RU1784902C

RU1784902C - Incandescent gas detector

Info

Publication number: RU1784902C
Application number: SU904818490A
Authority: RU
Inventors: Вадим Константинович Карасов; Евгений Брониславович Плавинский; Игорь Викторович Полянский
Original assignee: Особое проектно-конструкторское бюро Научно-производственного объединения "Черметавтоматика"
Priority date: 1990-04-23
Filing date: 1990-04-23
Publication date: 1992-12-30

Abstract

Область применени : газовый анализатор атмосферы на объектах метал лургической, химической и др. област х промышленности. Сущность изобретени : детектор содержит реакционную камеру, в которой размещены чувствительный и компенсационный термоэлементы, включенные соответственно в измерительную и компенсационную мостовые схемы с усилител ми , установленными между диагонал ми каждого моста. В каждой мостовой схеме установлен потенциометр, подвижные контакты электрически объединены и подключены к генератору переменного напр жени . Возникающий сигнал модул ции через усилители и детекторы поступает на дифференциальный усилитель, выходное напр жение которого несет информацию о концентрации измер емого вещества. Л ил. у 6Scope: gas analyzer of the atmosphere at objects of the metallurgical, chemical and other industries. SUMMARY OF THE INVENTION: The detector comprises a reaction chamber in which sensitive and compensation thermocouples are placed, included respectively in the measuring and compensation bridge circuits with amplifiers installed between the diagonals of each bridge. A potentiometer is installed in each bridge circuit, the movable contacts are electrically connected and connected to an alternating voltage generator. The resulting modulation signal through amplifiers and detectors is fed to a differential amplifier, the output voltage of which carries information on the concentration of the measured substance. L ill. at 6

Description

Изобретение относитс к аналитическому приборостроению и может быть использовано при разработке газоанализаторов, калориметров и систем контрол газовой атмосферы на объектах металлургической, химической, теплоэнергетической, нефтехимической и горной промышленности.The invention relates to analytical instrumentation and can be used in the development of gas analyzers, calorimeters and gas atmosphere control systems at the facilities of the metallurgical, chemical, heat power, petrochemical and mining industries.

Известен термохимический газоанализатор , содержащий две последовательно включенные в цепь питани мостовые схемы , у которых посто нные резисторы соответствующих плеч имеют одинаковые сопротивлени , усилитель авторегул тора, установленного в цепи питани мостовых схем, причем усилитель авторегул тора включен в измерительную диагональ измерительной мостовой схемы.A thermochemical gas analyzer is known, comprising two bridge circuits connected in series to the power circuit, in which the constant resistors of the respective arms have the same resistance, an amplifier of an autoregulator installed in the power circuit of the bridge circuits, the autoregulator amplifier being included in the measuring diagonal of the measuring bridge circuit.

Недостатком этого устройства вл етс низка точность при измерени х, так как измерительный и компенсационный мосты включены в цепь питани последовательно и при каталитическом горении На измерительном термоэлементе измерительный мост балансируетс за счет авторегулировани тока питани , при этом температуры измерительного и компенсационного термоэлементов приобретают различные значени ,а, следовательно, различна и теплоотдача , что ведет к снижению точности. . Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому вл етс термокаталитический детектор газа, содержащий реакционную камеру, в которой размещены чувствительный и компенсационный термоэлементы , две мостовые измерительныеThe disadvantage of this device is the low accuracy when measuring, since the measuring and compensation bridges are connected to the power circuit sequentially and during catalytic combustion. On the measuring thermocouple, the measuring bridge is balanced by automatically adjusting the supply current, while the temperatures of the measuring and compensation thermocouples acquire different values, and therefore, heat transfer is also different, which leads to a decrease in accuracy. . The closest in technical essence to the proposed one is a thermocatalytic gas detector containing a reaction chamber in which sensitive and compensating thermocouples, two bridge measuring

33

44

88

ЮYU

схемы, два усилител и регистратор, причем чувствительный и компенсационный термоэлементы включены соответственно в плечи мостовых измерительных схем, измерительные диагонали которых через усилители подсоединены к соответствующим диагонал м питани мостовых схем, а в одно плечо компенсационный мостовой измерительной схемы установлен переменный потенциометр .circuits, two amplifiers and a recorder, the sensitive and compensating thermocouples included respectively in the arms of the bridge measuring circuits, the measuring diagonals of which are connected through amplifiers to the corresponding diagonal power supply of the bridge circuits, and a variable potentiometer is installed in one arm of the compensating bridge measuring circuit.

Недостатком этого устройства вл етс низкие чувбтШе МЬЈть и точность.The disadvantage of this device is its low sensitivity and accuracy.

Целью изобретени вл етс повышение чувствительности и точности устройства . На чертеже приведена функциональна схема термокаталитического детектора газа .The aim of the invention is to increase the sensitivity and accuracy of the device. The drawing shows a functional diagram of a thermocatalytic gas detector.

Детектор содержит реакционную камеру 1, в которой размещены чувствительный термоэлемент (ЧТЭ) 2 и компенсационный термоэлемент (КТЭ) 3. ЧТЭ 2 включен в плечо измерительной мостовой схемы, состо щей из сопротивлений 4. 5 и потенциометра 6. КТЭ 3 включен в плечо компенсационной измерительной мостовой схемы, состо щей из сопротивлений 7, 8 и потенциометра 9. К измерительным диагонал м мостовых схем подсоединены усилители соответственно 10 и 11, выходы которых подсоединены к диагонал м пита- ни мостовых измерительных схем. Устройство содержит также усилители 12, 13 переменного тдка, два конденсатора 14,15, два детектора 16, 17, регистратор 18, дифференциальный усилитель (ДУ) 19 и генера- тор 20 переменного напр жени . Входы усилителей 12 и 13 через соответствующие конденсаторы 14 и 15 подсоединены в ЧТЭ 2 и КТЭ 3. Выходы усилителей 12 и 13 через детекторы 16 и 17 подсоединены к входам ДУ 19, к выходу которого подсоединен регистратор 18. Подвижные контакты потенциометров 6 и 9 объединены и подсоединены к генератору 20.The detector contains a reaction chamber 1, in which a sensitive thermocouple (CTF) 2 and a compensation thermocouple (CTF) 3 are placed. CTF 2 is included in the arm of the measuring bridge circuit, consisting of resistances 4. 5 and potentiometer 6. CTF 3 is included in the arm of the compensating measuring a bridge circuit consisting of resistances 7, 8 and a potentiometer 9. Amplifiers 10 and 11 are connected to the measuring diagonals of the bridge circuits, the outputs of which are connected to the supply diagonal of the bridge measuring circuits. The device also contains AC amplifiers 12, 13, two capacitors 14.15, two detectors 16, 17, a recorder 18, a differential amplifier (DU) 19 and an alternating voltage generator 20. The inputs of the amplifiers 12 and 13 through the corresponding capacitors 14 and 15 are connected to the CTFE 2 and CHP 3. The outputs of the amplifiers 12 and 13 through the detectors 16 and 17 are connected to the inputs of the remote control 19, the output of which is connected to the recorder 18. The movable contacts of the potentiometers 6 and 9 are combined and connected to the generator 20.

Устройство работает следующим обра- зом. Исследуема смесь, содержаща газ- носитель (воздух) и метан с концентрацией в пределах 0,1 - 4 об. %, пропускаетс через реакционную камеру 1. Параметры смеси: давление Р 80 Па, расход G 15 л/ч, температура 40°С поддерживаетс посто нными . Включаетс питание схемы, при этом в диагонал х мостовых измерительных схем, к которым подключены усилители 10, 11, по вл ютс сигналы разбаланса, в ре- зультате чего через усилители 10, 11 обеспечиваетс питание схемы. ЧТЭ 2 и КТЭ 3 начинают нагреватьс , что приводит к изменению их сопротивлени и уменьшению сигналов разбаланса. СбалансированныеThe device operates as follows. The mixture under study contains a carrier gas (air) and methane with a concentration in the range 0.1–4 vol. %, is passed through the reaction chamber 1. The mixture parameters: pressure P 80 Pa, flow rate G 15 l / h, temperature 40 ° C is kept constant. The circuit power is turned on, and unbalance signals appear in the diagonal of the bridge measurement circuits to which the amplifiers 10, 11 are connected, as a result of which the circuit is powered through the amplifiers 10, 11. CTFE 2 and CHP 3 begin to heat up, which leads to a change in their resistance and a decrease in unbalance signals. Balanced

мосты поддерживают напр жение на термоэлементах с точностью 0,01%, при этом термоэлементы приобретают температуру, определ емую номиналом резисторов 6, 9. Одновременно под действием выходного сигнала генератора 20 переменного напр жени синхронно и периодически измен етс сопротивление резисторов 6, 9, в результате чего так же синхронно и периодически измен етс температура термоэлементов . Величина выходного сигнала генератора 20 регулируетс так, чтобы колебани температуры термоэлементов находились в пределах 5 - 30% от значени температуры, определ емой номиналами резисторов б, 9. В результате этого на чувствительном и компенсационном термоэлементах падение напр жени представл ет собой модулированный сигнал. На входы усилителей 12,13, подключенных через конденсаторы к термоэлементам, поступает сигнал переменной составл ющей напр жени . После усилени и выпр млени сигналы в виде напр жений посто нного тока поступают на входы ДУ 19.the bridges maintain the voltage on the thermocouples with an accuracy of 0.01%, while the thermocouples acquire a temperature determined by the value of the resistors 6, 9. Simultaneously, under the action of the output signal of the alternator 20, the resistance of the resistors 6, 9 changes synchronously and periodically, resulting in whereby the temperature of thermocouples also changes synchronously and periodically. The output signal of the generator 20 is adjusted so that the temperature fluctuations of the thermocouples are within 5-30% of the temperature determined by the values of the resistors b, 9. As a result, the voltage drop on the sensitive and compensation thermocouples is a modulated signal. The inputs of amplifiers 12,13 connected through thermocouples to the capacitors receive a signal of a variable voltage component. After amplification and rectification, signals in the form of DC voltage are fed to the inputs of the remote control 19.

Если в исследуемой смеси отсутствует каталитически превращаема компонента, то на выходе ДУ 19 сигнал отсутствует, при наличии в смеси каталитически превращаемой компоненты на выходе усилител по вл етс сигнал, величина которого пропорциональна концентрации компоненты .If there is no catalytically convertible component in the test mixture, then there is no signal at the output of the DE 19; if there is a catalytically convertible component in the mixture, a signal appears at the amplifier output, the value of which is proportional to the concentration of the component.

Значение концентрации каталитически превращаемой компоненты определ етс из выражени The concentration of the catalytically converted component is determined from the expression

Сх - ANx2 + BNx + С,Cx - ANx2 + BNx + C,

где NX - значение выходного сигнала дифференциального усилител ;where NX is the value of the output signal of the differential amplifier;

А, В, С- коэффициенты пропорциональности .A, B, C are proportionality coefficients.

Коэффициенты А, В, С определ ютс при градуировке детектора путем пропускани через реакционную камеру граду- ировочных газовых смесей с известной концентрацией, соответствующей началу, середине и концу диапазона измерений.Coefficients A, B, C are determined when calibrating the detector by passing calibration gas mixtures with known concentration corresponding to the beginning, middle and end of the measuring range through the reaction chamber.

Claims

SUMMARY OF THE INVENTION A thermocatalytic gas detector comprising a reaction chamber in which sensitive and compensating thermocouples, two bridge measuring circuits, two amplifiers and a recorder are placed, the sensitive and compensating thermocouples being included respectively in the arms of the bridge measuring circuits, the measuring diagonals of which are connected through amplifiers to the corresponding diagonal m of power, and a variable potentiometer is installed in one shoulder of the compensation bridge measuring circuit, from ichayuschiys in that, in order to increase the sensitivity and accuracy of the device incorporated therein two AC amplifier, two capacitors, two detectors, a differential amplifier and an alternating voltage generator, amplifier inputs via capacitors connected respectively to chuvstvitel0

thermoelement and compensation thermoelements, the outputs of the AC amplifiers through the detectors are connected to the inputs of the differential amplifier, the output of which is connected to the recorder, an alternating potentiometer is installed in the arm of the measuring bridge circuit, the movable contact of which is connected to the movable contact of the potentiometer of the compensation bridge measuring circuit 1 and is connected to the generator alternating voltage.

/ t, /

VJL /

h, /

h