Способ определения концентрации примесного газа Советский патент 1991 года по МПК G01N27/22 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения концентрации примесных газов, в том числе влажности газов.

Цель изобретения - расширение диапазона определения концентрации примесного газа и повышение точности измерения.

Сущность способа заключается в том, что измеряют разность диэлектрических проницаемостей исследуемого газа до и после выделения из газа анализируемого примесного компонента J, а концентрацию рассчитывают следующим образом:

молярную концентрацию по формуле

м - .( 1)( Ј ььi - Ј be)

Nj 4jrlVUF(ebbX«j-«i) молярную долю по формуле

Ј ЬЬ - Ј ЬС

(«J С|) F ( Ј bb)

где Е н диэлектрическая проницаемость (ДП) газа при нормальных условиях;

(Ј ьь - Ј Ьс)- разность между диэлектрическими проницаемостями сжатого газа до и после выделения анализируемого примес- но -о компонента;

Р(Ј ьь)- диэлектрическая функция, соответствующая газу в сжатом состоянии;

a i и a j - полные поляризуемости молекул газа и анализируемого примесного компонента;

NA - число Авогадро.

На чертеже приведено устройство для реализации способа.

Устройство для реализации способа содержит устройство 1 формирования газа с

Os

ю

00

ел ю

заданной плотностью, которое подсоединено через устройство 2 для извлечения j-ro компонента газовой смеси к опорной ячейке 3 дифференциального измерителя ДП, ячейка 3 и измерительная ячейка 4 дифференциального измерителя ДП подключены к устройству 5 для измерения разности ДП и ic устройству 6 для измерения ДП сжатого газа. Дроссель 7 редуцирует высокое давление до заданного. Измерительная ячейка 8 для газа при нормальных условиях (при низком давлении) подсоединена к устройству 9 для измерения ДП газа при нормальных условиях.

Сжатый газ (например, от баллона) поступает на вход устройства 1 для установле- ния нуля прибора. Устройство 1 представляет собой газовую схему, с помощью которой на его выходе формируется газ с заданной плотностью либо тот же газ, но с выделенным (например, с помощью соответствующего сорбента или путем вымораживания) анализируемым компонентом j.

Исследуемый газ поступает на опорную ячейку 3 через устройство 2 для выделения J-ro компонента и на измерительную ячейку 4. Опорная 3 и измерительная 4 ячейки представляют собой первичный преобразователь количества молекул газовой смеси в электрический сигнал (например, конденсаторы или резонаторы).

Если в обе ячейки поступает одинаковый газ (с выделенным из него j-м компонентом), то разность ДП сжатого газа соответствует нулю и тем самым определяет в этом режиме ноль прибора. При подаче с устройства 1 газа с анализируемым компонентом в ячейках 3 и 4 возникает разность ДП за счет различия поляризуемостей молекул j-ro и 1-х компонентов. Эту разность ДП (Ј ьь - Ј Ьс) измеряют с помощью соответствующего устройства 5. Чтобы опреде- лять общее количество молекул в исследуемом газе, в схеме предусмотрено

устройство б, предназначенное для измерения ДП сжатого газа.

Затем сжатый газ редуцируется с помощью дросселя 7 до нормального состояния

(при котором газ применяется) и подается на измерительную ячейку 8 (например, конденсаторную или резонаторную), которая является первичным преобразователем ДП газа (при низком давлении). Последняя измеряется с помощью устройства 9.

По данным измерений, осуществляемых с помощью устройств 5, 6 и 9, рассчитываются концентрации анализируемого компонента в исследуемой газовой смеси.

Формула изобретения

Способ определения концентрации примесного газа, заключающийся в измерении диэлектрической проницаемости газа при нормальных условиях, отличающийс я тем, что, с целью расширения диапазона измерения и повышения точности, измеряют диэлектрическую проницаемость исследуемого газа в сжатом состоянии до и после извлечения из него примесного компонента, а его концентрацию рассчитывают по

формулам

для молярной концентрации

к, 1. (Јн -1)(Еьь -Јbc)

NJ 47r(aj-«i)NAF(Ebb)

для молярной доли

е ьь - е Ьс

Х- Aj fcj-aO

F(Јbb)

где Ј н- диэлектрическая проницаемость исследуемого газа при нормальных условиях;

( е ьь - е Ьс) - разность между диэлектрическими проницаемостями сжатого газа до и после извлечения из него примесного компонента J;

а и a j - полные поляризуемости моле-. кул газа и примесного компонента;

F( е ьь) диэлектрическая функция, соответствующая газу в сжатом состоянии;

NA - число Авогадро.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использо- в ано для определения концентрации примесных газов, в том числе влажности газов. Цель изобретения - расширение диапазона определения концентрации примесного газа и повышение точности измерения. Цель достигается измерением разности диэлектрических проницаемостей исследуемого газа до и после выделения из газа анализируемого примесного компонента, а концентрацию рассчитывают по формуле: для молярной концентрации Nj( Ј ) (Јьь-ЈЬс)/4 л() NA Р(Јьь), для молярной доли Xj а ( Е ъъ Ј Ьс)/( а -аi) F( Ј ьь), где Јн - диэлектрическая проницаемость исследуемого газа при нормальных условиях; (Ј ьь Ј Ьс) - разность между диэлектрическими проницаемостями сжатого газа до и после извлечения из него примесного компонента; J, а, и а - полные поляризуемости молекул газа и примесного компонента; Р(еьь)- диэлектрическая функция, соответствующая газу в сжатом состоянии; NA число Авогадро. 1 ил. СО с