Устройство для измерения и контроля содержания кислорода в газах Советский патент 1980 года по МПК G01N27/46 G01F11/28 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ И КОНТРОЛЯ

СОДЕРЖАНИЯ КИСЛОРОДА в ГАЗАХ

700-1000 К, и тем самым сунх естветго снизить поток кислородо от электрода сравнения в анализируемую среду за счет уменьшения проницаемости твердого электролита..

К недостаткам этого устройства следует отнести значительное увелетение погрешности при намepeiiHH низких концентраций кислорода за счет потока кислорода, обусловленного электрохимической проницаемостью стенок трубки, вследствие неизбежного наличия неионной проводимости в любом твердом электролите Да;же при низких температурах, который приводит, к нарушению равновесия мемшу измерительной электродной системой и анализируемой средой, что вызывает сушественное отличие, измеренных значений ЭДС твердоэлектролнтной ячейки от теоретических. Причем эта ошибка может быть значительной даже если кислородный поток через.твердый электролит ничтож и не приводит к заметному изменению содержания кислорода в анализируемой среде. Цель предлагаемого изобретения - повышение точности измерения и контроля содержания кислорода в газах.

Для этого .Находящийся внутри трубтш измерительный электрод выполнен в виде сужаюшегося тела из твердого электролита, основание сужакгаегося тела покры то по|)Исть1м металШчёскйм стоШ, а вершина находится в контакте с поверхность глухого торца трубки.

Измерительные электроды электрически изолироЁань от дозировочных электродов, нанесенных,на внешнюю и внутреннюю бойовые поверхности трубки из

твердого электролита. При измерениях содержания кислорода, ппи котопых ведичи-. наР лежит в интервале от 10 до 10 ., 10 П измерительный электрод изготовливается из стабилизированной двуокиси Ц№кония, а тфи значениях Ро ниже 10 Паиз легированной дЬуокиси тория. Отвод гаёа с заданной концентрацией кислорода осуществляется по расположен ной коаксиальной внутри твердоэпектролитной трубки металлической трубке, касающейся пористого металлического слоя на основании сужающегося тела и являющейся одновременно потенциогАетрическим выводом от внутреннего измерительного электрода. Сужающимся телом может быть пирамида, конус и т. п. Использование измерительного электрода в виде конуса, пирамиды и т. п., изготовленного из твердого электрол1гга, например, стабилизированной двуокиси циркония или легированной двуокиси тория, вершина которого находится в контакте с дном трубки, а основание покрыто пористым металлическим слоем, позволяет существенно повысить точность измерения содержания кислорода во всем интервале концентраций за счет исключения нарушения равновесия между измерительной эле тродной системой и анализируемой средой Кроме Того, устраняется погрешность, связанная с влиянием дозирЬвочного ток проходящего через боковую стенку трубки из твердого электролита, на величину ЗДС, возникающей на измерительных электродах, которые расположены на внутренней и внешней поверхностях дна трубки и электрически изолированы от дозировочных электродов.

На чертеже представлен обший вид варианта предлагаемого устройства для измерения и контроля содержания кислорода в газах.

Устройство содержит полито глухую твердо электролитную трубку 1, вьшолненную, например, из стабилизированной двуокиси циркония, дозировочные электроды 2 и 3, нанесенные в виде пористого металлического слоя, выполненного, напpимёp. .пластины, на внутреннюю и внешнюю боковые поверхности твердоэлектролитной трубхси 1, внутренний измерительный электрод, вьшолненный в виде конуса 4 из стабилизированной двуокиси циркония или легированной двуокиси тория. Основание .конуса 4 покрыто пористым металлическим слоем 5, внешний измерительный электрод 6, металлическую 7, которая служит для отвод а газа с заданной концентрацией кислорода и ядляет ся одновременно потенциометрическим выводом, источник 8 постоянного тока, амперметр 9, вольтметр 10 и потеншюметрические выводыдля подключения измерительных приборов. Температура рабочей части твердоэлектролитной трубки. 1 поддерживается на заданном уровне с помощью электрического нагревателя (на чертеже не показан). Устройство работает следующим образом, i При достижении рабочей температуры измеряют ЭДС между измерительными электродами, величина которой прямо пропорциональна логарифму отношения концентраций или парциальных давленйй кислорода в анализируемой среде и сравнительной среде в соответствии с уравнением Нернста.

По иомеренным эначеииям ЭДС -и известному парциальному давлсчшо кислг рода в сравнительной среде определяют концентрацию кислорода в аиализйруа Ой среде. Затем через дозировочные элёКт-, родь 2 и 3 пропускают постоянный ток такой величины, чтобы поступающий к измерительному электроду газ имел заданную концентрацию кислорода

Предлагаемое устройство позволяет измерять и контролировать содержание кислорода в интервале парциальньтх давлений кислорода от 1 до Па при температуре 100О К с погрешностью от 4 до 5%.

Формула изобретения

Устройство для измерения и контроля содфжания кислорода в газах, содбржа6

шее трубку из твердого электролита с глухим торцом и размешенные на этом торце снаружи и внутри трубки измерительные электроды, подсоединенные к измерительному прибору, о т л и ч а ющ е е с я тем, чтЬ, с целью повышения точности измерекян и контроля, находящийся внутри трубки измерительный электрод вьшолнен в виаё сужающегося тела

из твердого электролите, основание сукаияцёгося тела покрь1ГО пористым металлическим слоем, а вершина находится в контакте с поберхяостью глухого торца грубки.

Источники шф рмации,

принятые вовййманкёпри экспертизе

1.Патеи США № 3578578, кл. 2О4-195, опубляк. 1971.

2.Патент США № 3776831, кл. 2О4-195, опублш. 1973.