RU174188U1

RU174188U1 - ELECTRIC GAS ANALYZER

Info

Publication number: RU174188U1
Application number: RU2016150048U
Authority: RU
Inventors: Леонид Владимирович Илясов
Priority date: 2016-12-19
Filing date: 2016-12-19
Publication date: 2017-10-06

Abstract

Полезная модель относится к измерительной технике. Электретный анализатор содержит отрезок металлической трубки, в стенку которой вмонтирован штуцер. К одному из торцев трубки прикреплена металлическая гибкая мембрана, поверхность которой, обращенная во внутреннюю полость трубки, покрыта слоем электрета. На другом торце трубки, на изоляторе, установлен металлический дисковый электрод, поверхность которого параллельна поверхности металлической мембраны. Гибкая мембрана и электрод подключены к электронному усилителю, выход которого соединен с вольтметром. Газоанализатор содержит электроакустический преобразователь, вход которого подключен к выходу генератора электрических гармонических колебаний, а выход через звуковод подключен к штуцеру. Техническим результатом является создание электретного газоанализатора, способного с помощью минимального числа технических средств обеспечить контроль состава бинарных газовых сред. 1 ил.The utility model relates to measuring technique. The electret analyzer contains a piece of metal tube into the wall of which a fitting is mounted. A metal flexible membrane is attached to one of the ends of the tube, the surface of which, facing the internal cavity of the tube, is covered with a layer of electret. At the other end of the tube, on the insulator, a metal disk electrode is installed, the surface of which is parallel to the surface of the metal membrane. A flexible membrane and electrode are connected to an electronic amplifier, the output of which is connected to a voltmeter. The gas analyzer contains an electro-acoustic transducer, the input of which is connected to the output of the generator of electric harmonic oscillations, and the output through the sound guide is connected to the fitting. The technical result is the creation of an electret gas analyzer, capable of using a minimum number of technical means to provide control of the composition of binary gas environments. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к измерительной технике, а именно, к средствам определения состава бинарных газовых сред.The utility model relates to measuring technique, namely, to means for determining the composition of binary gas media.

В настоящее время известен акустический детектор для газов и паров (RU 33822 U1, 10.11.2003), характеризующийся тем, что он содержит отрезок трубы, в стенку которой вмонтирован штуцер, а также содержит миниатюрный электретный микрофон.At present, an acoustic detector for gases and vapors is known (RU 33822 U1, 11/10/2003), characterized in that it contains a length of pipe, a fitting is mounted in its wall, and also contains a miniature electret microphone.

Задачей и техническим результатом полезной модели является расширение арсенала средств для контроля состава бинарных газовых сред.The objective and technical result of the utility model is to expand the arsenal of tools for controlling the composition of binary gas media.

Поставленная задача и технический результат достигается тем, что электретный анализатор содержит отрезок металлической трубки, в стенку которой вмонтирован штуцер. К одному из торцев трубки прикреплена металлическая гибкая мембрана, поверхность которой, обращенная во внутреннюю полость трубки, покрыта слоем электрета. На другом торце трубки, на изоляторе, установлен металлический дисковый электрод, поверхность которого параллельна поверхности металлической мембраны. Гибкая мембрана и электрод подключены к электронному усилителю, выход которого соединен с вольтметром. Газоанализатор содержит электроакустический преобразователь, вход которого подключен к выходу генератора электрических гармонических колебаний, а выход через звуковод подключен к штуцеру.The task and technical result is achieved by the fact that the electret analyzer contains a piece of metal tube, into the wall of which a fitting is mounted. A metal flexible membrane is attached to one of the ends of the tube, the surface of which, facing the internal cavity of the tube, is covered with a layer of electret. At the other end of the tube, on the insulator, a metal disk electrode is installed, the surface of which is parallel to the surface of the metal membrane. A flexible membrane and electrode are connected to an electronic amplifier, the output of which is connected to a voltmeter. The gas analyzer contains an electro-acoustic transducer, the input of which is connected to the output of the generator of electric harmonic oscillations, and the output through the sound guide is connected to the fitting.

Такая конструкция обеспечивает возможность определения состава бинарных газовых сред за счет создания гармонических незатухающих колебаний мембраны, покрытой слоем электрета, относительно неподвижного электрода, возбуждаемых электроакустическим преобразователем, и измерения амплитуды этих колебаний, которые изменяются при изменении массы газа, присоединенной к внешней поверхности металлической мембраны.This design makes it possible to determine the composition of binary gas media by creating harmonic undamped oscillations of a membrane coated with an electret layer relative to a stationary electrode excited by an electro-acoustic transducer, and measuring the amplitudes of these vibrations, which change when the mass of gas attached to the outer surface of the metal membrane changes.

Схема электретного газоанализатора показана на фиг. 1.A diagram of an electret gas analyzer is shown in FIG. one.

Электретный газоанализатор содержит отрезок металлической трубки 1, в стенку 2 которой вмонтирован штуцер 3, причем к одному из торцев трубки 1 прикреплена металлическая гибкая мембрана 4, поверхность 5 которой, обращенная во внутреннюю полость 6 трубки 1, покрыта слоем электрета 7. На другом торце трубки 1, на изоляторе 8, установлен металлический дисковый электрод 9, поверхность которого параллельна поверхности металлической мембраны 4, при этом металлическая гибкая мембрана 4 и электрод 9 подключены к электронному усилителю 10, выход которого соединен с вольтметром 11. Кроме того, газоанализатор содержит электроакустический преобразователь 12, вход которого подключен к выходу генератора 13 электрических гармонических колебаний, а выход 14 через звуковод 15 подключен к штуцеру 3.The electret gas analyzer contains a segment of a metal tube 1, a fitting 3 is mounted in the wall 2, and a metal flexible membrane 4 is attached to one of the ends of the tube 1, the surface 5 of which is facing the inner cavity 6 of the tube 1, is covered with a layer of electret 7. On the other end of the tube 1, on the insulator 8, a metal disk electrode 9 is installed, the surface of which is parallel to the surface of the metal membrane 4, while the metal flexible membrane 4 and the electrode 9 are connected to an electronic amplifier 10, the output of which connected to a voltmeter 11. In addition, the gas analyzer contains an electro-acoustic transducer 12, the input of which is connected to the output of the generator 13 of electric harmonic vibrations, and the output 14 through the sound guide 15 is connected to the fitting 3.

Электретный газоанализатор работает следующим образом.Electret gas analyzer operates as follows.

С выхода генератора 13 электрических гармонических колебаний к электроакустическому преобразователю 12 поступает электрический сигнал, который преобразуется последним в звуковые колебания. Эти колебания по звуководу 15 поступают во внутреннюю полость 6 трубки 1 и под действием этих колебаний мембрана 4, а вместе с ней слой электрета 7, совершают периодические колебания, что вызывает гармонические электрические колебания напряжения между мембраной 4 и электродом 9. Эти колебания поступают на вход электронного усилителя 10, усиливаются и воспринимаются вольтметром 11. Таким образом, формируется начальный уровень сигнала на выходе газоанализатора. Этот уровень сигнала соответствует поступлению к мембране 4 некоторого газа постоянного состава, например, воздуха. Когда к мембране 4 поступает смесь воздуха с каким-нибудь другим газом, например, газом, имеющим большую плотность, амплитуда колебаний мембраны 4 уменьшается, так как увеличивается масса, присоединенного к мембране 4 газа, что вызывает уменьшение амплитуды колебаний напряжения на выходе электретного газоанализатора. Изменение амплитуды колебаний, таким образом, служит мерой плотности газовой среды, поступающей к мембране 4. При уменьшении плотности газа, поступающей к мембране 4, амплитуда колебаний увеличивается, так как уменьшается присоединенная к ней масса газа.From the output of the generator 13 of electric harmonic vibrations to the electro-acoustic transducer 12 receives an electrical signal, which is converted last into sound vibrations. These vibrations through the sound guide 15 enter the internal cavity 6 of the tube 1 and, under the influence of these vibrations, the membrane 4, and with it the electret layer 7, perform periodic oscillations, which causes harmonic electrical voltage fluctuations between the membrane 4 and the electrode 9. These vibrations are input electronic amplifier 10 are amplified and sensed by voltmeter 11. Thus, the initial signal level is formed at the output of the gas analyzer. This signal level corresponds to the flow to the membrane 4 of a certain gas of constant composition, for example, air. When a mixture of air with some other gas enters the membrane 4, for example, a gas having a higher density, the amplitude of the oscillations of the membrane 4 decreases, since the mass attached to the gas membrane 4 increases, which causes a decrease in the amplitude of the voltage fluctuations at the output of the electret gas analyzer. The change in the amplitude of the oscillations, thus, serves as a measure of the density of the gaseous medium entering the membrane 4. When the density of the gas entering the membrane 4 decreases, the amplitude of the oscillations increases, since the mass of gas attached to it decreases.

Экспериментальная проверка работы электретного газоанализатора осуществлялась с использованием электретного микрофона типа МКЭ-3 и малогабаритного телефона типа ТМ-2 А. Помимо названных элементов также использовались: электронный усилитель переменного тока типа У4-29, генератор электрических колебаний типа Г3-118, частота колебаний которого варьировалась в диапазоне 2-5 кГц.An experimental check of the operation of the electret gas analyzer was carried out using an electret microphone of the MKE-3 type and a small-sized telephone of the TM-2 A type. In addition to these elements, the following were also used: an electronic amplifier of current type U4-29, an electric oscillator of type G3-118, the oscillation frequency of which varied in the range of 2-5 kHz.

В результате проведенных исследований установлено, что чувствительность измерения концентрации, с помощью электретного газоанализатора, составляет 0,7 мВ/%об.As a result of the studies, it was found that the sensitivity of the concentration measurement using an electret gas analyzer is 0.7 mV /% vol.

Преимущество предполагаемого технического решения:The advantage of the proposed technical solution:

простота конструкции;simplicity of construction;

низкая стоимость.low cost.

Предложенный электретный газоанализатор может быть реализован на базе стандартных электретного микрофона и телефона, а также распространенных и дешевых средств электронной техники.The proposed electret gas analyzer can be implemented on the basis of standard electret microphone and telephone, as well as common and cheap electronic equipment.

Описанный в заявке электретный газоанализатор, способный измерять состав бинарных газовых сред, может найти применение в промышленном контроле концентрации диоксида углерода, а также в контроле этого параметра в замкнутых пространствах авиационной, космической технике, в подводных лодках, а также в медицине.The electret gas analyzer described in the application, capable of measuring the composition of binary gas media, can be used in industrial monitoring of carbon dioxide concentration, as well as in monitoring this parameter in confined spaces of aviation, space technology, in submarines, as well as in medicine.

Claims

An electret gas analyzer, comprising a piece of metal tube, a fitting is mounted on the wall, characterized in that a metal flexible membrane is attached to one of the ends of the tube, the surface of which is facing the internal cavity of the tube, is covered with a layer of electret, and a metal disk is installed on the other end of the tube an electrode whose surface is parallel to the surface of the metal membrane, while the flexible membrane and the electrode are connected to an electronic amplifier, the output of which is connected to a volt meter, in addition, the gas analyzer contains an electro-acoustic transducer, the input of which is connected to the output of the generator of electric harmonic oscillations, and the output through the sound guide is connected to the fitting.