Устройство для измерения концентрации озона в воздухе-кислороде Советский патент 1992 года по МПК G01N27/22 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения концентрации озона в озоно- воздушной или озоно-кислородной газовых смесях в процессе их промышленного производства и использования.

Известно устройство для определения озона в воздухе-кислороде, работающее по принципу измерения теплопроводности и содержащее регулятор расхода газа, два нагревателя, рабочий и эталонный чувствительные элементы (терморезисторы из платиновой проволоки), включенные в мостовую схему, и показывающий прибор. При первоначальной балансировке схемы включаются оба нагревателя и через рабочий и эталонный элемент проходит газ, не содержащий озона, т.к. последний разлагается в зоне нагрева нагревателей. При работе нагреватель рабоч его чувствительного элемента отключается и через него пропускается газ, содержащий озон. Изменение сопротивления рабочего чувствительного элемента вызывает разбаланс схемы

моста, пропорциональный измеряемой концентрации озона, фиксируемый показывающим прибором.

Недостатком устройства является наличие ручной балансировки, периодичность и качество которой снижают точность измерения. Для обеспечения стабильности показаний требуется идентичность рабочего и эталонного элементов, чего невозможно добиться на практике. Кроме того, разложение озона нагревателями требуют повышенного расхода энергии.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения концентрации озона в воздухе-кислороде, содержащее емкостный датчик-ячейку, включенную в задающий С-контур ВЧ-генератора, две ячейки разложения озона, два одновходовых клапана, блок управления, выполненный в виде трех схем и последовательно включенных с кварцевым генератором прямоугольных импульсов четырех Т-триггеров, двухвходовую и четырехвходовую схемы И, инвертор, асин10

с

XI

4

О СП

Л

хронный RS- триггер и последовательно включенные двоично-десятичный реверс- ный счетчик, регистра памяти и цифроана- логовый преобразователь. При этом выход ВЧ-генератора связан с входами прямого и обратного счета реверсивного счетчика соответственно через двухвходовую и четы- рехвходовую схемы И, а второй вход двухвходовой схемы И и вход Сброс асинхронного RS-триггера связан с выходом первой схемы И блока управления, первый вход которой и управляющий вход первого клапана связаны с выходом Q четвертого Т-триггера блока управления, с выходом Q которого связаны второй вход четырехвхо- довой схемы И и управляющий вход второго клапана, третий вход четырехвходовой схемы И и второй вход первой схемы И блока управления связаны с выходом Q третьего Т-триггера, а четвертый вход четырехвходовой схемы И связан с выходом Q асинхронного RS-триггера, вход S которого через инвертор связан с выходом Заем реверсного счетчика, вход Сброс которого через вторую схему И блока управления связан с выходами Q второго и четвертого Т-триггеров и выходами первого и третьего Т-триггеров, вход Запись регистра памяти через третью схему И блока управления связан с выходом Q четвертого Т-триггера и выходами остальных Т-триггеров.

Недостатком данного устройства является низкая надежность и большое энергопотребление, обусловленные наличием электромеханических узлов (клапанов) и ячеек разложения озона, постоянно нагреваемых электрическим точом.

Цель изобретения - повышение надежности и снижение энергопотребления.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения концентрации озона в воздухе-кислороде, содержащем емкостный датчик-ячейку, измерительную схему, блок управления, две ячейки разложения озона, включающие нагреватели, причем датчик-ячейка соединена с измерительной схемой и выходом с первой ячейкой разложения озона, выход второй ячейки разложения озона соединен непосредственно с входом емкостного датчика-ячейки, а нагревательные элементы обеих ячеек разложения озона соединены с выходами блока управления.

Соединение газового выхода второй ячейки с входом емкостного датчика-ячейки позволяет осуществлять модуляцию газового состава без применения сложных и малонадежных электромагнитных клапанов, а подключение нагревателей ячеек разложения озона к блоку управления дает возможность осуществлять управление модуляцией

газового потока по составу и сохранить функции защиты окружающей среды от вредных выбросов озона при уменьшенном вдвое энергопотреблении. На фиг. 1 приведена блок-схема устройства; на фиг. 2 - циклограмма его работы.

Устройство для измерения концентрации озона в воздухе-кислороде содержит ячейку 1 разлсжениг. озона, емкостный дат0 чик-ячейку 2, ячейку 3 разложения озона, ВЧ-генератор 4, двухзходовую схему И 5, блок 6 управления, реверсивный счетчик 7, регистр 8 памяти, цифроаналоговый преобразователь Э и RS-триггер 10.

5 Устройство работает следующим образом.

Блок управлен чя подазт питание на нагреватель второй ячейки разложения озона, вызывая деструкцию озона в газовом пото0 ке, поступающем в емкостный датчик, оставляя остальные компоненты газовой смеси без изменения. Полученный таким образом опорный газ вызывает изменение емкости датчика-ячейки, соответствующее

5 параметрам опорного газа. По истечении времени, достаточного для полной продувки датчика-ячейки, измерительная схема фиксирует значение электрической емкости датчика-ячейки. Затем блок управления от0 ключает нагрев второй ячейки разложения озона и подает питание на нагреватель первой ячейки разложения озона. При этом газовая смесь, проходя через вторую ячейку разложения озона, уже не меняет всего со5 става ввиду отсутствия источника деструкции озона. Поступая далее в емкостный датчик-ячейку, анализируемая газовая смесь вызывает увеличение его электрической емкости, пропорциональное измеряе0 мой концентрации озона. По истечении времени продувки датчика-ячейки измерительная схема вновь фиксирует значение электрической емкости датчика-ячейки, вычисляет ее изменение и преобразует в циф5 ровой сигнал для индикации и регистрации. Первая ячейка разложения озона в это время осуществляет разложение озона для предотвращения его выброса в атмосферу. Далее процесс повторяется. При этом попе0 ременный нагрев ячеек разложения позволяет осуществить модуляцию газового потока по составу и исключить выбросы озона в атмосферу при уменьшенном вдвое расходе электроэнергии и без применения

5 механических элементов коммутации газового потока.

Формула изобретения Устройство для измерения концентрации озона в воздухе-кислороде, содержащее емкостный датчик-ячейку, измерительную схему, блок управления, две ячейки разложения озона, включающие нагреватели, причем датчик-ячейка соединен с измерительной схемой, выходом - с первой ячейкой разложения озона, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства и уменьЯходгаза

/

шения энергопотребления, выход второй ячейки разложения озона соединен непосредственно с выходом емкостного датчика- ячейки, а нагревательные элементы обеих ячеек разложения озона соединены с выходами блока управления.

2

вшод газа

Использование: контроль состояния газовой среды в технологических процессах и производственных условиях. Сущность изобретения: устройство содержит емкостный первичный преобразователь, измерительную схему блока управления, две ячейки разложения озона, одна из которых соединена с входом первичного преобразователя, другая - с выходом; нагреватели ячеек разложения соединены с блоком управления. 2 ил.

7

д

К

фиг 1