Procédé et dispositif pour déterminer la proportion d'un ou de plusieurs composants dans un mélange gazeux.
L'invention se rapporte à un procéda pour déterminer la proportion d'un ou de plusieurs composants d'un mélange gazeux et, en particuliers/des composants CO, en utilisant des semiconduc- teurs métal-oxyde dont la résistance électrique varie en présence
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tion des rayons infra-rouges projetés sur le mélange. Ce procédé. est spécifique pour les composants gazeux a mesurer et fournit des grandeurs de mesure significatives. Les appareils utilisés dans
la pratique pour la mise en oeuvre de ce procédé ont donné des résultats satisfaisants, mais ont le défaut d'être compliqués et coûteux du fait qu'ils nécessitent des dispositifs optiques et mécaniques permettant de mesurer le degré d'absorption des rayons infra-rouges. A cela s'ajoute que ces appareils de mesure sont relativement sensibles à l'humidité ambiante, et sont, de surcroît, fragiles.
Par ailleurs, il existe des dispositifs d'avertissement utilisant comme organes sensibles des semiconducteurs métal-oxyde
<EMI ID=2.1> bilité électrique ou leur résistance électrique varie, dans certains cas, de plusieurs puissances de dix en présence de gaz réducteurs, de sorte qu'on a pu les utiliser comme commutateurs électriques. Le défaut de ces semiconducteurs métal-oxyde est qu'ils réagissent plus ou moins à tous les gaz réducteurs, de sorte qu'un appareil de mesure équipé de tels semiconducteurs ne peut être utilisé que pour déterminer la somme des composants combustibles présents dans un mélange gazeux. A cela s'ajoute que les semiconducteurs métal-oxyde sont instables, du fait que, au cours du temps, des molécules de gaz diffusent à l'intérieur de la surface de ceuxci, modifiant ainsi leur sensibilité d'une manière incontrôlable.
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ducteurs métal-oxyde est, dans une large mesure, fonction de la température et de là durée d'action des composants réducteurs, il n'existe pas encore, à l'heure actuelle, d'appareils de mesure
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centage d'un ou de plusieurs composants d'un mélange gazeux,et pouvant, notamment, être utilisés dans les mines. En effet, dans l'industrie minière, on exige qu'un appareil de mesure destiné à déterminer la teneur en composants CO d'un mélange de gaz, fournisse une indication sans équivoque pour des teneurs en CO comprises entre 0 et 50
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La présente invention s'est fixé pour but d'apporter un procédé du type spécifié ci-dessus qui permet, en utilisant des semiconducteurs métal-oxyde, de déterminer, sans équivoque, la proportion d'un ou de plusieurs composants dans un mélange gazeux, ainsi qu'un dispositif adapté pour la mise en oeuvre de ce procé-
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aux rudes services des mines.
La solution apportée à ce problème est caractérisée en ce qu'on fait varier la température du semiconducteur métal-oxyde, entre deux limites, à des intervalles de temps déterminés. Ceci permet d'exploiter le fait que la vitesse de réaction et, nota.-ament, la vitesse de sorption et de désorption des différents composants du gaz ne sont pas les mêmes aux diverses températures. C'est ainsi qu'aux températures élevées, la désorption est plus rapide que la sorption aux basses températures. Du fait que la vitesse
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conducteur métal-oxyde est, aux basses températures, sensiblement plus lente que la vitesse de réaction de CO, il est possible de détecter la présence de CO à une certaine température, qui est de l'ordre de la température ambiante ou au-dessus, tandis qu'à des températures plus élevées, 1-. variation de résistance du semicon-
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manière, les proportions des composants et, notamment, de CE 4 et de CO, qui sont les principaux responsables des coups de grisou dans les mines, peuvent être mesurées. De plus, le fait de chauffer périodiquement le semiconducteur métal-oxyde permet d'obtenir une bonne stabilité dans le temps du fait qu'en le chauffant à des températures élevées, on débarrasse sa surface des molécules de gaz diffusées, de sorte que la sensibilité spécifique du se:niconducteur métal-oxyde considéré reste invariable. La sensibilité transversale résiduelle du semiconducteur métal-oxyde peut être éliminée par des artifices techniques et par une évaluation appropriée des signaux de mesure, comme il est expliqué plus loin.
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les réactions entre les composants gazeux et la surface du semiconducteur métal-oxyde sont relativement lentes, tandis que la sélectivité en ce qui concerne la séparation des divers composants est relativement grande. A mesure que la température augmente, la vitesse des réactions est accélérée, tandis que la sélectivi-
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été obtenus en fixant la limite inférieure aux environs de la température ambiante ou à des températures pouvant s'élever jusqu'à environ 100[deg.]C, La limite supérieure peut être comprise entre 200 et 800[deg.]C, la vitesse de réaction et la sélectivité variant alors cornue il a été indiqué plus haut.
Un appareil de mesure particulièrement bien adapté pour
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conducteur métal-oxyde en série avec une résistance de mesure ou un convertisseur d'impédance, le signal de mesure étant prélevé
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tie du convertisseur d'impédance. Cet appareil de mesure est caractérisé en ce que le semiconducteur métal-oxyde possède, au moins, une bobine de chauffage qui peut. être connectée, à travers un contact de commutation, à une source électrique ayant deux tensions différentes, ce contact étant manoeuvrable 3 la main ou bien
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Les signaux fournis.par le dispositif de mesure sont dirigés vers un montage d'évaluation dans lequel il est procédé, par différentiation et, le cas échéant, par intégration des signaux électriques analogiques ou par un traitement digital des données, à une séparation des fractions de ces signaux dus aux différents
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tion des signaux de mesure s'effectua au moyen d'un montage d'évaluation analogique, il est recommandé de différencier les signaux de façon que la fraction constante de ceux-ci due à la teneur en CH4 du mélange puisse être séparée par filtrage. Les signaux de mesure peuvent être mémorisés de façon à être disponibles pour des traitements ultérieurs. Les fractions des signaux de mesure dues à la teneur en CO du mélange varient, par contre, d'une façon presque linéaire en fonction du temps. Par différentiation, on obtient des valeurs constantes correspondant à la teneur en gaz de l'échantillon.
L'appareil de mesure décrit ci-dessus peut être réalisé sous
une forme portative afin de pouvoir être mis en service là où on en a besoin. une autre possibilité d'utilisation consiste à monter plusieurs appareils de mesure à des emplacements fixes, ce qui offre, notamment, la possibilité de transmettre à distance les signaux de mesure à un calculateur de pourcentage, qui se charge ) d'une évaluation centralisée de ceux-ci.
Etant donné qu'avec l'appareil et le procédé décrits cidessus, les mesures s'effectuent de façon intermittente et à une cadence qui doit tenir compte de la durée de refroidissement et de réchauffement des semiconducteurs métal-oxyde, durée qui peut ) être comprise entre quelques secondes et plusieurs heures, il
est possible, lorsqu'on désire des cadences plus rapides, de monter plusieurs appareils de mesure ou plusieurs semiconducteurs métaloxyde en parallèle, en s'arrangeant pour qu'une partie des appa-
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l'autre partie exécute une mesure.
Lorsqu'on utilise un montage d'évaluation analogique, il est recommandé d'adopter un agencement dans lequel la commande chronométrique actionne aussi un relais comportant un second contact de commutation ou bien un transistor de commutation interposé entre la prise à laquelle est prélevé le signal de mesure, à la sortie du convertisseur d'impédance, et le montage d'évaluation connecté à l'appareil de mestce. Dans ce cas, on arrange l'évaluation analogique, en fonction de la variation périodique de température du semiconducteur métal-oxyde de façon à obtenir des grandeurs de mesure sans équivoque.
D'autres possibilités s'offrent pour la réalisation de l'appareil de mesure ci-dessus. C'est ainsi, par exemple, qu'il est recommandé, pour compenser la sensibilité transversale à l'é-
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conducteur métal-oxyde, un second semiconducteur identique chauffé en continu, qui est relié, à travers une résistance de correction, à la masse du circuit. De cette manière, la tension d'alimentation du premier semiconducteur nétal-oxyde est abaissée lorsque les teneurs en CH, augmentent, sa sensibilité transversale à l'égard <EMI ID=18.1>
Une autre possibilité pour augmenter la sensibilité pour le CO consiste à monter en série avec le premier semiconducteur <EMI ID=19.1> nence, ce second semiconducteur faisant fonction de résistance de mesure. Ainsi, la valeur ohmique du second semiconducteur métal oxyde est fonction de la somme des composants combustibles contenus dans le gaz, tandis que la résistance électrique du premier semiconducteur varie périodiquement avec la température. Par ce moyen, la chute de tension aux bornes du second semiconducteur métal-oxyde, qui fait fonction de résistance de mesure est augmentée pour des teneurs en gaz relativement faibles et, partant, pour des résistances élevées, ce qui permet d'obtenir un plus grand signal de mesure.
Pour éliminer les composants g�nants du mélange gazeux, on peut prévoir dans le conduit amenant le mélange aux semiconducteurs métal-oxyde des dispositifs de sorption ou des filtres. On améliore ainsi les résultats des mesures en diminuant la sensibilité transversale. On peut augmenter la fiabilité et la signification des mesures en montant les dispositifs de sorption ou les
e� filtres dans une dérivation du conduit d'amenée du gaz et/s'arrangeant pour que le gaz soit amené alternativement par le conduit normal et par la dérivation. Ainsi, en faisant la différence entre les signaux provenant de mélanges filtrés et de mélanges non-filtrés, on obtient une indication de la proportion du composant voulu du mélange...
Parmi les avantages de l'invention, l'un des principaux
<EMI ID=20.1>
ment la proportion d'un composant individuel donné contenu dans un mélange gazeux. -En tirant profit des différentes vitesses de réaction des divers composants du mélange gazeu::, à la surface du sera-
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significatives concernant la proportion des composants combustibles du mélange et, en particulier, du composant CO. De ce fait, ce procédé est particulièrement bien adapté à être utilisé dans les entreprises minières et autres. A cela s'ajoute l'avantage particulier <EMI ID=22.1>
peut être connecte, au moyen d'une ligne de transmission d'informations a distance, à un calculateur de pourcentage et qu'il
est, de ce fait, particulièrement bien adapte pour les entreprises minières.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple nullement limitatif, en référence au dessin annexé, dans lequel:
- la Fig. 1 est un schéma de principe d'un appareil de mesure pour déterminer la teneur en CO d'un mélange gazeux;
- la Fig. 2 est un schéma analogue d'une autre forme de réalisation de l'appareil de la Fig. 1;
- la Fig. 3 montre une troisième variante de réalisation de l'appareil de la Fig. 1; et,
- les Fig. 4 et 5 sont des diagrammes montrant l'allure des signaux produits par l'appareil de mesure en fonction du temps.
En se référant au dessin, on voit une source électrique 1 aux bornes de laquelle sont branchés en série un semiconducteur métal-oxyde 2, une résistance de mesure 3 et une résistance de correction 4. Entre le semiconducteur 2 et la résistance de mesure 3 on a prévu une prise 5 pour prélever le signal de mesure, lequel est traité dans un montage d'évaluation 6 connecté à ladite prise
5.
Le semiconducteur métal-oxyde 2 possède une bobine de chauffage 7 reliée 3 sa propre source électrique 8. Entre la source électrique 3 et la bobine de chauffage 7 est intercale un contact 9 qui peut être actionné par un dispositif de commande chro-
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relais 11 monte entre la prise 5, où sont prélevés les signaux de mesure, et le montage d'évaluation 6.
Le montage d'évaluation 6 comprend un amplificateur différentiel 12 suivi d'un amplificateur intégrateur 13 auquel sont Connectés, d'une part, un indicateur analogique 14 et, d'autre part,
<EMI ID=24.1>
Le fonctionnement du montage ci-dessus est le suivant: le circuit de commande 10 actionne le contact 9 et le relais 11 à des intervalles de temps réguliers, par exemple, de façon à fermer et à. ouvrir leur circuit respectif. La disposition adoptée est,. plus précisément, telle que le contact 9 se ferme quand le relais 11 s'ouvre et inversement, le circuit de commande 10 tenant compte du temps dont le semiconducteur métal-oxyde a besoin pour refroidir.
La fermeture du contact 9 établit la continuité du circuit
<EMI ID=25.1>
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rature légèrement inférieure à 400[deg.]C. Pendant cette période de chauffage, et pendant qu'il est à une température élevée, le semiconducteur métal-oxyde 2 subit une régénération. Apres une période de temps d'environ 30 secondes, le circuit de commande 10 ouvre le contact 9, coupant ainsi le circuit d'alimentation de la bobina de chauffage 7. Quand le semiconducteur 2 s'est refroidi, le circuit de commande 10 ferme le relais 11 et le processus de mesure proprement dit commence. Les signaux apparaissant a la prise 5 sont- immédiatement traités dans le montage d'évaluation 6 et sont transmis à distance, par une ligne 15, par exemple, à un calculateur de pourcentage chargé de la suite du traitement et, le cas échéant, de la mémorisation de ces signaux.
Dans l'exemple de réalisation représenté sur la Fig. 2, on a prévu, pour compenser la sensibilité transversale à l'égard de
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et qui est branché en parallèle sur le premier semiconducteur 2. Le semiconducteur 16 est relié à la masse, à travers une résistance de correction 17.
Dans la forme d'exécution représentée sur la Fig. 3, on a substitué à la résistance de mesure 3, un second semiconducteur métal-oxyde, lui aussi chauffé en continu. Une résistance de correction 18 complète le montage.
Dans les formes de réalisation des Fig. 2 et 3, la bobine de chauffage du second semiconducteur métal-oxyde 16 est connectée au circuit d'alimentation de la bobine de chauffage du premier semiconducteur 2,, mais sans interposition d'un contact de commande.
La Fig. 4 montre l'allure d'un signal de mesure typique
19 tel qu'il peut apparaître à la prise 5 dans le cas d'un mélange gazeux contenant du CO. On voit que sur cette figure, on a tracé la tension de mesure U en fonction du temps t. On remarque aussi que la mesura a lieu périodiquement, notamment, à des périodes 20.
<EMI ID=28.1>
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Le signal de mesure 19 représente sur la Fig. 4 comprend initiale-
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oxyde 2 lorsque celui-ci est expose à une atmosphère contenant du CO. Sur-la figure, on a indiqué par une flèche à deux pointes, la partie du signal de mesure 24 qui est significative pour l'évalua-
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à une température plus élevée qu'au cours de la période de mesure précédente. Pendant le temps de mesure 22 qui suit, on obtient, avec la mené teneur en CO, un signal de mesure 24 identique.
Le signal de mesure 19 représenta sur la Pige 5 s'obtient
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tension correspondant au signal 26. On détermine le pourcentage respectif des divers composants à partir des signaux obtenus pendant les temps de mesure 22.
Procédé et dispositif pour déterminer la proportion d'un ou de plusieurs composants dans un mélange gazeux.
L'invention se rapporte à un procédé pour déterminer la
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leurs métal-oxyde dont la résistance électrique varia en présence de gaz réducteurs. -
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sants CO d'un mélange gazeux est fondé sur les propriétés d'absorp- tion des rayons infra-rouges projetés sur le mélange. Ce procédé
<EMI ID=35.1>
grandeurs de mesure significatives. Les appareils utilisés dans
la pratique pour la mise en oeuvre de ce procédé ont donné des résultats satisfaisants, mais ont le défaut d'être compliqués et coûteux du fait qu'ils nécessitent des dispositifs optiques et mécaniques permettant de mesurer le degré d'absorption des rayons infra-rouges. A cela s'ajoute que ces appareils de mesure sont relativement sensibles à l'humidité ambiante, et sont, de surcroît, fragiles.
Par ailleurs, il existe des dispositifs d'avertissement utilisant comme organes sensibles des semiconducteurs métal-oxyde
<EMI ID=36.1> bilité électrique ou leur résistance électrique varie, dans certains cas, de plusieurs puissances de dix en présence de gaz réducteurs, de sorte qu'on a pu les utiliser comme commutateurs électriques. Le défaut de ces semiconducteurs métal-oxyde est qu'ils réagissent plus ou moins à tous les gaz réducteurs, de sorte qu'un appareil de mesure équipé de tels semiconducteurs ne peut être utilisé que pour déterminer la somme des composants combustibles présents dans un mélange gazeux. A cela s'ajoute que les semiconducteurs métal-oxyde sont instables, du fait que, au cours du temps,
<EMI ID=37.1>
ci, modifiant ainsi leur sensibilité d'une manière incontrôlable.
Etant donné que, en outre, la sensibilité de ces semiconducteurs métal-oxyde est, dans une large mesure, fonction de la température et de là durée d'action des composants réducteurs, il n'existe pas encore, à l'heure actuelle, d'appareils de mesure
<EMI ID=38.1>
centage d'un ou de plusieurs composants d'un mélange gazeux,et pouvant, notamment, être utilisés dans les mines. En effet, dans l'industrie minière, on exige qu'un appareil de mesure destiné à déterminer la teneur en composants CO d'un mélange de gaz, fournisse une indication sans équivoque pour des teneurs en CO comprises entre 0 et 50
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La présente invention s'est fixé pour but d'apporter un procédé du type spécifié ci-dessus qui permet, en utilisant des semiconducteurs métal-oxyde,de déterminer, sans équivoque, là proportion d'un ou de plusieurs composants dans un mélange gazeux, ainsi qu'un dispositif adapté pour la mise en oeuvre de ce procé-
<EMI ID=40.1>
La solution apportée à ce problème est caractérisée en ce qu'on fait varier la température du semiconducteur métal-oxyde, entre deux limites, à des intervalles de temps déterminés. Ceci permet d'exploiter le fait que la vitesse de réaction et, notamment, la vitesse de sorption et de désorption des différents 'composants du gaz ne sont pas les mêmes aux diverses températures. C'est ainsi qu'aux températures élevées, la désorption est plus rapide que la sorption aux basses températures. Du fait que la vitesse
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conducteur métal-oxyde est, aux basses températures, sensiblement plus lente que la vitesse de réaction de CO, il est possible de détecter la présence de CO à une certaine température, qui est de l'ordre de la température ambiante ou au-dessus, tandis qu'à des températures plus élevées, 1-. variation de résistance du semicon-
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manière, les proportions des composants et, notamment, de CH. et de CO, qui sont les principaux responsables des coups de grisou dans les mines, peuvent être mesurées. De plus, le fait de chauffer périodiquement le semiconducteur métal-oxyde permet d'obtenir une bonne stabilité dans le temps du fait qu'en le chauffant à des températures élevées, on débarrasse sa surface des molécules de gaz diffusées, de sorte que la sensibilité spécifique du seniconducteur métal-oxyde considéré reste invariable. La sensibilité transversale résiduelle du semiconducteur métal-oxyde peut être éliminée par des artifices techniques et par une évaluation appropriée des signaux de mesure, comme il est expliqué plus loin.
13-\est recommandé de faire varier périodiquement la température du semiconducteur métal-oxyde de façon que sa limite inférieure soit supérieure à -20[deg.]C et que la limite supérieure soit plus petite qu'environ 800[deg.]C. A une température de -20[deg.]C, les réactions entre les composants gazeux et la surface du semiconducteur métal-oxyde sont relativement lentes, tandis que la sélectivité en ce qui concerne la séparation des divers composants est relativement grande. A mesure que la température augmente, la vitesse des réactions est accélérée, tandis que la sélectivité décroît. Sur le plan pratique, des résultats satisfaisants ont
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pérature ambiante ou à des températures pouvant s'élever jusqu'à environ 100[deg.]C. La limite supérieure peut être comprise entre 200 et 800[deg.]C, la vitesse de réaction et la sélectivité variant alors
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Un appareil de mesure particulièrement bien adapté pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus possède, au moins, un semiconducteur métal-oxyde en série avec une résistance de mesure ou un convertisseur d'impédance, le signal de mesure étant prélevé entre ledit semiconducteur et la résistance de mesure ou à la sortie du convertisseur d'impédance. Cet appareil de mesure est caractérisé en ce que le semiconducteur métal-oxyde possède, au
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un contact de commutation, à une source électrique ayant deux tensions différentes, ce contact étant manoeuvrable à la main ou bien pouvant être actionné au moyen d'une commande chronométrique.
Les signaux fournis.par le dispositif de mesure sont dirigés vers un montage d'évaluation dans lequel il est procédé, par 'différentiation et, le cas échéant, par intégration des signaux électriques analogiques ou par un traitement digital des données, à une séparation des fractions de ces signaux dus aux différents
<EMI ID=46.1>
tion des signaux de mesure s'effectue au moyen d'un montage d'évaluation analogique, il est recommandé de différencier les signaux de façon que la fraction constante de ceux-ci due à la teneur en CH. du mélange puisse être séparée par filtrage. Les signaux de mesuré peuvent être mémorisés de façon être disponibles pour des traitements ultérieurs. Les fractions des signaux de mesure dues à la teneur en CO du mélange varient, par contre, d'une façon presque linéaire en fonction du temps. Par différentiation, on obtient des valeurs constantes correspondant à la teneur en gaz de l'échantillon.
L'appareil de mesure décrit ci-dessus peut être réalisé sous
une forme portative afin de pouvoir être mis en service là où on en a besoin. Une autre possibilité d'utilisation consiste à monter plusieurs appareils de mesure à des emplacements fixes, ce
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signaux de mesure à un calculateur de pourcentage, qui se charge d'une évaluation centralisée de ceux-ci.
Etant donné qu'avec l'appareil et le procédé décrits cidessus, les mesures s'effectuent de façon intermittente et à une cadence qui doit tenir compte de la durée de refroidissement et
de réchauffement des semiconducteurs métal-oxyde, durée qui peut être comprise entre quelques secondes et plusieurs heures, il
est possible, lorsqu'on désire des cadences plus rapides, de monter plusieurs appareils de mesure ou plusieurs semiconducteurs métaloxyde en parallèle, en s'arrangeant pour qu'une partie des appareils ou des détecteurs soit chauffée et régénérée pendant que l'autre partie exécute une mesure.
Lorsqu'on utilise un montage d'évaluation analogique, il est recommandé d'adopter un agencement dans lequel la commande
<EMI ID=48.1>
tact de commutation ou bien un transistor de commutation interposé entre la prise à laquelle est prélevé le signal de mesure, à la sortie du convertisseur d'impédance, et le montage d'évaluation
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tion analogique, en fonction de la variation périodique de température du semiconducteur métal-oxyde de façon à obtenir des grandeurs de mesure sans équivoque.
D'autres possibilités s'offrent pour la réalisation de l'appareil de mesure ci-dessus. C'est ainsi, par exemple, qu'il
est recommandé, pour compenser la sensibilité transversale à l'égard des composants CH,, de monter en parallèle sur le premier semi- conducteur métal-oxyde, un second semiconducteur identique chauffé en continu, qui est relié, à travers une résistance de correction,
à la masse du circuit. Da cette manière, la tension d'alimentation du premier semiconducteur métal-oxyde est abaissée lorsque les
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Une autre possibilité pour augmenter la sensibilité pour le CO consiste à.monter en série avec le premier semiconducteur
<EMI ID=52.1>
nence, ce second semiconducteur faisant fonction de résistance de
mesure. Ainsi, la valeur ohmique du second semiconducteur métal oxyde est-fonction de la somma des composants combustibles contenus dans le gaz, tandis que la résistance électrique du premier semiconducteur varie périodiquement avec la température. Par ce moyen, la chute de tension aux bornes du second semiconducteur métal-oxyde, qui fait fonction de résistance de mesure est augmentée pour des teneurs en gaz relativement faibles et, partant, pour des résistances élevées, ce qui permet d'obtenir un plus grand signal de mesure.
Pour éliminer les composants gênants du mélange gazeux, on peut prévoir dans le conduit amenant le mélange aux semiconducteurs métal-oxyde des dispositifs de sorption ou des filtres. On améliore ainsi les résultats des mesures en diminuant la sensibilité transversale. On peut augmenter la fiabilité et la signification des mesures en montant les dispositifs de sorption ou les
<EMI ID=53.1>
filtres dans une dérivation du conduit d'amenée du gaz et/s'arrangéant pour que le gaz soit amené alternativement par le conduit
normal et par la dérivation. Ainsi, en faisant la différence entre
les signaux provenant de mélanges filtrés et de mélanges non-filtrès, on obtient une indication de la proportion du composant
voulu du mélange...
Parmi les avantages de l'invention, l'un des principaux
e&t que le procédé qui en fait l'objet permet d'utiliser des semi-
<EMI ID=54.1>
ment la proportion d'un composant individuel donné contenu dans un mélange' gazeux. En tirant profit des différentes vitesses de réac-
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on obtient immédiatement et rapidement des grandeurs de mesure significatives concernant la proportion des composants combustibles du mélange et, en particulier, du composant CO. De ce fait, ce pro-
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treprises minières et autres. A cela s'ajoute l'avantage particulier que l'appareil de masure adapté pour la mise en oeuvre du procède
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peut être connecté, au moyen d'une ligne de transmission d'informations à distance, à un calculateur de pourcentage et qu'il
est, de ce fait, particulièrement bien adaptG pour les entreprises
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D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple nullement limitatif, en référence au dessin annexé, dans lequel:
- la Fig. 1 est un schéma de principe d'un appareil de mesure pour déterminer la teneur en CO d'un mélange gazeux;
- la Fig. 2 est un schéma analogue d'une autre forme de réalisation de l'appareil de la Fig. 1;
- la Fig. 3 montre une troisième variante de réalisation <EMI ID=59.1>
- les Fig. 4 et 5 sont des diagrammes montrant l'allure des signaux produits par l'appareil de mesure en fonction du temps.
En se référant au dessin, on voit une source électrique 1 aux bornes de laquelle sont branchés en série un semiconducteur métal-oxyde 2, une résistance de mesure 3 et une résistance de correction 4. Entre le semiconducteur 2 et la résistance de mesure 3 on a prévu une prise 5 pour prélever le signal de mesure, lequel est traité dans un montage d'évaluation 6 connecté à ladite prise
5.
Le semiconducteur métal-oxyde 2 possède une bobine de
<EMI ID=60.1>
<EMI ID=61.1>
tact 9 qui peut être actionné par un dispositif de commande chro� nométrique 10. Le dispositif chronométrique 10 actionne aussi un
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mesure, et le montage d'évaluation 6.
Le montage d'évaluation 6 comprend un amplificateur différentiel 12 suivi d'un amplificateur intégrateur 13 auquel sont Connectés, d'une part, un indicateur analogique 14 et, d'autre part,
<EMI ID=63.1>
Le fonctionnement du montage ci-dessus est le suivant: le circuit de commando 10 actionna le contact 9 et le relais 11 à des inter-
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précisément, telle que le contact 9 se ferme quand le relais 11 s'ouvre et inversement, le circuit de commande 10 tenant compte
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La fermeture du contact 9 établit la continuité du circuit "reliant -Source électrique Sa la-bobine de chauffage 7, de sor-
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rature légèrement inférieure à 400[deg.]C. Pendant cette période de
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conducteur nétal-oxyde 2 subit une régénération. Apres une période de temps d'environ 30 secondes, le circuit de commande 10 ouvre le contact 9, coupant ainsi le circuit d'alimentation de la bobine de chauffage 7. Quand le semiconducteur_2 s'est refroidi, le circuit de commande 10 ferme le relais 11 et le processus de mesure proprement dit commence. Les signaux apparaissant à la prise 5 sont- immédiatement traités dans le montage d'évaluation 6 et sont transmis à distance, par une ligne 15, par exemple, 3. un calculateur de pourcentage chargé de la suite du traitement et, le cas échéant, de la mémorisation de ces signaux.
Dans l'exemple de réalisation représenté sur la Fig. 2, on a prévu, pour compenser la sensibilité transversale à l'égard de
<EMI ID=68.1>
<EMI ID=69.1>
métal-oxyde, lui aussi chauffé en continu. Une résistance de correction 18 complète le montage.
Dans les formes de réalisation des Fig. 2 et 3, la bobine de chauffage du second semiconducteur métal-oxyde 16 est connectée au circuit d'alimentation de la bobine de chauffage du premier semiconducteur 2, nais sans interposition d'un contact de commande.
La Fig. 4 montre l'allure d'un signal de mesure typique
19 tel qu'il peut apparaître à la prise S dans le cas d'un mélange gazeux contenant du CO. On voit que sur cette figure, on a tracé la tension de mesure U en fonction du tcnps t. On remarque aussi
<EMI ID=70.1>
Le signal de mesure 19 représenté sur la Fig. 4 comprend initialeent une variation de tension au cours du tenps de chauffage 21,
<EMI ID=71.1>
<EMI ID=72.1>
génération 21, ainsi qu'un second signal de mesure 24 qui corres-
<EMI ID=73.1>
<EMI ID=74.1>
partie du signal de mesure 24 qui est significative pour l'évaluation. Au signal de ncsuro 24 succède un second temps de régénéraion 21 pendant lequel le semiconducteur métal-oxyde 2 est porté
à une température plus élevée qu'au cours de la période do mesure précédente. Pendant le temps de mesure 22 qui suit, on obtient,
<EMI ID=75.1>
Le signal de mesure 19 représente sur la Fig. 5 s'obtient lorsque 1'atmosphère contient du CO et du CH.. Lorsque l'atmosphère
<EMI ID=76.1>
tension correspondant au signal 26. On détermine le pourcentage respectif des divers composants à partir des signaux obtenus pen-
<EMI ID=77.1> <EMI ID=78.1>
1. Procédé pour déterminer la proportion d'un ou de plusieurs composants d'un mélange gazeux et, en particulier, des composants i
<EMI ID=79.1>
tanca électrique varie en présence de gaz réducteurs, caractérisé
en ce que l'on fait varier la température du semiconducteur métal- oxyde entre deux limites, à des intervalles de temps donnés.
Method and device for determining the proportion of one or more components in a gas mixture.
The invention relates to a method for determining the proportion of one or more components of a gas mixture and, in particular / of CO components, using metal-oxide semiconductors, the electrical resistance of which varies in the presence.
<EMI ID = 1.1>
tion of infrared rays projected on the mixture. This process. is specific for the gaseous components to be measured and provides significant measurement variables. The devices used in
practice for the implementation of this method have given satisfactory results, but have the drawback of being complicated and expensive because they require optical and mechanical devices making it possible to measure the degree of absorption of infrared rays . In addition, these measuring devices are relatively sensitive to ambient humidity, and are, moreover, fragile.
In addition, there are warning devices using metal-oxide semiconductors as sensitive components.
<EMI ID = 2.1> electrical reliability or their electrical resistance varies, in some cases, by several powers of ten in the presence of reducing gases, so that they could be used as electrical switches. The drawback of these metal-oxide semiconductors is that they react more or less to all reducing gases, so that a measuring device equipped with such semiconductors can only be used to determine the sum of the combustible components present in a mixture. gaseous. In addition, metal-oxide semiconductors are unstable, due to the fact that, over time, gas molecules diffuse inside their surface, thus modifying their sensitivity in an uncontrollable manner.
<EMI ID = 3.1>
metal-oxide ductors is to a large extent a function of the temperature and duration of action of the reducing components, there are no measuring devices available at the present time.
<EMI ID = 4.1>
centage of one or more components of a gas mixture, and which can, in particular, be used in mines. Indeed, in the mining industry, it is required that a measuring device intended to determine the content of CO components of a gas mixture, provides an unequivocal indication for CO contents between 0 and 50
<EMI ID = 5.1>
The object of the present invention is to provide a method of the type specified above which makes it possible, by using metal-oxide semiconductors, to determine, without ambiguity, the proportion of one or more components in a gas mixture. , as well as a device adapted for the implementation of this process.
<EMI ID = 6.1>
to the harsh mining services.
The solution provided to this problem is characterized in that the temperature of the metal-oxide semiconductor is varied, between two limits, at determined time intervals. This makes it possible to exploit the fact that the reaction rate and, in particular, the rate of sorption and desorption of the different components of the gas are not the same at the various temperatures. Thus, at high temperatures, desorption is faster than sorption at low temperatures. Because the speed
<EMI ID = 7.1>
metal-oxide conductor is, at low temperatures, significantly slower than the reaction rate of CO, it is possible to detect the presence of CO at a certain temperature, which is of the order of room temperature or above, while at higher temperatures, 1-. resistance variation of the semicon-
<EMI ID = 8.1>
In this way, the proportions of the components and, in particular, of CE 4 and CO, which are the main culprits of firedamp in mines, can be measured. In addition, the fact of periodically heating the metal-oxide semiconductor makes it possible to obtain good stability over time because, by heating it to high temperatures, its surface is freed of the diffused gas molecules, so that the sensitivity specific to the se: the metal-oxide conductor considered remains invariable. The residual transverse sensitivity of the metal-oxide semiconductor can be eliminated by technical tricks and by appropriate evaluation of the measurement signals, as explained below.
<EMI ID = 9.1>
<EMI ID = 10.1>
the reactions between the gaseous components and the surface of the metal-oxide semiconductor are relatively slow, while the selectivity with regard to the separation of the various components is relatively high. As the temperature increases, the rate of reactions is accelerated, while the selectivity
<EMI ID = 11.1>
been obtained by setting the lower limit at around room temperature or at temperatures up to about 100 [deg.] C, The upper limit can be between 200 and 800 [deg.] C, the speed reaction and the selectivity varying then retorted as indicated above.
A measuring device particularly well suited for
<EMI ID = 12.1>
metal-oxide conductor in series with a measuring resistor or an impedance converter, the measuring signal being taken
<EMI ID = 13.1>
tie of the impedance converter. This measuring device is characterized in that the metal-oxide semiconductor has at least one heating coil which can. be connected, through a switching contact, to an electrical source having two different voltages, this contact being operable by hand or else
<EMI ID = 14.1>
The signals supplied by the measuring device are directed to an evaluation assembly in which a separation of the fractions is carried out, by differentiation and, where appropriate, by integration of the analog electrical signals or by digital processing of the data. of these signals due to the different
<EMI ID = 15.1>
If the measurement signals are used by means of an analog evaluation setup, it is recommended to differentiate the signals so that the constant fraction thereof due to the CH4 content of the mixture can be filtered out. The measurement signals can be stored so that they are available for further processing. The fractions of the measuring signals due to the CO content of the mixture, on the other hand, vary almost linearly with time. By differentiation, constant values are obtained corresponding to the gas content of the sample.
The measuring device described above can be realized under
a portable form so that it can be put into use where it is needed. another possibility of use is to mount several measuring devices at fixed locations, which offers, among other things, the possibility of remotely transmitting the measuring signals to a percentage calculator, which takes care of a centralized evaluation of these.
Given that with the apparatus and the method described above, the measurements are carried out intermittently and at a rate which must take into account the cooling and heating time of the metal-oxide semiconductors, which time can be included between a few seconds and several hours, it
It is possible, when faster rates are desired, to mount several measuring devices or several metaloxide semiconductors in parallel, by arranging so that some of the devices
<EMI ID = 16.1>
the other party performs a measurement.
When using an analog evaluation circuit, it is recommended to adopt an arrangement in which the time control also actuates a relay comprising a second switching contact or else a switching transistor interposed between the socket from which the signal is taken. measurement, at the output of the impedance converter, and the evaluation circuit connected to the measurement device. In this case, the analog evaluation is arranged as a function of the periodic temperature variation of the metal-oxide semiconductor so as to obtain unequivocal measurement quantities.
Other possibilities are offered for the realization of the above measuring device. Thus, for example, it is recommended, to compensate for the transverse sensitivity to the
<EMI ID = 17.1>
metal-oxide conductor, a second identical semiconductor continuously heated, which is connected, through a correction resistor, to the ground of the circuit. In this way, the supply voltage of the first netal-oxide semiconductor is lowered as the CH contents increase, its transverse sensitivity towards <EMI ID = 18.1>
Another possibility for increasing the sensitivity for CO consists of mounting in series with the first semiconductor <EMI ID = 19.1> nence, this second semiconductor acting as a measurement resistor. Thus, the ohmic value of the second metal oxide semiconductor is a function of the sum of the combustible components contained in the gas, while the electrical resistance of the first semiconductor varies periodically with temperature. By this means, the voltage drop across the second metal-oxide semiconductor, which acts as a measuring resistor is increased for relatively low gas contents and hence for high resistances, which makes it possible to obtain more large measuring signal.
In order to eliminate the annoying components of the gas mixture, it is possible to provide in the conduit bringing the mixture to the metal-oxide semiconductors sorption devices or filters. The results of the measurements are thus improved by reducing the transverse sensitivity. The reliability and significance of the measurements can be increased by mounting sorption devices or
e � filters in a bypass of the gas supply duct and / arranged so that the gas is supplied alternately by the normal duct and by the bypass. Thus, by differentiating between the signals from filtered mixtures and unfiltered mixtures, one obtains an indication of the proportion of the desired component of the mixture.
Among the advantages of the invention, one of the main
<EMI ID = 20.1>
the proportion of a given individual component contained in a gas mixture. -By taking advantage of the different reaction rates of the various components of the gas mixture ::, on the surface of the sera-
<EMI ID = 21.1>
significant concerning the proportion of the combustible components of the mixture and, in particular, of the CO component. Therefore, this process is particularly well suited to be used in mining and other companies. Added to this is the special advantage <EMI ID = 22.1>
can be connected, by means of a remote information transmission line, to a percentage calculator and that it
is, therefore, particularly well suited for mining companies.
Other characteristics and advantages of the invention will emerge from the description which follows, given solely by way of non-limiting example, with reference to the appended drawing, in which:
- Fig. 1 is a block diagram of a measuring device for determining the CO content of a gas mixture;
- Fig. 2 is a similar diagram of another embodiment of the apparatus of FIG. 1;
- Fig. 3 shows a third variant embodiment of the apparatus of FIG. 1; and,
- Figs. 4 and 5 are diagrams showing the shape of the signals produced by the measuring device as a function of time.
Referring to the drawing, we see an electrical source 1 to the terminals of which are connected in series a metal-oxide semiconductor 2, a measuring resistor 3 and a correction resistor 4. Between the semiconductor 2 and the measuring resistor 3 is has provided a socket 5 for taking the measurement signal, which is processed in an evaluation assembly 6 connected to said socket
5.
The metal-oxide semiconductor 2 has a heating coil 7 connected 3 to its own electrical source 8. Between the electrical source 3 and the heating coil 7 is interposed a contact 9 which can be actuated by a chro-control device.
<EMI ID = 23.1>
relay 11 is mounted between socket 5, where the measurement signals are taken, and evaluation circuit 6.
The evaluation assembly 6 comprises a differential amplifier 12 followed by an integrating amplifier 13 to which are connected, on the one hand, an analog indicator 14 and, on the other hand,
<EMI ID = 24.1>
The operation of the above assembly is as follows: the control circuit 10 actuates the contact 9 and the relay 11 at regular time intervals, for example, so as to close and to. open their respective circuits. The adopted provision is ,. more precisely, such that the contact 9 closes when the relay 11 opens and vice versa, the control circuit 10 taking into account the time which the metal-oxide semiconductor needs to cool.
Closing contact 9 establishes circuit continuity.
<EMI ID = 25.1>
<EMI ID = 26.1>
rature slightly less than 400 [deg.] C. During this heating period, and while it is at an elevated temperature, the metal-oxide semiconductor 2 undergoes regeneration. After a period of time of about 30 seconds, the control circuit 10 opens the contact 9, thus cutting off the power supply circuit of the heating coil 7. When the semiconductor 2 has cooled, the control circuit 10 closes. relay 11 and the actual measuring process begins. The signals appearing at the socket 5 are immediately processed in the evaluation circuit 6 and are transmitted remotely, by a line 15, for example, to a percentage calculator responsible for the further processing and, if necessary, of memorizing these signals.
In the exemplary embodiment shown in FIG. 2, provision has been made to compensate for the transverse sensitivity with regard to
<EMI ID = 27.1>
and which is connected in parallel to the first semiconductor 2. The semiconductor 16 is connected to ground, through a correction resistor 17.
In the embodiment shown in FIG. 3, the measuring resistor 3 has been replaced by a second metal-oxide semiconductor, also continuously heated. A correction resistor 18 completes the assembly.
In the embodiments of Figs. 2 and 3, the heating coil of the second metal-oxide semiconductor 16 is connected to the supply circuit of the heating coil of the first semiconductor 2 ,, but without the interposition of a control contact.
Fig. 4 shows the appearance of a typical measurement signal
19 as it may appear at point 5 in the case of a gas mixture containing CO. It can be seen that in this figure, the measurement voltage U has been plotted as a function of time t. It is also noted that the measurement takes place periodically, in particular, at periods 20.
<EMI ID = 28.1>
<EMI ID = 29.1>
The measurement signal 19 represents in FIG. 4 includes initial-
<EMI ID = 30.1>
oxide 2 when exposed to an atmosphere containing CO. In the figure, there is indicated by an arrow with two points, the part of the measurement signal 24 which is significant for the evaluation.
<EMI ID = 31.1>
at a higher temperature than during the previous measurement period. During the measurement time 22 which follows, an identical measurement signal 24 is obtained with the CO content.
The measurement signal 19 represented on Pin 5 is obtained
<EMI ID = 32.1>
voltage corresponding to signal 26. The respective percentage of the various components is determined from the signals obtained during the measurement times 22.
Method and device for determining the proportion of one or more components in a gas mixture.
The invention relates to a method for determining the
<EMI ID = 33.1>
their metal-oxide whose electrical resistance varies in the presence of reducing gases. -
<EMI ID = 34.1>
CO sants of a gas mixture is based on the absorption properties of the infrared rays projected onto the mixture. This process
<EMI ID = 35.1>
significant measurement quantities. The devices used in
practice for the implementation of this method have given satisfactory results, but have the drawback of being complicated and expensive because they require optical and mechanical devices making it possible to measure the degree of absorption of infrared rays . In addition, these measuring devices are relatively sensitive to ambient humidity, and are, moreover, fragile.
In addition, there are warning devices using metal-oxide semiconductors as sensitive components.
<EMI ID = 36.1> electrical reliability or their electrical resistance varies, in certain cases, by several powers of ten in the presence of reducing gases, so that they could be used as electrical switches. The drawback of these metal-oxide semiconductors is that they react more or less to all reducing gases, so that a measuring device equipped with such semiconductors can only be used to determine the sum of the combustible components present in a mixture. gaseous. In addition, metal-oxide semiconductors are unstable, due to the fact that, over time,
<EMI ID = 37.1>
ci, thus modifying their sensitivity in an uncontrollable way.
Since, moreover, the sensitivity of these metal-oxide semiconductors is, to a large extent, a function of the temperature and the duration of action of the reducing components, it does not yet exist at the present time. measuring devices
<EMI ID = 38.1>
centage of one or more components of a gas mixture, and which can, in particular, be used in mines. Indeed, in the mining industry, it is required that a measuring device intended to determine the content of CO components of a gas mixture, provides an unequivocal indication for CO contents between 0 and 50
<EMI ID = 39.1>
The object of the present invention is to provide a method of the type specified above which makes it possible, using metal-oxide semiconductors, to determine, without ambiguity, the proportion of one or more components in a gas mixture. , as well as a device adapted for the implementation of this process.
<EMI ID = 40.1>
The solution provided to this problem is characterized in that the temperature of the metal-oxide semiconductor is varied, between two limits, at determined time intervals. This makes it possible to exploit the fact that the reaction rate and, in particular, the rate of sorption and desorption of the different components of the gas are not the same at the various temperatures. Thus, at high temperatures, desorption is faster than sorption at low temperatures. Because the speed
<EMI ID = 41.1>
metal-oxide conductor is, at low temperatures, significantly slower than the reaction rate of CO, it is possible to detect the presence of CO at a certain temperature, which is of the order of room temperature or above, while at higher temperatures, 1-. resistance variation of the semicon-
<EMI ID = 42.1>
manner, the proportions of the components and, in particular, of CH. and CO, which are the main culprits of firedamp in mines, can be measured. In addition, the fact of periodically heating the metal-oxide semiconductor makes it possible to obtain good stability over time because, by heating it to high temperatures, its surface is freed of the diffused gas molecules, so that the sensitivity specific to the metal-oxide conductor considered remains invariable. The residual transverse sensitivity of the metal-oxide semiconductor can be eliminated by technical tricks and by appropriate evaluation of the measurement signals, as explained below.
13- \ It is recommended that the temperature of the metal-oxide semiconductor be periodically varied so that its lower limit is greater than -20 [deg.] C and the upper limit is less than about 800 [deg.] C. At a temperature of -20 [deg.] C, the reactions between the gaseous components and the surface of the metal-oxide semiconductor are relatively slow, while the selectivity with respect to the separation of the various components is relatively high. As the temperature increases, the rate of reactions is accelerated, while the selectivity decreases. From a practical point of view, satisfactory results have
<EMI ID = 43.1>
ambient temperature or at temperatures up to about 100 [deg.] C. The upper limit may be between 200 and 800 [deg.] C, the reaction rate and the selectivity then varying.
<EMI ID = 44.1>
A measuring device particularly well suited for carrying out the above method has at least one metal-oxide semiconductor in series with a measuring resistor or an impedance converter, the measuring signal being taken between said semiconductor and the measurement resistance or at the output of the impedance converter. This measuring device is characterized in that the metal-oxide semiconductor has, at
<EMI ID = 45.1>
a switching contact, to an electric source having two different voltages, this contact being operable by hand or else being able to be actuated by means of a chronometric control.
The signals supplied by the measuring device are directed to an evaluation assembly in which it is carried out, by 'differentiation and, where appropriate, by integration of analog electrical signals or by digital processing of the data, a separation of the fractions of these signals due to the different
<EMI ID = 46.1>
tion of the measurement signals is carried out by means of an analog evaluation circuit, it is recommended to differentiate the signals so that the constant fraction thereof due to the CH content. of the mixture can be separated by filtration. The measured signals can be stored so that they are available for further processing. The fractions of the measuring signals due to the CO content of the mixture, on the other hand, vary almost linearly with time. By differentiation, constant values are obtained corresponding to the gas content of the sample.
The measuring device described above can be realized under
a portable form so that it can be put into use where it is needed. Another possible application is to mount several measuring devices at fixed locations.
<EMI ID = 47.1>
measuring signals to a percentage calculator, which is responsible for their central evaluation.
Since with the apparatus and method described above, the measurements are carried out intermittently and at a rate which must take into account the cooling time and
for heating the metal-oxide semiconductors, a period which may be between a few seconds and several hours, it
It is possible, when faster rates are desired, to mount several measuring devices or several metaloxide semiconductors in parallel, arranging so that one part of the devices or detectors is heated and regenerated while the other part performs a measurement.
When using an analog evaluation setup, it is recommended to adopt an arrangement in which the control
<EMI ID = 48.1>
switching tact or a switching transistor interposed between the tap from which the measurement signal is taken, at the output of the impedance converter, and the evaluation assembly
<EMI ID = 49.1>
analog tion, as a function of the periodic temperature variation of the metal-oxide semiconductor so as to obtain unequivocal measurement quantities.
Other possibilities are offered for the realization of the above measuring device. This is how, for example, he
It is recommended, in order to compensate for the transverse sensitivity with regard to the components CH ,, to mount in parallel on the first metal-oxide semiconductor, a second identical semiconductor continuously heated, which is connected, through a correction resistor,
to circuit ground. In this way, the supply voltage of the first metal-oxide semiconductor is lowered when the
<EMI ID = 50.1> <EMI ID = 51.1>
Another possibility to increase the sensitivity for CO is to go in series with the first semiconductor
<EMI ID = 52.1>
nence, this second semiconductor acting as a resistance of
measured. Thus, the ohmic value of the second metal oxide semiconductor is a function of the sum of the combustible components contained in the gas, while the electrical resistance of the first semiconductor varies periodically with temperature. By this means, the voltage drop across the second metal-oxide semiconductor, which acts as a measuring resistor is increased for relatively low gas contents and hence for high resistances, which makes it possible to obtain more large measuring signal.
In order to eliminate the troublesome components of the gas mixture, sorption devices or filters can be provided in the conduit bringing the mixture to the metal-oxide semiconductors. The results of the measurements are thus improved by reducing the transverse sensitivity. The reliability and significance of the measurements can be increased by mounting sorption devices or
<EMI ID = 53.1>
filters in a bypass of the gas supply duct and / arranged so that the gas is supplied alternately through the duct
normal and by derivation. Thus, by differentiating between
the signals from filtered mixtures and unfiltered mixtures, an indication of the proportion of the component is obtained
wanted the mixture ...
Among the advantages of the invention, one of the main
and that the process which is the subject allows the use of semi-
<EMI ID = 54.1>
The proportion of a given individual component contained in a gas mixture. By taking advantage of the different reaction speeds
<EMI ID = 55.1>
Significant measurement variables are obtained immediately and quickly concerning the proportion of the combustible components of the mixture and, in particular, of the CO component. Therefore, this pro-
<EMI ID = 56.1>
mining and other enterprises. To this is added the particular advantage that the masure apparatus adapted for the implementation of the process.
<EMI ID = 57.1>
can be connected, by means of a remote information transmission line, to a percentage calculator and that it
is, therefore, particularly well suited for companies
<EMI ID = 58.1>
Other characteristics and advantages of the invention will emerge from the description which follows, given solely by way of non-limiting example, with reference to the appended drawing, in which:
- Fig. 1 is a block diagram of a measuring device for determining the CO content of a gas mixture;
- Fig. 2 is a similar diagram of another embodiment of the apparatus of FIG. 1;
- Fig. 3 shows a third variant embodiment <EMI ID = 59.1>
- Figs. 4 and 5 are diagrams showing the shape of the signals produced by the measuring device as a function of time.
Referring to the drawing, we see an electrical source 1 to the terminals of which are connected in series a metal-oxide semiconductor 2, a measuring resistor 3 and a correction resistor 4. Between the semiconductor 2 and the measuring resistor 3 is has provided a socket 5 for taking the measurement signal, which is processed in an evaluation assembly 6 connected to said socket
5.
The metal-oxide semiconductor 2 has a coil of
<EMI ID = 60.1>
<EMI ID = 61.1>
tact 9 which can be operated by a chro controller � nometric 10. The chronometric device 10 also actuates a
<EMI ID = 62.1>
measurement, and evaluation setup 6.
The evaluation assembly 6 comprises a differential amplifier 12 followed by an integrating amplifier 13 to which are connected, on the one hand, an analog indicator 14 and, on the other hand,
<EMI ID = 63.1>
The operation of the above assembly is as follows: the command circuit 10 actuated the contact 9 and the relay 11 to inter-
<EMI ID = 64.1>
precisely, such that the contact 9 closes when the relay 11 opens and vice versa, the control circuit 10 taking into account
<EMI ID = 65.1>
The closing of contact 9 establishes continuity of the circuit "connecting -Electric source Sa to the heating coil 7, out-
<EMI ID = 66.1>
rature slightly less than 400 [deg.] C. During this period of
<EMI ID = 67.1>
netal-oxide conductor 2 undergoes regeneration. After a period of time of about 30 seconds, the control circuit 10 opens the contact 9, thus cutting off the supply circuit of the heating coil 7. When the semiconductor_2 has cooled, the control circuit 10 closes the heating coil. relay 11 and the actual measuring process begins. The signals appearing at socket 5 are immediately processed in the evaluation circuit 6 and are transmitted remotely, by a line 15, for example, 3. a percentage calculator responsible for the rest of the processing and, if necessary, memorization of these signals.
In the exemplary embodiment shown in FIG. 2, provision has been made to compensate for the transverse sensitivity with regard to
<EMI ID = 68.1>
<EMI ID = 69.1>
metal-oxide, also continuously heated. A correction resistor 18 completes the assembly.
In the embodiments of Figs. 2 and 3, the heating coil of the second metal-oxide semiconductor 16 is connected to the supply circuit of the heating coil of the first semiconductor 2, but without the interposition of a control contact.
Fig. 4 shows the appearance of a typical measurement signal
19 as it may appear at test S in the case of a gas mixture containing CO. It can be seen that in this figure, the measurement voltage U has been plotted as a function of tcnps t. We also notice
<EMI ID = 70.1>
The measurement signal 19 shown in FIG. 4 initially comprises a voltage variation during the heating period 21,
<EMI ID = 71.1>
<EMI ID = 72.1>
generation 21, as well as a second measurement signal 24 which corresponds
<EMI ID = 73.1>
<EMI ID = 74.1>
part of the measurement signal 24 which is significant for the evaluation. The signal from ncsuro 24 is followed by a second regeneration time 21 during which the metal-oxide semiconductor 2 is carried
at a higher temperature than during the previous measurement period. During the measurement time 22 which follows, we obtain,
<EMI ID = 75.1>
The measurement signal 19 represents in FIG. 5 is obtained when the atmosphere contains CO and CH .. When the atmosphere
<EMI ID = 76.1>
voltage corresponding to signal 26. The respective percentage of the various components is determined from the signals obtained during
<EMI ID = 77.1> <EMI ID = 78.1>
1. Method for determining the proportion of one or more components of a gas mixture and, in particular, of the components i
<EMI ID = 79.1>
electric tanca varies in the presence of reducing gases, characterized
in that the temperature of the metal-oxide semiconductor is varied between two limits, at given time intervals.