной работы. В термохимическом газоанализаторе полевого исполнения два термокаталитических чувствительных элемента включены последовательно в ветви мостовой схемы первичного преобразователя. Канал обработки и поддержания один, что уменьшает аппаратурную составляющую погрешности. Процессы нагрева измерительного и сравнительного элементов в процессе измерения разнесены во времени, а управление температурой элементов при последовательном их включении обеспечивается с помощью одной импульсно-широтной цепи управления. 1 ил.