Газоанализатор Советский патент 1980 года по МПК G01N25/48 G01R17/10 

(54) ГАЗОАНАЛИЗАТОР

Изобретение относится к области аналитического приборостроения и м жет использоваться в промыяленных и лабораторных установках различного назначения для анализа концен рации составляющих газовой смеси, в частности, ее влажности. Известен газоанализатор, содержащий терморезистор, покрытый сорбантом и включенньзй в мостовую схему, в диагонали которой установлен нуль-орган, а и цепи питания ключ, снабжённый системой самбвключения. Выходным сигналом является время, затраченное на нагрев терморезистора от одной стабилизированно температуры до другой. Нагрев начинается при шунтировании части резис торов, последовательно включенных в одно из плеч мостовой схемы. Одновременно с этим замыкается (.точ, установленный на выходе газоанализатора, и подсоединенный к ключу, поставленному в цепи питания моста и управляемому от нуль-органа. Выходной сигнал получается в виде импульса .i напряжения,.длительность которого пропорциональна количеству десорбированного компонента 11.Однако, такому газоанализатору присуищ значительные погрешности и невысокая избирате.пьность анализа, определяемая только избирательными свойствами применяемого сорбита. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является газоанализатор, содержащий рабочий терморезистор, покрытый сорбентом и включенный в одну из ветвей мостовой измерительной схемы с нуль-органом в диагонали, источник стабилизированного напряжения в цепи питания, управляемые К.ШОЧИ, генератор тактовых импульсов, элемент задержки, реверсивный счетчик и частотомер 2, Однако f этот газоанализатор не обладает достаточной точностью и избирательностью анализа. Целью настоящего изобретения является повышение точности и избирательности анализа. Это достигается тем, что в газоанализаторе, содержащем рабочий терморезистор, покрытый сорбентом и включенный в одну из ветвей мостовой измерительной схемы с нуль-орг аном в диагонали, источник стабилизированного напряжения в цепи питания, управляемые ключи, генератор тактовых импульсов, элемент задержки, реверсивный счетчйк и частотомер, рабочий термэрезистор снабжен цепью импульсного подвода энергии от источника стабилизированного питания, сёс:гоя1цейиз конденсатора, зарядного, разрядного

„ Л : згического к л 04 ей, причем конденсатор подключен к источнику стабилизированного напряжения через зарядный люч, цепь управления которого соединенас генератором тактовых импульсов, а к терморезистору -через разрядный ключ, цепь управления KOTopOi-o связана с Генератором тактовых импульсов Через элемент задержки и логический ключ, выход которого соединен с частотомером и через логический кЛюч переключения направления счета - с реверсивным счетчиг ом, а упрайляющая цепь логического ключа - через нуль-орган со второй ветвью моста, выполненной в виде программно5о устройства задания принудительно56 увеличения и уменьшения температуГСры герморёзйст6ра по симметричному закону в пределах устанавли емой зоны.

изобретение поясняется чертежами, гдё на фиг. 1 схематически изображен газоанализатор, на фиг. 2 и фиг. 3 приведены схемы вариантов выполнения программного устройства задания прянудительного увеличения и уменьшения температуры терморезистгора по симметричному закону в пределах устанавливаемой зоны.

ГаЭбанализатЬр содержит рабочий, покрытый слоем сорбента терморезистор 1, который с резистором 2 образуют последовательную цепочку, являющуюся одной из ветвей мостовой измерительной схемы и подключенную к выходным клеммам источника стабилизированного напряжения 3. К тем же клеммам подключено -программное устройство 4, являющееся второй ветвью мостовой схемы задания принудительного увеличения и уменьшения темперйтурй тёрморёзЙстора по йЙ1е ричному закону в пределах устанавливаемой зоны. Точка соединения терморезистора 1 и резистора 2 подключена к первому входу нуль-органа 5 мостовой схемы, а выход программного устройства - ко второму входу нульоргана 5. Конденсатор 6 через зарядный ключ 7 связан с выходными : клеммами источника, а через разрядный ключ 8 параллелъно по)а1Ключён к терморезистору. Выход генератора тактовых импульсов 9 соединен с управления зарядного ключа и со входом элемента задержки 10, выход которого через логический ключ 11 связан с цепью управления разрядно-. го ключа, входом частотомера 12 и через ключ 13 переключения направления счета - с реверсивным счетчиком 14. Нуль-орган, соединен через управляющую цепь с логическим ключом. Конденсатор, зарядный, разрядный и логичеС1 ий ключи образуют цепь импуль сного подвода энергии к рабочему терморезистору от источника стабилизированного напряжения 3. Программное устройство 4 связано также с реверсивным счетчиком 14 через ключ 13. В одном из вариантов програ1имное устройство 4 (фиг. 2) содержит цепочку из последовательно соединенных двух постоянных резисторов 16 и пе- . ременного резистора 15, электромеханический привод, состоящий из программного кулачка 17, двигателя 18, барабана 19 и щеток 20, 21 и 22. В другом варианте программное устройство 4 (фиг. 3) содержит интегратор 23, нуль-орган 24, реле 25, которое имеет перекидные контакты 26, 27, 28, 29 и цепочку из соединенных последовательно постоянного резистора 30 и переменных резисторов 31, 32 и 33. Выход интегратора является выходом программного устройства..

Работает газоанализатор следующим образом. После сорбирования рабочим чувствительным элементом 1 анализируемых компонентов газа включается схема. При этом программное устройство 4 задает изменяющееся напряжение на второй вход нуль-органа 5. Схема составлена по типу следя-. систелвл, т..е. температура терморёзистора должна изменяться по тому же закону, что и задающее напряжение, а скорость изменения задающего напряжения и частота тактовых импульсов выбраны с учетом заданной точности слежения. От генератора 9 тактовый HMnyjiibc поступает в цепь управления ключа 7, замыкая его на время, достаточное для полного заряда конденсатора 6 от источника 3, и на вход элемента задержки 10. После задерзкки импульс проходит через нормально замкнутый ключ 11 в цепь управления ключа 8, замыкая его и давая возможность заряженному конденсатору б полностью разрядиться на терморезистор. Если после серии таких разрядов температура достигнет заданной величины, то нуль-орган 5 разомкнет ключ 11, очередной импульс от элемента задержки не пройдет через этот ключ на замыкание ключа 8 и разряда не будет. Таким образом, терморезистор не получит порций энергии от конденсатора до тех пор, пока его температура, а, следователь но и напряжение на нем не будут ниже : той величины, которую задает программное устройство на втором входе нуль-орагана. Импульсы, поступающие на управление разрядным

ключом 8, считаются на счетчике в первый период времени - период возрастания температуры терморезйстора в прямом направлении, а so второЛ период - убывания температуры - в обратном. Изменение направления счета осуществляется с помощью ключа 13. В результате на счетчике останеся число, пропорциональное энергии

десорбции определяемого компонента. При анализё многокомпонентной смеси пользуются частотомером, фиксируя частотупоступления импульсов в развертке по температуре терморезистора, и судят отдельно о концентрациях определяемых компонентов имеющих различные температуры десорции.

Первый из возможных вариантов программного устройства (фиг. 2) работает следующим образом. Двигатель 18 вращает кулачек 17 с заданной постоянной скоростью. По кулачку прокатывается ролик, в результате этого перемещается движок резистора 15. Напряжение с этого двйжкц подается на второй вход нуль-органа 5 и является выходным программного устройства. Ключ 13 в данном ва рианте выполнен в виде электропроводных кольца и полукольца, электрически соединенных между собой и насаженных на барабан 19. Щетка 20 соединяется с выходом логического ключа 11 и через кольцо и полукольцо со щетками 21 или 22 в зависимости от поворота вала, на котором жестко сидят барабан 19 и кулачок 17. А 1детки 21 и 22 электрически соединены со входами реверсивного счетчика 14,. ,

Второй из возможных вариантов программного устройства (фиг. 3) работает следующим образом. Диапазон изменения выходного напряжения, соответствующего температуре терморезистора, выставляется переменными резисторами 31 и 32. Движки этих резисторов в зависимости от направления изменения температуры терморезйстора поочередно подключаются к одному входу нуль-орагана 24 посредством перекидного контакта 26 реле 25. Это реле подключено к выход нуль-органа 24. Когда напряжение на другом входе нуль-органа 24 станет равно напряжейию на первом входе, сработает реле 25 и все его контакты перекинутся, и начнется изменение выходного напряжения в обратном на-правлении. Входное напряжение-интегратора 23 выставляется резистором 33 А с помощью контактов 27 и 28 изменяется знак интегрирования в момент срабатывания реле. Таким образом вы ходное напряжение интегратора 23, а следовательно, и всего программного устройства линейно возрастает оТ начальной величины, заданной резистором 32, до величины, заданной резистором 31, и затем также линейно убывает до того же начального значения. е Таким образом, предлагаемый газоанализатор имеет по сравнению с известньии решениями следующие преимущества:

- повышенную точность и избирательность анализа при тех же сор0бентах;

-более близкую к линейной выходную характеристику;

-обеспечивает простое измерение энергии десорбции при сохранении

5 цифрового выхода, как естественной величины.

Формула изобретения

Газоанализатор, содержащий рабочий термбрезистор, покрытый сорбентом и включенный в однуиз ветвей мостовой измерительной схемы с нульорганом в диагонали, источник стабилизированного напряжения в цепи питания, управляемые ключи, генератор тактовых импульсов, элемент задержки, реверсивный счетчик и частотомер, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и избирательности анализа, рабочий терморезистор снабжен цепью импульсного подвода энергии от источника стабилизированного напряжения, состоящей из конденсатора, зарядного, разрядного) и логических ключей, причем конденсатор подключен к источнику стабилизированного напряжения через зарядный ключ, цепь управления

которого соединена с генератором тактовых импульсов, и к тсрморезистору - через разрядный ключ, цепь управления которого связана с генератором тактовых импульсов через

элемент задержки и логический ключ, выход которого соединен с частотр{лером и через ключ переключения н аЬравления счета - с реверсивным счетчиком, а уЬравляющая цепь логического ключа - через нуль-орган со

второй ветвью моста, выполненный . в виде программного устройства задания принудительного увеличения и уменьшения .температуры терморезистора по симметричному закону в пределах устанавливаемой зоны. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 44308, кл. G 01 N 25/48, 1974.

2, Авторское свидетельство СССР 475540, кл. G 01 N 25/48, 1975 г. (прототип).