Переносной газоанализатор Советский патент 1993 года по МПК G01N27/04 

(Л

С

Изобретение относится к аналитической технике, а точнее к переносным устройствам для анализа газов.

Известны переносные газоанализаторы, содержащие узел отбора анализируемо- г газа, фильтр, измерительную камеру с чувствительным элементом, побудитель расхода, соединенные в циркуляционный контур, а также измерительное устройство, срединенное с чувствительным элементом. J Работа этих устройств основана на непрерывной продувке анализируемого газа, измерении и индикации количественных характеристик состава анализируемого газа.

Недостатком этих устройств является низкая надежность, обусловленная отсутствием в них системы самоконтроля, а также низкая точность, вызванная изменением во в|ремени метрологических характеристик сЬрбционных чувствительных элементов. i. . - - Наиболее близким к предлагаемому является переносной газоанализатор, содержащий узел отбора анализируемого газа, фильтр, измерительную камеру с сорбцион- ным чувствительным элементом, побудитель расхода и поглотитель, соединенные в циркуляционный контур, измерительное устройство, соединенное с чувствительным элементом.

Недостатком этого устройства является низкая надежность и низкая точность измерений, связанные с неконтролируемыми изменениями во времени метрологических характеристик сорбционного чувствительного элемента.

Цель изобретения - повышение надежности и точности измерения.

Указанная цель достигается тем, что в известном газоанализаторе, содержащем узел отбора анализируемого газа, фильтр, измерительную камеру с чувствительным

Ю CJ

со

4 Ю

элементом, побудитель расхода и поглотитель, соединенные в циркуляционный контур, измерительное устройство, соединенное с чувствительным элементом на газовой линии, между измерительной камерой и поглотителем устанавливается проточная камера с расположенным о ней нагревательным элементом, соединенным с источником электрической энергии и покрытым материалом, притермическом разложении которого в среде анализируемого газа выделяется определяемый компонент.

На чертеже показана схема устройства, содержащего узел 1 отбора анализируемого газа, фильтр 2, измерительную камеру 3 с чувствительным элементом 4, измерительное устройство 5, проточную камеру б с нагревательнымэлементом 7, газовыделяющее покрытие 8. источник 9 электрической энергии, реверсивный побудитель 10 расхода и поглотитель 11,

Работа устройства осуществляется в трех режимах: Измерение, Подготовка, Калибровка. В режиме Измерение побудитель 10 расхода создает поток анализируемого газа с направлением по часовой стрелке по схеме. При этом анализируемый газ из пробоотборногоустройства 1 подается через фильтр 2 в измерительную камеру 3 и далее по циркуляционному контуру. Измерительное устройство 5 при этом осуществляет измерение величины информативного параметра чувствительного элемента 4, которая пропорциональна концентрации определяемого компонента в анализируемом газе.

В режиме Подготовка побудитель 10 расхода создает противоположный по направлению поток анализируемого газа, который из пробоотборного устройства 1 попадает сначала в поглотитель 11, где задерживается определяемый компонент, а затем через побудитель 10 расхода и проточную камеру 8 в измерительную камеру 3. Величина информативного параметра чув СтвйтеЯьного элеМента при этом, соответствующая протеканию через измерительную камеру анализируемого газа, не содержащего определяемый компонент, соответствует нулевому уровню сигнала, Режим Подготовка необходим для коррекции нулевого уровня сигнала при наличии дрейфа. В режиме Калибровка поток анализируемого газа тот же, что и в режиме Подго- товка. При этом от источника электрической энергии 9 к нагревателю 7 подается Импульс энергии, нагреватель нагревается до температуры, необходимой

; для частичного разложения газовыделяю щего вещества б и определяемый ко мпо0

5

0

5

0

5

нент. выделившийся из последнего, с потоком чистого анализируемого газа (не содержащего анализируемого компонента) из поглотителя 11 попадает в измерительную камеру 3. При этом контролируется величина информативного параметра чувствительного элемента.

Концентрация определяемого компонента зависит от количества приложенной к нагревательному элементу энергии и расхода анализируемого газа и является постоянной в каждом цикле Калибровка, Сопоставляя сигнал измерительного устройства в режиме Калибровка с заранее заданным сигналом, определяющим работоспособность устройства, судят о готовности или неготовности анализатора к работе в режиме Измерение, а также корректирует коэффициент преобразования измерительного устройства. В зависимости от условий эксплуатации газоанализатора режим Калибровка можно использовать не перед каждым циклом измерения, а, например, через каждые 5, 10, 50 или 100 циклов.

Были проведены испытания предлагаемого устройства, в котором в качестве чувст- вительного элемента использовался сорбционно-кондуктометрический преобразователь. Сорбент- полимерная пленка, селективно сорбирующая аммиак и вещества из ряда аминов. В качестве поглотителя использовался активированный уголь, в качестве газовыделяющего элемента - двууглекислый аммоний .

При нагревании двууглекислый аммоний разлагается по следующей реакции

NH4HC03NH3+.C02 + H20 (1)

Так как используемый АЧЭ нечувствителен к СОз и НаО, то изменение электрического сопротивления сорбента в режиме Тестирование происходит только в силу воздействия на него NHa.

По реакции (1) рассчитано количество .исходного газовыделяющего вещества, затрачиваемого в 1 цикл тестирования. Для тестирующей концентрации NHa в воздухе величиной 100 мг/м и расходе анализируемого газа 20 мл/мин это количество составляет 10 мкг/на один цикл.

Таким образом покрытие газовыделяющего элемента массой в 1 мг обеспечивает тестирование в течение 1000 циклов.

Предлагаемый анализатор и тот же анализатор, работающий по схеме прототипа, испытывались в режиме сигнализаторов на максимальную концентрацию аммиака в воздухе. Концентрация анализируемого компонента составляла 500 мг/м3. Величина( порога срабатывания анализатора, работа

ющего по схеме прототипа на основании

результатов предварительной калибровки, устанавливалась равной 10 мВ. Параметры

те

стирующей системы составляли: темпера-

пс

туэа нагрева 80 С, время нагрева 30 с, конце нтрация определяемого компонента (определенная предварительно опытным nvTew) 450 мг/м..

Результаты сравнительных испытаний

казаны в таблице.

Щ

Формула изобретения Переносной газоанализатор, содержа- чй узел отбора анализируемого газа,

фильтр, измерительную камеру с чувствительным элементом, побудитель расхода и пс глотитель, соединенные в циркуляционный контур, измерительное устройство, со- е/именное с чувствительным элементом, Сличающийся тем, что, с целью

Из таблицы видно, что вследствие непостоянной чувствительности в газоанализаторе, работающем по схеме прототипа, в двух анализах из семи срабатывание не произошло. В предлагаемом же анализаторе величина порога срабатывания перед каждым измерением корректировалась по сигналу на аммиак, выделяемому с газовыделяющего элемента, и вследствие этого все измерения показали превышение величины анализируемой концентрации аммиака над заданной.

повышения надежности и точности измерения, между измерительной камерой и погло- тителем установлено калибрующее устройство, выполненное в виде проточной камеры, в которой расположен подсоединенный к источнику питания нагревательный элемент, покрытый термически нестойким материалом, выделяющим при нагревании определенный компонент,