CS173890A2 - Method of oxidizable gas content measuring - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu měření obsa-hu oxidovatelného plynu známé povahy v plynném prostředí,například vzduchu, pseudokontinuálním způsobem.

Detekce oxidovatelného plynu vevzduchu se známým způsobem provádí snímacím zařízením, ob-vykle nazývaným explosimetr s katalytickým vláknem, připrovádění způsobu se katalytické vlákno, obvykle z platiny,zahřívá Joulovým teplem, to znamená průchodem elektrickéhoproudu. Oxidovatelný plyn, obsažený ve vzduchu se oxidujekatalyticky při styku s vláknem za dalšího zahřátí tohotovlákna. Vzestup teploty způsobí vzestup odporu vlákna, ve-likost tohoto vzestupu je pak přímo úměrná koncentraci oxi-dovatelného plynu ve vzduchu.

Ve francouzském patentovém spisu¢. i 444 771 (1965» Charbonnages de France) se popisujezařízení pro odebírání vzorků a stanovení obsahu plynu vevzduchu, přičemž stanovení obsahu plynu se provádí měřenímnapětí na svorkách jedné z diagonál odporového můstku, kte-rý je tvořen detekčním vláknem a kompenzačním vláknem, ulo-ženými v sérii se dvěma odpory, z nichž jeden je s výhodouměnitelný.

Ve francouzském patentovém spisuč. 1 577 448 (1968, Charbonnages de France) se popisujezpůsob a zařízení pro měření veličin, charakteristickýchpro plynné prostředí a umožňující stanovit koncentraci plynu podle potřeby zvýšení příkonu k detekčními vláknu,jehož odpor se udržuje stejný s odporem kompenzačníhovlákna.

Ve francouzském patentovém spisuč. 1 576 576 (1968, Charbonnages de France) se popisujezpůsob a zařízení pro stanovení množství spalitelného ply-nu, při němž se udržuje stálé napětí na svorkách vláknapřes změny jeho odporu , čímž dochází k jeho opotřebenív závislosti na přítomnosti spalitelného plynu.

Ve francouzském patentovém spisuč. 1 579 535 (1968, Charbonnages de France) se popisujestabilizační okruh pro napětí, který umožňuje přivádětelektrický proud k vláknům pod stálým napětím.

Konečně ve francouzském patentovémspisu č. 2 537 722 (1982, Charbonnages de France) se popi-suje způsob a zařízeni, které si klade za cíl odstranitvliv difuse oxidovatelných plynů ve vzduchu a umožňujevyrovnat rozdíly v oxidačním teple mezi různými plyny. K tomuto účelu se podstatně zvyěuje v průběhu času příkonelektrického proudu k vláknu tak, aby odpor vlákna zůstávalstále stejný.

Avšak v případě, že je vlákno užitojako katalyzátor pro spalování methanu a umožňuje tak přes-nou kontrolu důlních plynů, je tato výhoda podle způsobupřívodu elektrického proudu a jeho udržování spojena s nevýhodou rychlého opotřebování a vysoké spotřeby elek-trického proudu, takže je obvykle nutno přistoupit k pře-rušovanému, používání tohoto zařízení, což zvyšuje dobu,po níž je možno získat požadovaný výsledek.

Aby bylo možno odstranit tyto nevý-hody, bylo navrhováno další zařízení, v nichž se používalokatalytických perel, které byly tvořeny kovovým detektorem,například platinou, tento kov byl opatřen povlakem dopova-ného oxidu hlinitého, takže měl tvar malé perličky.

Využití katalytických perel umožni-lo kontinuální kontrolu obsahu spalitelného plynu při men-ším opotřebování vzhledem k nižší teplotě spalování. Avšakna druhé straně jsou katalytické perly méně citlivé, jejichstabilita je menší a požadovanou hodnotu je možno získat zadelší dobu ve srovnání s použitím vláken.

Vynález si klade za úkol odstranitnevýhody svrchu popsaných postupů a navrhnout nový způsobpři použití vláken, současně by měl postup umožňovat sní-ženou spotřebu elektrického proudu, pomalejší opotřebová-ní a měl by pracovat pseudokontinuálně, to jest zdánlivěkontinuálně, avšak tak, že pracovní období je delší nežobdobí mezi dvěma pracovními obdobími. Předmětem vynálezu je tedy způsob’ měření obsahu oxidovatelného plynu známé povahy v plynném prostředí, při němž se zahřívá elektrickým proudem odporový - 5 - prvek s katalytický® povrchem, uloženým v tomto plynnémprostředí nebo citlivý na změny koncentrace oxidovatelné-ho plynu v plynném prostředí, v němž je uložen, odečte sehodnota veličiny, representativní pro koncentraci stanovo-vaného plynu a velikost této koncentrace se odvodí ze vzta-hu, předem určeného odebíráním vzorků a kalibrací, podstatazpůsobu spočívá v tom, že se při předem stanoveném pracovnímobdobí napájí odporový prvek podle cyklu, který má následu-jící tří fáze: - v první fázi se nechá procházet odporovým prvkem proud,kterým se odporový prvek v předem stanoveném časovém úse-ku zahřeje na předepsanou teplotu, při níž katalytickýpovrch odporového prvku katalyzuje spalování oxidovatel-ného plynu, - ve druhé fázi se po předem stanovenou dobu dále přivádí k odporovému prvku elektrický proud s intenzitou, řízenoutak, že teplota odporového prvku je udržována na svrchuuvedené předem určené hodnotě a po stabilizaci napětína svorkách odporového prvku se odečte hodnota, represen-tativní pro koncentraci oxidovatelného plynu, přičemž pří-kon elektrického proudu v této druhé fázi je alespoň znač-ně nižší než příkon při zahřívání a - ve třetí fázi se příkon elektrického proudu k odporovémuprvku sníží a prvek se nechá chladnout po určité klidovéobdobí. S výhodou se ve třetí fázi zcelapřeruší přívod elektrického proudu.

Veličinou, representativní pro ob-sah oxidovatelného plynu je s výhodou odpor detektoru.

Cyklus tedy začíná zvýšeným přívo-dem elektrického proudu, pak se snižují tepelné ztráty,zejména ztráty vedením podložkami pod odporovým prvkempo celé jeho délce.

Způsob podle vynálezu je založen nazjištění, že odporové vlákno snáší zvýšení proudu bez jehopoškození a katalytická reakce s plynem probíhá ve velmikrátké době přibližně 0,15 s. Při provádění způsobu podle vynále-zu se dosahuje teploty, nutné k oxidaci plynu velmi rychlečímž se omezují tepelné ztráty do okolí, což podstatně snižuje spotřebu elektrického proudu.

Mimoto nemodifikuje při prováděnízpůsobu podle vynálezu oxidace plynu tepelnou rovnováhudetektoru a jeho okolí, také proto, že doba stanovení jezkrácena. Snímací zařízení tedy pracuje v každém pracovnímobdobí po kratší dobu při vyšší teplotě a jeho životnostse tedy prodlužuje, takže je možné měření provádět častějinapříklad každé 3 sekundy, jak bude dále uvedeno.

Podle výhodného provedení způsobupodle vynálezu se postupuje tak, že - 7 - - pracovní období trvá nejvýš 4 sekundy, - trvání součtu první a druhé fáze je kratší než 300 ms, - trvání první fáze je kratší než 200 ms, - zvolená teplota je alespoň rovna teplotě, při níž začínáreakce plynu na odpovorém prvku nebo na prvku, nesenémodporovým prvkem, - pro odporový prvek, který je tvořen katalyzátorem na bá-zi platiny je předepsaná teplota pro methan v rozmezí570 až 1100, s výhodou 900 až 1100 °C, - předepsaná teplota je přibližně rovna 1000 °C, -příkon elektrické energie je pro zahřívání násobkem pří-konu elektrického proudu ve druhé fázi, obvykle nižší než10, s výhodou v rozmezí 1 až 3, - s výhodou se udržuje v průběhu zahřívání intenzita elek-trického proudu na stálé hodnotě.

Ve druhé fázi, která spočívá v tom,že se teplota odporového prvku udržuje na stálé hodnotě,je možno postupovat například tak, že se - udržuje odpor na stálé hodnotě, - udržuje se stálá hodnota poměru odporu k teplotě, vzhle-dem k tomu, že ve druhé fázi je odpor’v určitém vztahu k teplotě a tato hodnota se obvykle pohybuje v rozmezí 1,1 až 4, - teplota se řídí jakýmkoliv způsobem, umožňujícím říditelektrický proud při zahřívání.

Ve výhodném provedení způsobu podlevynálezu se povaha plynu identifikuje podle času, jehož jezapotřebí k dosažení tepelné rovnováhy při současné korela-ci pro různou vlhkost vzduchu a pro různé plyny, vzhledemk tomu, že tyto faktory mohou měnit dobu, která uplyne dodosažení tepelné rovnováhy v závislosti na obsahu plynu.

Vynález bude nyní popsán v souvislos-ti s přiloženými výkresy.

Na obr. 1 je znázorněno schéma zaří-zení k provádění způsobu podle vynálezu.

Na obr. 2 je znázorněna schematickyřídící jednotka pro detektor k provádění způsobu podle vy-nálezu.

Na obr. 3 je znázorněno jiné prove-dení řídící jednotky z obr. 2.

Na obr. 4 je graficky znázorněna in-tenzita Ip proudu, přiváděného do detektoru a napětí Up nasvorkách detektoru jako funkce času v průběhu pracovníhocyklu.

Na obr. 5 je graficky znázorněn v průběhu času odpor vlákna v průběhu pracovní fáze a v prů- běhu chladnutí vlákna.

Na obr. 6 a 7 je graficky znázorněnosignální napětí (napětí za přítomnosti plynu) jako funkceobsahu oxidovatelného plynu, a to pro dvě různá vlákna.

Na obr. 8 je graficky znázorněna provlákna s průměrem 80^um korelace mezi naměřenou hodnotou nasnímači v mV a skutečným obsahem pěti plynů ve vzduchu vpřípadě suchého vzduchu (hodnoty vyjádřeny čtverečkem) av případě vzduchu s vlhkostí 85 až 90 % (křížky).

Na obr. 9 je graficky znázorněna protentýž typ vlákna a pto tytéž plyny korelace mezi odpovědív mV a obsahem plynu, vyjádřená v procentech nejnižší hra-nice eĎqplozivity (LIE) pro suchý vzduch.

Na obr. 10 je graficky znázorněnapro tentýž typ vlákna a pro tytéž plyny korelace mezi ča-sem, který uplyne do dosažení rovnovážného stavu snímačea mezi skutečným obsahem plynu ve vzduchu v případě suchéhovzduchu.

Na obr. 11 jsou uvedeny tytéž údajejako v obr. 10, avšak pro vlhký vzduch.

Na obr. 12 je graficky znázorněnapro tentýž typ vlákna a pro tytéž plyny korelace mezi časem,který uplyne do dosažení rovnovážného stavu snímače a obsahemplynu, vyjádřeným v procentech LIE pro suchý vzduch (čtvereč-ky) a pro vlhký vzduch (křížky). - 10 -

Na obr. 13 je graficky znázorněnapro tentýž typ vlákna a pro tentýž plyn korelace mezi do- I * boudo dosažení rovnovážného stavu a odpovědí v mV prosuchý vzduch (čtverečky ) a pro vlhký vzduch (křížky).

Na obr. 1 je znázorněno zařízení 1pro detekci oxidovatelných plynů, které obsahuje odporovýprvek 2 s katalytickým povrchem, například na bázi plati-ny, určený pro uložení do zkoumaného plynného prostředí,které je obsaženo například v měřící komoře 3, otevřenédo zevního prostředí.

Odporový prvek 2 je tvořen napříkladplatinovým vláknem, které může být svinuto do 'spirály,s průměrem 80/um a délkou 1 cm. V neznázorněném provedenímůže být odporový prvek uzavřen v katalytické perle. V tom-to případě by katalytický povrch mohl být proveden z jiné-ho materiálu než zbytek odporového prvku.

Mezi svorkami odporového’ prvku 2 jeuloženo řídící ústrojí 4 jakéhokoliv známého typu pro ří-zení přívodu napětí k odporovému prvku 2, při zachovánístejné hodnoty odporu.

Ve výhodném provedení tvoří odporovýprvek 2 detektor a je spojen s druhým odporovým prvkem 5,například také na bázi platiny, druhý odporový prvek 5 jetotožný s odporovým prvkem 2 a mezi jeho svorkami je rovněž 11 - uloženo druhé řídící ústrojí 6 téže povahy jako řídícíústrojí 4. Tento druhý odporový prvek 5 je uložen v plyn-ném prostředí, které je analogické zkoušenému plynnémuprostředí, avšak neobsahuje oxidovatelný plyn a je uzavře-no ve druhé měřící komoře 7, uložené v blízkosti měřícíkomory 3. Druhý odporový prvek 5 představuje kompenzátor,který možňuje vyloučit vliv zevní teploty a opotřebenívlákna vzhledem k tomu, že se tyto hodnoty v průběhu časumění.

Zařízení obsahuje také zesilovač 10jakéhokoliv známého typu pro stanovení rozdílu U při jehozesílení koeficientem A, přičemž rozdíl napětí a Uqexistuje mezi svorkami odporového prvku 2 a druhého odporo-vého prvku 5. Tento rozdíl U je popřípadě možno přivádětk zařízení, které může tento rozdíl zobrazit, jako jeosciloskop, nebo je uvedené hodnoty možno dočasně uložitdo paměti a pak popřípadě přivádět k zařízení, které vy-volá poplach v případě, že rozdíl U překročí předem sta-novenou hodnotu. Poplašné zařízení není na výkresu znázor-něno . Řídící ústrojí 4 a druhé řídícíústrojí 6 jsou napájeny ze zdroje 11, kterým je obvykleklasický zdroj napětí 12 (5 voltů pro odporový prvek akompenzátor a +15 V pro zesilovač), před zdrojem napětí12 je předřazen generátor 13 pulsu typu "Pulse Generátor

Wavetek model 801", který umožňuje programování doby meziprovedením jednotlivých zkoušek a dobou klidu mezi jednot-livými zkouškami.

Na obr. 2 je znázorněno schéma ří-dícího ústrojí 4 a druhého řídícího ústrojí 6. Každé znich je tvořeno odporovým můstkem, do něhož se prostřed-nictvím transistorů přivádějí pulzy z generátoru 13, kte-rý je uložen mezi body A a B a v bodě A dodává napětí,rovné alespoň 1 V.

Další údaje pro zařízení z obr. 2jsou uvedeny pro případ, kdy je užito klasického' platino-vého vlákna s délkou 1 cm a průměrem 80/um.

Systém zvláště urychluje zahřívánívlákna, načež vlákna udržuje při nižším napětí na dosaže-né teplotě.

Zesilovač AO^ je použit klasickýmzpůsobem, kondenzátor eliminuje parazitní frekvence,vyšší než 5 Hz.

Oba regulátory jsou totožné. Nejprvebude popsána funkce prvního z nich:

Na vysoké úrovni nebo v nepřítomnostisignálu v bodě A se stává průbhodným transistor T^. Tran-sistory Tg a T^ jsou blokovány a vlákny neprochází proud. - 13 - Nízké napětí v bodu A blokuje tran-sistor T^. Transistory Tg a Tj, ovládané AO^ řídí přívodproudu k odporovému místu (P^ Rg R? Rg. Rp). Při tomtouspořádání je hodnota R^ rovna vztahu pi + R6

Potenciometr P^ tuto hodnotu upravuje. Rg a slouží kodstranění oscilací, způsobených tepelnou inertnostívlákna.

Hodnoty se přivádějí ze svorek vlák-na detektoru a kompenzátoru na osciloskop a na svorku od-porů Rg nebo R^?. se ukládají do registračního zařízení.

Velikost napětí na svorkách uvedenýchodpovů umožňuje stanovit proud, který prochází detektorema kompenzátorem..Z hodnoty napětí na svorkách těchto odpo-rů je tedy možno odvodit také odpor vláken. Výstup zesilovače AO^, řízený tak,aby na vzduchu byla jeho hodnota 0, umožňuje měřit rozdílmezi oběma řídícími ústrojími při průchodu methanu. Přitom je možno programovat dobu mezi jednotlivými zkouškamia také doby trvání jednotlivé zkoušky libovolně.

Na obr. 3 je znázorněno jiné prove-dení řídícího ústrojí 4 nebo druhého řídícího ústrojí 6. - 14 -

Toto provedení se liší od provedení, znázorněného ns obr. 2 v tom, že intenzita proudu zůstává stálá v průběhu celéfáze teplotního vzestupu a to při vyšší hodnotě než prove-dení podle obr. 2. K tomuto účelu se zdroj napětí rozdělítak, že jeden zdroj s napětím 3,5 V napájí odporový prveka druhý s napětím 6 V celý okruh.

Mimoto toto provedení neobsahujekompenzátor 5 a jeho řídící ústrojí, takže se sledujepouze napětí na svorkách odporového prvku 2. Při provádění způsobu podle vynálezuje zařízení 1 užito k zahřátí odporového prvku 2, který jedetektorem a druhého odporového prvku 5, který je kompen-zátorem, ve dvou fázích. - V první fázi se nechá procházet zahřívací proud takdlouho, až se odporový prvek 2 (a popřípadě druhý odpo-tový prvek 5, je-li použit) zahřeje na předem stanovenouteplotu k provedení zkoušky^ - Ve druhé fázi se proud řídí tak, aby odporový prvek 2byl udržován na uvedené teplotě, například tím, že sejeho odpor udržuje na hodnotě, odpovídající uvedené tep-lotě, například 1,2 ohmů při 1000 °C v případě vlákna sdélkou 1 cm a průměrem 80/um. - 15 -

Intenzita zahřívacího proudu se vo-lí tak, že je podstatně vyšší než střední intensita prou-du ve druhé fázi, s výhodou tuto intenzitu převyšuje dva-krát až třikrát. Tím se zkrátí doba zahřívání, sníží sespotřeba elektrického proudu vzhledem ke snížení tepelnýchztrát vodivostí a současné se zkrátí doba chladnutí předprovedením další zkoušky. S výhodou má zahřívací proud při-bližné stálou intenzitu, je však možno také tuto intenzitulibovolně řídit. V případě, že se oxidovatelný plynoxiduje při styku s odporovým prvkem 2, který je detekto-rem, dodá mu tepelnou energii a tím dojde ke zvýšení jehoteploty. Aby bylo možno toto zvýšení kompenzovat, dodá ří-dící ústrojí 4 menší množství elektrické energie, čímž sesníží procházející proud a v důsledku toho i napětí nasvorkách po stabilizaci ve druhé fázi, která je represen-tativní pro koncentraci plynu. V případě platinového vlákna s dél-kou 1 cm a průměry 80/um se zvolená teplota s výhodou volípřibližně 1000 °C. Teoreticky by byla dostačující teplota570 °C pro katalytickou reakci s methanem, který se obvyklev důlních plynech sleduje, avšak pro elektronické okruhy je tento signál i po zesílení velmi nízký. Při teplotě 600až 800 °C tato nevýhoda odpadá, avšak náklady na elektro- - 16 - nické zařízení jsou stále ještě příliš vysoká. Při teplotěvyšší než 1200 °C naopak dochází k příliš rychlému opotře-bování vlákna. Nejlépe tedy odpovídá kompromis, sto teplo-ta v rozmezí 800 až 1200, s výhodou 9θθ až 1100 °C, protožepři této teplotě je kombinace opotřebování, nákladná na za-řízení a životnosti nejvýhodnější. Jako příklad je možnouvést, že hodnota 1000 a 1200 °C přibližně odpovídá napětí0,76 a 0,9 V na svorkách odporových prvků.

Aby bylo možno snížit dobu přívoduproudu ve svrchu uvedených dvou fázích a tím, i chladnutía současně zvýšit rychlost provedení zkoušky tak, aby čin-nost, zařízení napodobovala kontinuální provádění zkoušek,je zapotřebí, aby napájecí napětí po druhé fázi co nejrychle-ji pokleslo, totéž platí pro pokles po zahřívací fázi naúroveň napětí v druhé fázi. K tomuto účelu je možno Upravit parametry a Rq na obr. 2 jako funkci specifických vlast-ností použitého vlákna a zkoumaného plynu tak, aby bylomožno stanovit rozsah koncentrací, které je nutno sledovat.Hodnoty, použité na obr. 2 a 3, odpovídají koncentraci metha-nu 0 až 3 % pro platinové vlákno o délce 1 cm a průřezu80/um (Oldham podle licence Cerchar).

Aby bylo možno napodobit kontinuál-ní způsob měření, opakují se zkoušky s výhodou po nejvýše4 sekundách, s výhodou nejvýše 3 sekundách. - 17 - Při teplotách v rozmezí 900 až1200 °C je celkové trvání každé zkoušky s výhodou nižšínež 400 ms, s výhodou je rovno nebo nižší než 300 ms,při 200 ms zahřívání a 100 ms stabilizace před měřením.Intenzita proudu při zahřívání je s výhodou 1 až 2 A ,například 1,3 A, zatímco střední hodnota intenzity prouduv regulační a stabilizační fázi je v rozmezí 0,65 až 0,75 A,například přibližně 0,7 A.

Na obr. 4 a 5 je znázorněn průběh in-tenzity Ip a napětí Up a odporu Rp v průběhu času na odpo-rovém prvku. Při trvání zkoušky v zahřívací fázi 2Ό0 ms astabilizační fázi 10 ms v případě platinového vlákna s dél-kou 1 cm a průměrem 80/um jsou uvedený výsledky pro zkouškuvždy po 4 sekundách a teplotu 1000 °C, což odpovídá odporu1,3 ohmu. V první fázi má elektrický proudintenzitu Ip přibližně 1,3 A, zatímco napětí Up se při-bližně lineárně mění od hodnoty 0,47 V do 1,37 V. V prů-běhu stabilizační fáze proud klesne na přibližně 0,6 A anapětí se stabilizuje na hodnotě, charakteristické pro ob-sah methanu, nižší než 0,76 V.

Po ukončení přívodu proudu se odporpo dvou sekundách navrátí na hodnotu, velmi blízkou hodno-tě počáteční. 18 - Tímto způsobem je možno dosáhnout následujících výhod: - pokles spotřeby proudu dvakrát nebo třikrát, - zkrácení doby zkoušky, - zvýšená kadence provedení zkoušky a - zvýšení^životnosti vlákna. Při praktickém provedení to znamená,že - pro snímače s platinovým vláknem, užívaných klasickýmzpůsobem se přivádí k vláknu proud s napětím 0,76 B aintenzitou 0,8 A celkem 4 s, spotřebovaná energie jetedy E = Vit = 2,4 Joulů a příkon P = E/t = 600 mW. - Pro snímače, pracující způsobem podle vynálezu procházívláknem proud 1,3 A po dobu 200 ms k jeho zahřátí nafunkční teplotu, načeš vlákno pracuje při stálá teplo-tě a odporu s napětím přibližně 0,7¾ V po dobu 100 ms. V průběhu vzestupu teploty je středníodpor 0,8 ohmů, protože se zvyšující se teplotou se lineár-ně zvyšuje také odpor. V průběhu fáze ee stálou teplotouje odpor 1,3 ohafU.

Spotřebuje se tedy následující množ-ství energie: - 19 - E = I2 tT + (V2/R2)t2

E = 0,8 x 1,3 x 1,3 x 0,19 + (0,76 χ O,76/l,3)x 0,1E = 300 mJ P - 75 mVZ (v případě provedení každé 4 sekundy). V případě, že se fáze teplotníhovzestupu provádí při intenzitě 2 A, trvá pouze 60 as aspotřeba elektrického proudu se v tomto případě sníží naE = 200 mJ a P = 50 mW.

Na obr. 6 a 7 je graficky znázorně-na. skutečnosti- že získaný signál je lineární při malém ob v sáhu výbušného plynu 0 až 3 %, což umožňuje využití zaří-zení jako explosimetru a zjednodušuje zpracování signálu. v

Tato opatření tedy umožňují rychlouregistraci na svorkách vlákna, at již detektoru nebo kom-penzátoru. Výstup zesilovače A, nastavený na hodnotu 0pro vzduch umožňuje měřit rozdíl mezi napětím na výstupuobou odporových prvků při průchodu spalitelného plynu.Kalibrační křivky je možno provést jakýmkoliv obvyklýmzpůsobem.

Na obr. 8 až 12 je znázorněno po-užití způsobu podle vynálezu pro předběžné zjištění a prokvantitativní detekci oxidovatelných plynů.

Jak je již znázorněno na obr. 4,zahřeje se vlákno k dosažení rovnovážného stavu v době 20 - mezi a tg» tento rovnovážný stav je pak udržován v časo-vém úseku t2 až tj.

Doba t2 - tn závisí na povaze vlákna,zejména na jeho geometrii a také na povaze plynu, který seúčastní tepelné výměny. v

Na obr. 8 je znázorněna odpověd sní-mače v mV jako funkce obsahu pěti plynů: methanu, propanu,butanu, ethylenu a vodíku, a to pro dvě extrémní podmínkyvlhkosti, pro suchý vzduch a pro vlhkost 86 ag 90 %.

Na obr. 9 je graficky znázorněna od-pověď snímače jako funkce obsahu.^plynu, vyjádřeného v pro-centech spodní hranice explozivity (DIE). Signál 760 mVodpovídá 54 % nebo 30 % LIE podle toho, zda explosivnímplynem je methan nebo ethylen. Chybu je možno napravitdvěma způsoby J - je možno kalibrovat zařízení na plyn, který má býtsledován, je však zapotřebí je znovu kalibrovat proměření jiného plynu, - je možno kalibrovat zařízení na plyn, pro nějž je snímačnejcitlivější (v uvedeném případě methan), avšak součas-ně se provádí opatření vzhledem k reálnému nebezpečí,které je spojeno s přítomností Jiných plynů, na něž jesnímač méně citlivý. - 21 -

Skutečnost, že doba do dosaženírovnovážného stavu snímače je velmi krátká je výhodnápro identifikací povahy plynu. Uživatel je tímto způsobemchráněn před skutečným nebezpečím explosivity plynu. Měření doby do dosažení rovnovážnéhostavu je možno provést klasickým způsobem.

Je také možno měřit rychlý poklesnapětí, charakteristický pro t2 elektronickým komparáto-rem, který aktivuje vstup do řídícího mikrosystému.

Na obr. 10 a 11 je znázorněn dobado dosažení rovnovážného stavu jako funkce obsahu pětirůzných plynů pro suchý a pro vlhký vzduch. Je zřejmé, žeje možno stanovit obsah každého z těchto plynů.

Na obr. 12 je znázorněn vztah mezidobou do dosažení rovnovážného stavu a odpovědí snímače,která je vyjádřena v procentech LIE pro různé plyny v su-chém a vlhkém vzduchu, je zřejmý malý vliv vlhkosti vzduchu.

Identifikace plynu se provádí měře-ním doby do dosažení rovnovážného stavu a měřením signáluv mV na svorkách vlákna, jak je graficky znázorněno naobr. 13. Obě hpdnoty jsou uvedeny na znázorněných křivkáchv případě, žě plyn spadá do skupiny plynů, zařazené doprogramu snímače. 22 -

Tento postup spočívá ve zpracováníinformací pomocí řídícího mikrosystému, který pak můžebýt spojen s číselným návěštím, které uvádí obsah plynua jeho povahy.

Uvedený systém může také ukládat dopaměti údaje, které byly uvedeny na obr. 12.

Programování řídícího ústrojí 4umožňuje uskutečňovat srovnávání obsahu plynů, jejichstanovení a také způsob, kterým je koncentrace signali-zována . . V tomto směru jsou možné nejrůznějšízpůsoby provedení, které může navrhnout každý odborník.

Také pokusné podmínky se mohou měnit v širokém rozmezí,a to pokud jde o teplotu a odpor vlákna.

Obecně je možno postup aplikovatna jakýkoliv snímač, pracující diskontinuálně při určitéteplotě.

Způsob podle vynálezu bude mít svépoužití v nejrůznějších oborech, v nichž se měří obsah plynů,přičemž má být signalizováno překročení jeho obsahu.

Způsob podle vynálezu je možno spojit také se zařízením pro plynovou chromatografii.

Claims (12)

1. - 23 - y1··—’! TJ "0 ZJ r- > O o < c:· CD c. έ > m < -< m t O CD LO O cr> 30

   PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob měření obsahu oxidova-telného plynu známé povahy v plynném prostředí, při němžse zahřívá elektrickým proudem odporový prvek s katalytic-kým povrchem, uloženým v ^omto plynném prostředí nebo cit-livý na změny koncenteace oxidovatelného plynu v plynném * prostředí, v němž je uložen, odečte se hodnota veličiny,representativní pro koncentraci stanovovaného plynu a ve-likost této koncentrace se odvodí ze vztahu, předem určené-ho odebíráním vzorků a kalibrací, vyznačující se tím, že sepři předem stanoveném pracovním období napájí odporový pr-vek podle cyklu, který má následující tři fáze| - v první fázi se nechá procházet odporovým prvkem proud,kterým se odporový prvek v předem stanoveném časovémúseku zahřeje na předepsanou teplotu, při níž katalytic-ký povrch odporového prvku katalyzuje spalování oxidova-telného plynu, - ve druhé fázi se po předem stanovenou dobu dále přivádík odporovému prvku elektrický proud s intenzitou, říze- ~nou ťak, že teplota odporového prvku je udžována nasvrchu uvedené předem určené hodnotě a po stabilizacinapětí Up na svorkách odporového prvku se odečte hodno-ta, representativní pro koncentraci oxidovatelného plynu, - 24 - přičemž příkon elektrického proudu v této druhé fázi jealespoň značně nižší než příkon při zahřívání a - ve třetí fázi se příkon elektrického proudu k odporovémuprvku sníží a prvek se nechá chladnout po určité klidovéobdobí.
2. 2. Způsob podle bodu 1, vyznačujícíse tím, že doba mezi jednotlivými zkouškami je nejvýš 4 s.
3. 3. Způsob podle bodu 2} vyznačujícíse tím, že společné trvání první a druhá fáze je nižší než300 ms.
4. 4. Způsob podle bodu 3, vyznačujícíse tím, že trvání první fáze je kratší než 200 ms.
5. 5. Způsob podle bodů 1 až 4, vyzna-čující se tím, že odporový prvek (2) je na bázi platiny a je sám katalyzátorem a teplota zahřátí je pro methan vrozmezí 570 až 1100 °C.
6. 6. Způsob podle bodu 5, vyznačující se tím, že se odporový prvek (2) zahřívá na teplotu 1000 °C.
7. 7. Způsob podle bodů 1 až 6, vyzna-čující se tím, že příkon při zahřívání je 1 až 3x vyššínež příkon ve druhé fázi. - 25 -
8. 8. Způsob podle bodů 1 až 7, vyzna-čující se tím, že v průběhu zahřívání je intenzita elek-trického proudu konstantní.
9. 9. Způsob podle bodů 1 až 8, vyzna-čující se tím, že se ve třetí fázi přeruší přívod proudu-r
10. 10. Způsob podle bodů 1 až 8, vyznáčující se tím, že teplota ve druhé fázi je k teplotě vetřetí fázi v poměru 1,1 až 4.
11. 11. Způsob podle bodů 1 až 10, vyzna-čující se tím, že veličinou, representativní pro koncentra-ci plynu je odpor odporového prvku.
12. 12. Způsob podle bodů 1 až 11, vy-značující se tím, že se povaha plynu určuje z doby do do-sažení tepelného rovnovážného stavu snímače a z předemstanovené korelace pro různý stupeň vlhkosti vzduchu arůzné plyny mezi dobou do dosažení tepelného rovnovážnéhostavu snímače a obsahu uvažovaného plynu.

    59 147/Ko i