Способ определения концентрации газов и жидкостей Советский патент 1976 года по МПК G01N25/32 

1

Изобретение относится к анализу газов и жидкостей электрометрическими методами, в частности, может быть использовано для измерения влажности воздуха и определения состава жидкости смесей.

Известен способ определения концентрации газов и жидкостей, использующий сорбирующие вещества, нанесенные на терморезистор, через который пропускают нагревающий электрический ток. Выходным сигналом при этом является или время разогрева тер- морезистора до заданной температуры, или величина энергии, затраченной на десорбцию определяемого компонента, ij

Известные способы не дают нужной точноетн из-за ВЛИЯНИЯ неизмеряемых параметров анализируемых веществ, содержания в них неопределяемых компонентов.

Наиболее близок к предлагаемому способ определения концентрации газов и жидкое- тей, заключающийся в том., что путем сорбции компонентов сорбентом терморезистор, на который нанесен этот сорбент, нагревают электрическим током и ведут десорбцию, а по величине энергии, затраченной на десорбцию, судят о концентрации определяемого компонента f2.

Этому способу присущи значительные погрещности анализа, так как в процессе нагрева терморезистора до постоянной температуры значительная часть сорбированного компонента успевает десорбироваться. Кроме того, энергию десорбшга практически трудно измерить, а обычно измеряемая энергия, идущая на нагрев, включает затраты на отдачу тепла, которая в свою очередь зависит от теплопроводности, температуры среды и нестационарности ее движения относительно чувствительного элемента. Избирательность определяется только избирательными свойствами сорбента.

Цель изобретения - повышение точности измерений за счет уменьшения влияния температуры и теплопроводности газов или жидкостей, а также повышение избирательности определения.

Предлагаемый способ определяется тем, что пропускание электрического тока через терморезистор регулируют таким образом, чтобы его температура изменялась по задана

ному циклическому закону и в первый период времени цикла нарастала с определенной скоростью от начального значения до температуры полной десорбшш определяемых компонентов, а во второй период убывала с той же скоростью до начального значения и по разности величин энергии или мощности, затраченной в первый и во второй периоды и зависимости этой разности от температуры терморезистора судят о концентрадни определяемых компонентов.

Суть предлагаемого способа заключаеться в том, что измеряется разность величин энергий при нагреве по заданному закону и охлаждении терморезистора по тому же закону, что позволяет исключить влияние теплопроводности и температуры анализируемой среды, так как составляющие теплоот дачи в уравнениях теплового состояйия тер морезистора при нагреве и охлаждении вза- имно уничтожаются. К тому же терморезвю- тор нагревается и остывает постепенно. Измеряемая при этом зависимость величины энергии от температуры термореэтастора дает возможность избирательно оценить кондентрации каждого из десорбируемых компонентов при различных температурах десорбции. Влияние движения анализируемой среды уменьшается дополнительным компенсационным терморезистором. Необходимо за- метить, что измерение энергии десорбции при постоянной температуре является частным случаем предлагаемого способа.

На чертеже; представлена схема устройства для опг:едс;ления концентрации газов и жидкостей предлагаемым способом.

Терморезистор 1, покрытый слоем сорбента, подключен последовательно с балансным резистором 2 к регулируемому источнику напряжения 3. Падение напряжения на термореэисторе 1 сравнивается с выходным напряжением программного устройства 4 посредством нуль-органа 5. Для этого один из входов нуль-органа подключен к обшей точке терморезистора 1 и балансного ре- зистора 2, а другой - к выходу программно го устройства 4. В свою очередь выход нуль-органа соединен с управляющим входом регулируемого источника напряж№Ия 3, выход которого связан с одним из входов двухкоординатного самописца 6, а с д{угим входом последнего связан выход программного устройства 4.

Рассмотрим работу устройства на примере определения относительной влажности воздуха предлагаемым способом

После установления гидротёрмического равновесия между сорбентом и анализируемым воздухом (сорбентом может служить вискоза) программное устройство 4 посредством нуль-органа 5 и регулируемого источника напряжения 3 задает циклическое изменение терпературы терморезистора 1 по выбранному закону, например по линейному. Верхний предел температуры, до которого необходимо нагреть терморезистор, выбирают выше температуры десорбции определяемого компонента. Например, для определения влажности и с учетом реальной стабильности порога срабатывания нуль-органа оптимальной является температура 140-160 По мере плавного нагрева и охлаждения на самописце вычерчиваются кривые мощности затраченной при нагреве и охлаждении, развернутые по координате температуры терморезистора. В результате получается замкнутая кривая. Площадь, ограниченная этой кривой соответствует мощности, затраченной на сорбцию поглощенной сорбентом влаги, количество которой пропорционально относительной влажности анализируемого воздуха.

Формула изобретения

Способ определения концентрации газов и жидкостей путем сорбции компонентов сорбентом, нанесенным на терморезистор, и их десорбции пропусканием через терморезистор электрического тока, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений за счет уменьшения влияния температуры и теплопроводности газов и жидкостей, а также повышения избирательности определения, пропускание электрического тока через терморезистор регулируют таким образом чтобы его температура изменялась по заданному циклическому закону и в первый период времени цикла нарастала с определенной скоростью ОТ начального значения до температуры полной десорбции определяемых компонентов, а во второй Период убывала с той же скорость до начального значения, и по разности величин энергии или мощности, затраченной в певый и во второй периоды, и зависимости это разности от температуры терморезистора судят о концентрации определяемых компонентов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Авт.св. № 336578, кл. Q О1 N 25/0 1972.

2.Авт. св. М 443308, кл. Q01 N31/0 1974.