Способ анализа газов по тепло-пРОВОдНОСТи Советский патент 1981 года по МПК G01N27/18 

Изобретение относится к аналити ческому приборостроению, а именно к cnoco6at анализа газовых смесей по теплопроводности, и может быть использовано при разработке универсальных термокондуктометрических газоанализаторов, в частности образцовых, для аттестации поверочных бинарных и псевдобинарных газовых смесей.

Известен способ анализа газов в котором, рабочий и коипенсационный термочувствительные элементы (ТЧЭ) включены в плечи моста, и с помощью изменения напряжения гц1тания моста поддерживают постоянную температуру и сопротивление рабочего ТЧЭ, а концентрацию анализируемого газа определяют по изменению сопротивл ения компенсационного ТЧЭ fl ,

Однако этот способ из-за различий режимов работы термоэлементов обладает недостаточной точностью.

Известен также способ анализа газов, в котором для получения высо koй Стабильности в измерительный мост введена обратная связь по его напряжению питания. В момент измерения мост находится в состоянии {завновесия. а п концентрации анализируемого газа судят по величине напряжения питания моста l .

Недостатком данного способа является существенная те1лпвратурная погрешность-вследствие отсутствия в мостовой схеме компенсационного

ТЧЭ.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ анализа газов по теплрпроводности с использованием рабочего и компенсационного термочувствительных элементов, включенных в плечи моста, заключакяцийся в бгшансировке мостов изменением параметров его питания и определении концентрации анализируемого газа по величине концентрации этих параметров. В этом способе при изменении температуры рабочег ТЧЭ изменяют напряжение его питания, добиваясь балансировки моста, и по величине напряжения питания судят о концентрации анализируемого газа. При этом баланс моста достигается при равенстве статических сопротивлений рабочего ТЧЭ и задающего сопротивления, выполненного из компенсационного ТЧЭ и линейного сопротивления. Это равенство, а следовательно и осуществление способа, возможно толькоВ том случае, если вольамперные характеристики рабочего ТЧЭ и задающего сопротивления имеют Пересечения TsJНедостатками способа являются наличие температурной погрешности измерений, вызванной различием температурных коэффициентов сопротивлений (ТКС) в плечах, содержащих рабочий ТЧЭ и задающее сопротивление, так как задающее сопротивление состоит из нелинейного термоэлемента и линейного сопротивления, имеющего разные ТКС; сложная схемная реализация, что также снижает метрологические характеристики этого способа. изобретения - повышение точности анализа.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу анализа газов по теплопроводности с использованием рабочего и компенсационного термочувствительных элементов, включенных в плечи моста, заключающемуся в балансировке моста изменением параметров его питания и определении концентрации анализируемого газа по величине этих параметров, поддерживают, постоянным отношение между сопротивлениями рабочего и компенсационного термочувствительных элементов. Кроме того, балансировку мостовой схемы осуществляют изменением тока ее гтита.ния, квадрат значения которог берут в качестве меры концентрации анализируемого газа.

На чертеже представлена схема, поясняющая способ.

Измерительная мостовая схема содержит рабочее 1 и компенсационное 2 термочувствительные плечи, причем компенсационное плечо выполнено в виде параллельного соединения некоторого количества п термочувствительных элементов , идентичных рабочему Температура рабочего элемента выше компенсационных и степень его перегрева определяется значением п и сопротивлениями 3 и 4. В измерительную диагональ моста включен усилитель 5, нагрузкой которого является регулируемый источник 6 тока питания в мостовой схеме. В цепи питания моста установлен квадратор 7 тока питания, на выход которого включен измерительный прибор 8. - указатель концентрации анализируемого газа. Рабочие и компенсационные термочувствительные элементы омывешэтся одним и тем же анализируемым газом, что исключает необходимость применения компенсационных элементов с заполнением газами сравнения и обеспечивает универсальность прибора.

Устройство работает следующим образом.

При заданном токе питания мостовая схема сбалансирована подбором сопротивлений 3 и 4 и сигнал на входе усилителя равен нулю. При изменении состава анализируемого газа теплвое состояние рабочего термочувствительного плеча 1 изменяется сильнее, чем компенсационного 2, и мостовая схема выходит из режима равновесия. Усиленный выходной сигнал мостовой схемы управляет источником 6 тока, изменяя режим питания моста до тех пор, пока он вновь не сбалансируется Так как сопротивления 3 и 4 постоянны, то восстановление баланса моста происходит при одном и том же отношении сопротивлений термочувствительных плеч. Возведенное в квадрат значение тока питания подается на измерительный прибор 8, по Показаниям которого судят о концентрации анализируемого газа.

Предложенный способ анализа газо lio теплопроводности обладает высокой стабильностью и малым уровнем температурных погрешностей. Исследования показывают высокие метрологические характеристики устройства. Возможность применения компенсационного элемента без его заполнения сравнительными газовыми смесями делают способ особо пригодным для построения на его основе высокоточных универсальных термокондуктометрических газоанализаторов.

Формула изобретения

Способ анализа газов по теплопроводности с использованием рабочего и компенсационного термочувствительных элементов, включенных в плечи моста, заключающийся в балансировке моста изменением параметров его питания и определении, концентрации анализируемого газа по величине этих параметров, отличающий ся тем, что, с целью повьшения точности анализа, поддерживают постоянным отношение между сопротивлениями рабочего и компенрационного термочувствительных элементов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 192485, кл. G 01 N 25/00, 1967.

2.Авторское свидетельство СССР 212609, кл. G 01 N 27/18, 1968 (прототип).

z

V/////A

/

Газ

У////////7/Л

/-П

/

Y/7/7//

/

W/ ////7/.