RU213351U1 - Термохимический детектор газов - Google Patents
Термохимический детектор газов Download PDFInfo
- Publication number
- RU213351U1 RU213351U1 RU2022110853U RU2022110853U RU213351U1 RU 213351 U1 RU213351 U1 RU 213351U1 RU 2022110853 U RU2022110853 U RU 2022110853U RU 2022110853 U RU2022110853 U RU 2022110853U RU 213351 U1 RU213351 U1 RU 213351U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- measuring
- comparative
- pellistors
- flow chamber
- infrared photodiodes
- Prior art date
Links
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 claims abstract description 26
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 claims abstract description 5
- 230000003287 optical Effects 0.000 claims abstract description 5
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 19
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 11
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 abstract description 2
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 4
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 4
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium(0) Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000007084 catalytic combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000003570 air Substances 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic Effects 0.000 description 1
- 238000004587 chromatography analysis Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Полезная модель относится к аналитической технике, а именно к детекторам, используемым в газовой хроматографии и средствах контроля концентрации горючих газов в воздухе. Термохимический детектор газов, содержащий проточную камеру 1 с входным 2 и выходным 3 штуцерами, группы последовательно соединенных, размещенных на продольной оси 4 проточной камеры и чередующихся между собой измерительных пеллисторов 5 и сравнительных пеллисторов 6, при этом первым относительно входного штуцера 2 размещен измерительный пеллистор, стабилизированный источник электропитания 7 и тройник 8, подключенный к входному штуцеру. Детектор дополнительно содержит группы последовательно соединенных измерительных 9 и сравнительных 10 инфракрасных фотодиодов, количество которых в каждой группе равно количеству измерительных и сравнительных пеллисторов, а также резисторный делитель напряжения 11, к которому подключен вольтметр 12, причем измерительные и сравнительные инфракрасные фотодиоды встроены в стенки 13 проточной камеры 1 против соответствующих измерительных и сравнительных пеллисторов с возможностью обеспечения оптического контакта между поверхностями пеллисторов и элементами инфракрасных фотодиодов, чувствительными к электромагнитному излучению, при этом группы измерительных и сравнительных инфракрасных фотодиодов включены встречно и подключены к резисторному делителю напряжения 11. Техническим результатом полезной модели является повышение чувствительности. 1 ил.
Description
Полезная модель относится к аналитической технике, а именно к детекторам, используемым в газовой хроматографии и средствах контроля концентрации горючих газов в воздухе.
Известен термохимический детектор газов (Тарасевич В.Н. Металлические терморезисторные преобразователи горючих газов. Киев: Наукова думка. 1988. с. 198, табл. 30, верхний рисунок), содержащий проточную камеру, в которой размещена платиновая спираль, являющаяся каталитически активным чувствительным элементом. Эта спираль включена в неуравновешенный мост и нагревается его током до температуры 300-600°С. При попадании на платиновую спираль из потока анализируемого газа, протекающего через камеру, горючего вещества (газа или пара) последнее частично сгорает на спирали, что вызывает увеличение температуры спирали и ее электрического сопротивления. При этом возникает разбаланс электрического неуравновешенного моста, который несет информацию о концентрации горючего вещества в газовом потоке.
Недостатком такого детектора является то, что активность каталитической поверхности платиновой спирали заметно изменяется во времени. Это изменяет чувствительность детектора и требует его частой калибровки.
Наиболее близким по технической сущности является термохимический детектор газов (патент на полезную модель №184021 Термохимический детектор газов, Бюл. №29, 2018 / Илясов Л.В., Давыденков А.К.), содержащий проточную камеру с входным и выходным штуцерами, группы последовательно соединенных, размещенных на продольной оси проточной камеры и чередующихся между собой измерительных пеллисторов и сравнительных пеллисторов, при этом первым, относительно входного штуцера, размещен измерительный пеллистор, стабилизированный источник электропитания и тройник, подключенный к входному штуцеру.
Этот детектор за счет последовательного включения нескольких пеллисторов, обеспечивает большую чувствительность измерений концентраций горючих определяемых компонентов, чем детектора с одним чувствительным элементом.
Недостатком такого термохимического детектора является относительно низкая чувствительность.
Проблемой полезной модели является увеличение чувствительности термохимического детектирования газов.
Техническим результатом полезной модели является создание термохимического детектора, обладающего большей чувствительностью, чем известные термохимические детекторы газов.
Технический результат достигается тем, что термохимический детектор газов, содержащий проточную камеру с входным и выходным штуцерами, группы последовательно соединенных, размещенных на продольной оси проточной камеры и чередующихся между собой измерительных пеллисторов и сравнительных пеллисторов, при этом первым, относительно входного штуцера размещен измерительный пеллистор, стабилизированный источник электропитания и тройник, подключенный к входному штуцеру, согласно полезной модели детектор дополнительно содержит группы, последовательно соединенных, измерительных и сравнительных инфракрасных фотодиодов, количество которых в каждой группе равно количеству измерительных и сравнительных пеллисторов, а также резисторный делитель напряжения, к которому подключен вольтметр, причем измерительные и сравнительные инфракрасные фотодиоды встроены в стенки проточной камеры против соответствующих измерительных и сравнительных пеллисторов с возможностью обеспечения оптического контакта между поверхностями пеллисторов и элементами инфракрасных фотодиодов, чувствительными к электромагнитному излучению, при этом группы измерительных и сравнительных инфракрасных фотодиодов включены встречно и подключены к резисторному делителю напряжения.
Такая конструкция термохимического детектора газов обеспечивает поступление инфракрасного излучения, возникающего при каталитическом сгорании компонентов на пеллисторах, так как поверхности пеллисторов находятся в оптическом контакте с элементами инфракрасных диодов, чувствительными к электромагнитному излучению, а измерение инфракрасного излучения обеспечивает большую чувствительность к изменениям излучения пеллисторов, чем к изменению их электрического сопротивления.
По сравнению с прототипом такая конструкция имеет отличительную особенность в совокупности элементов и их взаимном расположении.
Схема термохимического детектора газов показана на фиг. 1.
Термохимический детектор газов содержит проточную камеру 1 с входным 2 и выходным 3 штуцерами, группы последовательно соединенных, размещенных на продольной оси 4 проточной камеры и чередующихся между собой измерительных пеллисторов 5 и сравнительных пеллисторов 6, при этом первым, относительно входного штуцера, размещен измерительный пеллистор, стабилизированный источник электропитания 7 и тройник 8, подключенный к входному штуцеру 2. Детектор дополнительно содержит группы, последовательно соединенных измерительных 9 и сравнительных 10 инфракрасных фотодиодов, количество которых в каждой группе равно количеству измерительных и сравнительных пеллисторов, а также резисторный делитель напряжения 11, к которому подключен вольтметр 12, причем измерительные и сравнительные инфракрасные фотодиоды встроены в стенки 13 проточной камеры против соответствующих измерительных и сравнительных пеллисторов с возможностью обеспечения оптического контакта между поверхностями пеллисторов и элементами инфракрасных фотодиодов, чувствительными к электромагнитному излучению, при этом группы измерительных и сравнительных инфракрасных фотодиодов включены встречно и подключены к резисторному делителю напряжения.
Все измерительные и сравнительные пеллисторы соединены последовательно и подключены к стабилизированному источнику питания 7. Причем все элементы детектора размещены в корпусе 14.
Термохимический детектор газов работает следующим образом. Все пеллисторы нагреваются с помощью стабилизированного источника питания 7. Газ-носитель с разделенными в хроматографической колонке компонентами поступают к одному из входных штуцеров тройника 8. В другой штуцер этого тройника с постоянным объемным расходом поступает воздух. Подача вспомогательного потока воздуха необходима в тех случаях, когда в хроматографической колонке используется в качестве газа-носителя азот или гелий. Воздух обеспечивает возможность сгорания компонентов, выходящих из хроматографической колонки. Образовавшаяся в тройнике 8 газовая смесь с очередным детектированным компонентом поступают в проточную камеру 1. На каждом каталитически активном пеллисторе 5 при наличии воздуха происходит частичное сгорание компонента. Причем, как показали проведенные исследования, при использовании пяти пеллисторов, нагретых до температуры 300-400°С, практически полностью сгорает даже такой трудноокисляемый компонент, как метан. При каталитическом сгорании горючих компонентов на всех измерительных пеллисторах 5, их температура увеличивается, следовательно, увеличиваются возникающие при этом инфракрасные излучения. Потоки инфракрасных излучений поступают в измерительные инфракрасные диоды 9. При этом потоки инфракрасного излучения сравнительных пеллисторов 6 остаются практически постоянными. Сигналы всех измерительных 5 и сравнительных 6 пеллисторов, соответственно суммируются и подаются на резистивный делитель напряжения 11, с которого сигнал поступает на вольтметр 12.
Экспериментально установлены режимные параметры термохимического детектора:
ток через последовательно соединенные пеллисторы - 165 мА;
расход газа-носителя (азот или гелий) - 20-40 мл/мин;
расход воздуха - 60-120 мл/мин;
порог чувствительности при газе-носителе - гелий 1⋅10-4 об.%;
порог чувствительности при газе-носителе - воздух 0,5⋅10-4 об.%.
Преимущества предлагаемого технического решения:
генераторный выходной сигнал;
чувствительность на порядок больше, чем чувствительность детектора, принятого за прототип;
возможность функционирования практически на всех применяемых газах-носителях (азот, гелий, воздух).
Предлагаемый термохимический детектор может быть реализован на базе выпускаемых промышленностью пеллисторах, инфракрасных диодах и распространенной электронной аппаратуре.
Детектор может найти широкое применение в количественном лабораторном и промышленном хроматографическом анализе, а также в средствах контроля взрывоопасных концентраций горючих газов.
Claims (1)
- Термохимический детектор газов, содержащий проточную камеру с входным и выходным штуцерами, группы последовательно соединенных, размещенных на продольной оси проточной камеры и чередующихся между собой измерительных пеллисторов и сравнительных пеллисторов, при этом первым, относительно входного штуцера, размещен измерительный пеллистор, стабилизированный источник электропитания и тройник, подключенный к входному штуцеру, отличающийся тем, что детектор дополнительно содержит группы последовательно соединенных, измерительных и сравнительных инфракрасных фотодиодов, количество которых в каждой группе равно количеству измерительных и сравнительных пеллисторов, а также резисторный делитель напряжения, к которому подключен вольтметр, причем измерительные и сравнительные инфракрасные фотодиоды встроены в стенки проточной камеры против соответствующих измерительных и сравнительных пеллисторов с возможностью обеспечения оптического контакта между поверхностями пеллисторов и элементами инфракрасных фотодиодов, чувствительными к электромагнитному излучению, при этом группы измерительных и сравнительных инфракрасных фотодиодов включены встречно и подключены к резисторному делителю напряжения.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU213351U1 true RU213351U1 (ru) | 2022-09-07 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5019517A (en) * | 1988-04-15 | 1991-05-28 | Coulson Dale M | System, detector and method for trace gases |
EP1160567A3 (en) * | 2000-04-17 | 2004-01-21 | Valtion Teknillinen Tutkimuskeskus | Sensor and method for measuring gas concentrations |
US20170138912A1 (en) * | 2015-11-13 | 2017-05-18 | Joseph John Zakzeski | Gas chromatograph and methods for using air as a carrier gas |
RU184021U1 (ru) * | 2018-07-31 | 2018-10-11 | Леонид Владимирович Илясов | Термохимический детектор газов |
RU196305U1 (ru) * | 2019-12-19 | 2020-02-25 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверской государственный технический университет" | Термохимический газоанализатор |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5019517A (en) * | 1988-04-15 | 1991-05-28 | Coulson Dale M | System, detector and method for trace gases |
EP1160567A3 (en) * | 2000-04-17 | 2004-01-21 | Valtion Teknillinen Tutkimuskeskus | Sensor and method for measuring gas concentrations |
US20170138912A1 (en) * | 2015-11-13 | 2017-05-18 | Joseph John Zakzeski | Gas chromatograph and methods for using air as a carrier gas |
RU184021U1 (ru) * | 2018-07-31 | 2018-10-11 | Леонид Владимирович Илясов | Термохимический детектор газов |
RU196305U1 (ru) * | 2019-12-19 | 2020-02-25 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверской государственный технический университет" | Термохимический газоанализатор |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Andreatch et al. | Continuous trace hydrocarbon analysis by flame ionization | |
Bott et al. | The use of multisensor systems in monitoring hazardous atmospheres | |
CN105911158B (zh) | 一种测定天然气中硫化物总含量的气相色谱仪及检测方法 | |
US3027241A (en) | Air pollution measurement | |
RU213351U1 (ru) | Термохимический детектор газов | |
RU2125262C1 (ru) | Способ определения теплотворной способности горючего газа, способ определения индекса воббе природного газа и устройства для осуществления способов | |
US3366456A (en) | Analysis employing a hydrogen flame ionization detector | |
RU196334U1 (ru) | Ионизационный термохимический детектор газов | |
US2901329A (en) | Combustibles detector for gas chromatography | |
RU184021U1 (ru) | Термохимический детектор газов | |
RU196305U1 (ru) | Термохимический газоанализатор | |
CN110376324A (zh) | 利用氢火焰离子化检测器测定氧浓度的方法及气相色谱仪 | |
Hudson et al. | Flame infrared emission detector for gas chromatography | |
RU102261U1 (ru) | Термохимический детектор | |
CN210720291U (zh) | 利用氢火焰离子化检测器测定氧浓度的气相色谱仪 | |
Ivanov et al. | Development of an Approach to Increase Hydrogen Measurement Selectivity. | |
GB1584830A (en) | Apparatus and method for measuring the amounts of oxygen and combustibles in a gaseous sample | |
RU197139U1 (ru) | Термохимический детектор газов | |
Kondrat’Eva et al. | Comparative study of gas-analyzing systems designed for continuous monitoring of TPP emissions | |
West | Modification of a 30 MHz plasma torch for gas analysis and comparison with a 2450 MHz plasma | |
EP0275936A2 (en) | Organic fluid detection apparatus | |
RU213294U1 (ru) | Полупроводниковый преобразователь концентрации газов | |
RU102262U1 (ru) | Термохимический детектор для газовой хроматографии | |
RU2571454C1 (ru) | Термохимический детектор для газовой хроматографии | |
RU204428U1 (ru) | Инфракрасный термохимический детектор газов |