Газоанализатор Советский патент 1978 года по МПК G01R17/10 G05D23/24 G01N27/18 

Изобретение относится к области аналитического приборостроения и может быть применено, в частности, для анализа газов в технологических процессах в химической и других отраслях промьвиленности. Известны газоанализаторы l , выполненные в виде моета в одном из плеч которого расположен чувствительИЕлй элемент, который омываемся газом и сопротивление которого поддерживает ся постоянным. Точность таких газоанализаторов низка вследствие влияния неопределяемых компонентов в смеси. Прютотипом изобретения является газоанализатор 2, содержащий чувствительные злементы, омьюаемые рабочим и сравнительным газами, и показывающий прибор. На показания такого газоанализатора оказывает дестабилизирующее воздействие колебания содержания неизмеряемых компонентов в анализируемой газовой смеси. При существенных колебаниях концентраций неизмеряемых компонентов измерения с помощью таких газоанализаторов становятся невозможными. Цель изобретения - повышение точности измерения за уменьшения влияния неиэмеряемых компонентов. Поставленная цель достигается благодаря тому, что газоанализатор снабжен дополнительными постоянньв л резистором и чувствительным элементом с добавочным сопротивлением, образующими с одной из ветвей измерительного моста другой мост, измерительная диагональ которого подключена к регулирующему входу источника питания, выполненного в виде устройства с автоматически регулируемым выходным напряжением. На фиг.1 приведена функциональная схема газоанализатора; на фиг.2 - зависимости сопротивления чувствительных элементов от протекающего через них тока при различных теплопроводностях газа. Чувствительные злементы 1 и 2 с сопротивлениями T и Я , один из которых омывается рабочим, а другой сравнительным газом, включены в измерительный мост вместе с двумя постоянными резисторами 3 и 4 с сопротивлениями Л.- Питание измерительного моста осуществляется от .источника 5 с регулируемым выходным напряжением.

Регулирующим воздействием для источника питания 5 является сигнал с измерительной диагонали-другого измерителного моста, составленного из чувствительного элемента 2, постоянных резисторов 4 и б, а также чувствительного элемента 7 с добавочным сопротивлением 8, причем чувствительный элемент 7 заполнен газом постоянного состава, Выходной сигнал газоанализатора измеряется показывающим прибором 9.

Принцип действия газоанализатора поясняется зависимостями, приведенными на фиг.2 для случая, когда чувствительный элемент 2 омывается сравнительным газом, ачувствительный элемент 1 - рабочим газом, причем теплопроводность анализируемого компонента и неизмеряемых компонентов увеличивают теплопроводность анализируемой смеси.

Кривые А, Б, В, Г представляют собой зависимости сопротивления чувствительных элементов от протекающего через них тока при различных теплопроводностях газа. Кривая А соответствует газу,в котором отсутст- вует анализируемый компонент и неизмеряемые компоненты. Кривая Б соответствует газу, в котором отсутствует анализируемый компонент, а концентрация неизмеряемых компонентов максимальна Кривая В соответствует газу, в котором концентрация анализируемого компонента максимальна, а неизмеряемые компоненты отсутствуют. Кривая Г соответствует газу, в котором концентрации анализируемого компонента и неизмеряемых компонентов максимальны

Для газоанализатора - прототипа при отсутствии неизмеряемых компонентов сопротивление т; чувствительного элемента 1 равно , сопротивление R элемента 2 равно R , а выходной сигнал газоанализатора характеризуется величиной , RQ R-b максимальной концентрации анализируемого компонента 5 выходной сигнал газоанализатора имеет величину RC образом, ошибка газоанализатора-прототипа из-за присутствия неизмеряемых компонентов .определяется разностью

tfRo- Ro-uRo-().

В предложенном газоанализато13е уменьшение сопротивления тг г связанное с увеличением концентрации неизмеряемых компонентов, изменит сигнал в измерительной диагонали измерительного моста на элементах 2, 4, 6, 7, 8, в результате чего на входе источника питания 5 появится -регулирующий сигнал и напряжение питания возрастет до величины, при которой наз.анный мост вернется в исходное состояние. Таким образом обеспечивается равенство R.j-Rg R4.( Если элемент 7 - постоянное сопротивление, а

не чувс читальный элемент, то всегда R const

, а при появлении неизмеряемых компонентов Ra принимает значениеT g R, а R , следовательно, принимает значение т . При- этом выходной сигнал характеризуется величиной . , а ошибка газоанализатора, вызванная присутствием неизмеряемых компонентов, определяется разностью

rfR,-CR«-V- e-«f Очевидно, что cfR (

Таким образом, даже при постоянном сопротивлении 7 применение предложенного газоанализатора дает положительный эффект, выражающийся в уменьшении зависимости показаний газоанализатора от концентрации неизмеряемых кo Шoнeнтов и соответствующем увеличении точности газоанализатора.

Дополнительный эффект получается, если, как показано на фиг.1,резистор 7 представляет собой чувствительный элемент, заполненный газом постоян-го состава. В этом случае источник питания 5 обеспечивает равенство )., напряжение питания возрастггет на величину, большую, чем при Ry-const , а выходной сигнал газоанализатора в присутствии неизмеряемых компонентов характеризуется величиной , а ошибка измерения составит с 2 (R -R XR-Rj, так что ( RQ . Величина компенсирующего эффекта может регуг лироватьс выбором соотношения сопротивлений 6 и 8 .

Дополнительным преимуществом газоанализатора является возможность определения концентрации неизмеряемых компонентов по изменению напряжения питания. Принцип действия газоанализатора не изменится, если через чувствительный элемент 2 пропускать анализируемый, а через чувствительный элемент 1 - сравнительный газ, а также, если поменять местами постоянный резистор 6 и чувствительный элемент 7 с добавочным сопротивлением 8.

Указанные комбинации взаимного рас-положения чувствительных элементов позволяют уменьшить погрешность из-за присутствия неизмеряемых компонентов при самых различных соотношениях теплпроводностей анализируемого газа и неизмеряемых компонентов газовой смеси.

Формула изобретения

Газоанализатор, содержащий источник питания, измерительный мост с двумя постоянными резисторами и двумя чувствительными элементами, один из которых омывается рабочим, а другой сравнительным газом, вторичный прибор, :)тличающийс я тем, что. с

целью повьаиения точности измерения за счет уменьшения влияния неизмеряемых компонентов, газоанализатор снабжен дополнительными постоянньом резистором и чувствительным элементом с добавочным сопротивлением,образующими с одной из ветвей измерительного моста другой мост, измерительная диагональ которого подключена к входу источника;

питания, представляющего собой источник с автоматически регулируемым выходньг напряжением.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе i1. Катыс Г.П. Объемные расходомеры М.-Л/ Энергия , 1965.

2 о Павленко В.А. Газоанализаторы,

1965, МгЛ., с,40.

/