Устройство для автоматического контроля концентрации газов в жидких и газовых средах Советский патент 1975 года по МПК G01N27/48 

1

Изобретение относится к устройствам для автоматического контроля концентрации газов в жидких и газовых средах и может быть использовано в любых областях науки и производства, в частности в химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей, горнорудной, пищевой, угольной и микробиологической отраслях промышленности, а также в медицине, биохимии и физиологии.

Известно устройство для автоматического контроля концентрации газов в жидких и газовых средах (например кислорода), содержащее связанную с измерительным блоком электрохимическую систему, закрытую полимерной мембраной.

К недостаткам известного устройства относятся невозможность непосредственного контроля концентрации газов, что обусловлено принципом действия данного устройства, при работе которого выходной сигнал электрохимической системы прямо пропорциопален активности растворенного газа или его парциальному давлению над анализируемым раствором, а не его концентрации; большая зависимость результатов измерения от температуры анализируемой среды, что требует автоматической или ручной термокомпепсации выходного сигнала электрохимической системы; невозможность контроля други.х (а не только кислорода электрохимически активных газов вследствие ностоянства потенциала индикаторного электрода.

Для повышения точности измерения и надежности работы в предлагаемом устройстве измерительный блок включает носледовательно соединенные усилительно-интегрирующий блок и блок питания и регистрации, причем усилительно-интегрирующий блок снабжен взаимосвязанными импульсно-токовым нреобразователем, счетчиком числа импульсов, импульсным преобразователем напряжения, сумматором и усилителем-инвертором, выполненными на микромодульиых ннтегральных элемента.х, а блок нитания и регистрации - взаимосвязанными нрограммны.м источником регулируемого напряжения поляризации, трансформатором- выпрямителем н вторичным самопишущим прибором. При этом программный источник регулируемого напряжения поляризации сделан в виде бесконтактного коммутатора с регулируемым рабочим циклом.

Па чертеже показана прииципиальная блоксхема описываемого устройства для автоматического контроля концентрации газов в л идких и газовых средах.

Устройство содержит связанную с 1зме)итсльным блоком 1 электрохимическую систему (датчик) 2. ;и1крытую иолимсрной мембраной. Измерительный блок I включает последовательно соединенные усилительно-интегрирующий блок 3 и блок 4 питания и регистрации. Усилительно-интегрирующий блок 3 снабжен взаимосвязанными импульсно-токовым преобразователем 5, счетчиком 6 числа импульсов, импульсным преобразователем 7 напряжения, сумматором 8 и усилителем-инвертором 9, выполненными на микромодульных интегральных элементах. Блок 4 питания и регистрации оборудован взаимосвязанными программным источником 10 регулируемого напряжения ноляризации, иынолненным в виде бесконтактиоги коммутатора с регулируемым рабочим циклом, трансформатором-выпрямителем 11 ц вторичным самопишущим прибором 12.

Устройство работает следующим образом.

При контакте электрохимической системы 2 с анализируемой средой молекулы определяемого газа диффундируют через полимерную мембрану в электролит системы до тех пор, пока не установится равенство активностей данного газа (при анализе жидких сред) и его парциальных давлений (нри анализе газовых сред) в анализируемой среде и в электролите системы 2. Затем программным источником 10 к электрохимической системе 2 подается напряжение поляризации заранее установленной величины для каждого конкретного газа. В результате происходит электрохимическая реакция. При этом выходной сигнал электрохимической системы, сначала резко увеличиваясь до предельного значения и затем уменьщаясь по мере уменьшения молекул определяемого газа в электролите системы 2 до некоторого установившегося значения, поступает на вход импульспо-токового нреобразователя 5 усилительно-интегрирующего блока 3.

Преобразователем 5 обеспечивается преобразование изменяющегося во времени выходного сигнала системы 2 в импульсы, частота следования которых пропорциональна величине сигнала. Далее преобразованный в им пульсы сигнал направляется в счетчик 6 числа импульсов, где он накапливается. По оконча НИИ процесса интегрирования импульсным преобразователем 7 генерируется напряжение, пропорциональное числу поступивших импульсов, которое подается на вход сумматора 8. В сумматоре из величины нанряжения, пропорционального количеству постулившпх импульсов, вычитается напряжение, предварительно усиленное усилителем-инвертором 9, величина которого пропорциональна установившемуся значению выходпого сигнала. Эта разность, прямо пропорциональная конценграции определяемого газа, регистрируется вторичным самопишущим прибором 12. Затем программный источник 10 прекращает подачу напряжения поляризации к электрохимической системе 2, и цикл действия устройства повторяется.

PciueHCTBo активностей определяемого газа и его парциальных давлений в анализируемой среде и в электролите электрохи.мической системы 2, а также достижение устаповившегося значения выходного сигнала последней вне зависимости от температуры анализируе.мой среды достигается благодаря регулируемому рабочему циклу программного источника 10 регулируемого напряжения поляризации.

Предмет изобретения

1. Устройство для автоматического контроля концентрации газов в жидких и газовых средах, содержащее связанную с измерительным блоком электрохимическую систему, закрытую полимерной мембраной, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения и надежности работы, измерительный

блок включает носледовательпо соединенные усилительно-интегрирующий блок и блок п)1тания и регистрации.

2.Устройство по п. 1, о т л и ч а ю HJ, е е с я тем, что усилительно-интегрирующий блок

снабжен взаимосвязанными импульсно-токо вым преобразователем, счетчиком числа импульсов, импульсным преобразователем напряжения, сумматором и усилителем-инвертором, выполненными па микромодульных интетральных элементах.

3.Устройство по п. 1, о т л и ч а ю ni, е е с я тем, что блок питаппя и регпстрацпп снабжеп взаимосвязаппымп программным источником регулируемого напряжения ноляризацпи,

трансформатором-выпрямителем п вторичным 1. aMonnniynuiM прибором.

4.Устройство по п. 3, отличающееся тем, что программный источник peiy.nnpyeMOго напряжения поляризации в впде

бесконтактного коммутатора с регулируемы.м рабочим циклом.