RU2274855C1 - Method for analyzing gas mixtures (variants) and gas analyzer for its realization - Google Patents
Method for analyzing gas mixtures (variants) and gas analyzer for its realization Download PDFInfo
- Publication number
- RU2274855C1 RU2274855C1 RU2004123372/28A RU2004123372A RU2274855C1 RU 2274855 C1 RU2274855 C1 RU 2274855C1 RU 2004123372/28 A RU2004123372/28 A RU 2004123372/28A RU 2004123372 A RU2004123372 A RU 2004123372A RU 2274855 C1 RU2274855 C1 RU 2274855C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- measuring
- gas mixtures
- gas
- electrical signals
- values
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технике анализа состава газовых смесей и может быть использовано для определения количественного содержания различных газов в многокомпонентных газовых смесях различного известного состава, а также качественного состава и количественного содержания газов в смесях, состоящих из воздуха и одного дополнительного компонента.The invention relates to techniques for analyzing the composition of gas mixtures and can be used to determine the quantitative content of various gases in multicomponent gas mixtures of various known compositions, as well as the qualitative composition and quantitative content of gases in mixtures consisting of air and one additional component.
Известен способ анализа состава газовых смесей, который может быть использован и для смесей, состоящих из воздуха и одного дополнительного компонента, заключающийся в том, что отбираемую на анализ многокомпонентную газовую смесь пропускают через измерительные ячейки, измеряют при помощи установленного в каждой измерительной ячейке измерительного датчика значения электрические сигналы, определяют по совокупности измеренных электрических сигналов с использованием градуировочных функций, полученных на газовых смесях известного состава, качественный состав и значения концентраций компонентов газовой смеси (см. заявка GB №2288873, МПК 7 G 01 N 27/417, 1995). К недостаткам известного способа можно отнести его трудоемкость и сложность, обусловленные необходимостью использования для его реализации большого количества измерительных ячеек, а именно для каждого компонента газовой смеси, который может как присутствовать, так и отсутствовать в смеси, необходимо использование отдельной измерительной ячейки, а также недостаточную достоверность из-за возможной неоднородности отбираемой на анализ газовой смеси.A known method for analyzing the composition of gas mixtures, which can also be used for mixtures consisting of air and one additional component, is that the multicomponent gas mixture selected for analysis is passed through the measuring cells, measured using the values set in each measuring cell of the measuring sensor electrical signals, determined by the totality of the measured electrical signals using calibration functions obtained on gas mixtures of known composition va, qualitative composition and concentration of the component gas mixture (see. Application GB №2288873, IPC 7 G 01 N 27/417, 1995). The disadvantages of this method include its complexity and complexity, due to the need to use for its implementation of a large number of measuring cells, namely for each component of the gas mixture, which may or may not be present in the mixture, it is necessary to use a separate measuring cell, as well as insufficient reliability due to possible heterogeneity of the gas mixture selected for analysis.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению в части способа является способ анализа состава газовых смесей, который может быть использован и для смесей, состоящих из воздуха и одного дополнительного компонента, заключающийся в том, что отбираемые на анализ газовые смеси пропускают через измерительные ячейки, измеряют при помощи установленного в каждой измерительной ячейке измерительного датчика значения электрических сигналов, определяют по совокупности измеренных электрических сигналов с использованием градуировочных функций, полученных на газовых смесях известного состава, качественный состав и значения концентраций компонентов газовой смеси (см. патент РФ №2171468, МПК 7 G 01 N 27/12, 2001). К недостаткам известного также способа можно отнести его трудоемкость и сложность, обусловленные необходимостью использования для его реализации большого количества измерительных ячеек, а именно для каждого компонента газовой смеси, который может как присутствовать, так и отсутствовать в смеси, необходимо использование отдельной измерительной ячейки, а также недостаточную достоверность из-за возможной неоднородности отбираемой на анализ газовой смеси.The closest in technical essence to the proposed technical solution in terms of the method is a method for analyzing the composition of gas mixtures, which can be used for mixtures consisting of air and one additional component, which consists in the fact that the gas mixtures taken for analysis are passed through the measuring cells, measure using the values of electrical signals installed in each measuring cell of the measuring sensor, determine the totality of the measured electrical signals using vaniem calibration functions obtained on gas mixtures of known composition, the values of the qualitative composition and concentrations of the components of the gas mixture (see. Russian patent №2171468, IPC 7 G 01 N 27/12, 2001). The disadvantages of the known method can also be attributed to its complexity and complexity, due to the need to use for its implementation a large number of measuring cells, namely for each component of the gas mixture, which may or may not be present in the mixture, it is necessary to use a separate measuring cell, as well as insufficient reliability due to the possible heterogeneity of the gas mixture selected for analysis.
Известен газоанализатор для анализа состава газовых смесей, включающий измерительные ячейки с установленным в каждой их них измерительным датчиком, электронный блок обработки измеренных электрических сигналов и определения информативных параметров газовых смесей (см. заявка GB №2288873, МПК7 G 01 N 27/417, 1995). К недостаткам известного газоанализатора можно отнести его сложность, обусловленную необходимостью использования большого количества измерительных ячеек, а именно для каждого компонента газовой смеси, который может как присутствовать, так и отсутствовать в смеси, необходимо использование отдельной измерительной ячейки, а также недостаточную достоверность из-за возможной неоднородности отбираемой на анализ газовой смеси.A known gas analyzer for analyzing the composition of gas mixtures, including measuring cells with a measuring sensor installed in each of them, an electronic unit for processing the measured electrical signals and determining the informative parameters of gas mixtures (see application GB No. 2288873, IPC 7 G 01 N 27/417, 1995 ) The disadvantages of the known gas analyzer include its complexity, due to the need to use a large number of measuring cells, namely for each component of the gas mixture, which may or may not be present in the mixture, it is necessary to use a separate measuring cell, as well as insufficient reliability due to the possible heterogeneity sampled for analysis of the gas mixture.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению в части устройства является газоанализатор для анализа состава газовых смесей, включающий измерительные ячейки с установленными в каждой их них измерительным датчиком, электронный блок обработки измеренных электрических сигналов и определения информативных параметров газовых смесей (см. патент РФ №2171468, МПК7 G 01 N 27/12, 2001). К недостаткам известного газоанализатора можно отнести его сложность, обусловленную необходимостью использования большого количества измерительных ячеек, а именно для каждого компонента газовой смеси, который может как присутствовать, так и отсутствовать в смеси, необходимо использование отдельной измерительной ячейки, а также недостаточную достоверность из-за возможной неоднородности отбираемой на анализ газовой смеси.The closest in technical essence to the proposed technical solution in terms of the device is a gas analyzer for analyzing the composition of gas mixtures, including measuring cells with a measuring sensor installed in each of them, an electronic unit for processing measured electrical signals and determining informative parameters of gas mixtures (see RF patent No. 2171468, IPC 7 G 01 N 27/12, 2001). The disadvantages of the known gas analyzer include its complexity, due to the need to use a large number of measuring cells, namely for each component of the gas mixture, which may or may not be present in the mixture, it is necessary to use a separate measuring cell, as well as insufficient reliability due to the possible heterogeneity sampled for analysis of the gas mixture.
Предлагаемое изобретение направлено на решение задачи, состоящей как в части способа, так и устройства, в упрощении и уменьшении трудоемкости анализа состава газовых смесей, а также в повышении достоверности анализа.The present invention is aimed at solving the problem, consisting both in part of the method and device, in simplifying and reducing the complexity of the analysis of the composition of gas mixtures, as well as in increasing the reliability of the analysis.
Данная задача в части способа решается тем, что в способе анализа состава газовых смесей, заключающемся в том, что отбираемые на анализ газовые смеси пропускают через измерительные ячейки, измеряют при помощи установленного в каждой измерительной ячейке измерительного датчика значения электрических сигналов, определяют по совокупности измеренных электрических сигналов с использованием градуировочных функций, полученных на газовых смесях известного состава, значения концентраций компонентов газовой смеси, предложено, что осуществляют измерения электрических сигналов при использовании в каждой различной измерительной ячейке измерительного неселективного датчика различного физического принципа действия, имеющего линейную характеристику или нелинейную характеристику, линеаризуемую в области предполагаемого контроля величин электрических сигналов, у каждого из которых устранено влияние друг на друга по электрическим и пневматическим цепям, причем количество датчиков равно количеству компонентов газовой смеси, а значения концентраций компонентов газовых смесей определяют на основе заранее известных качественных составов газовых смесей по измеренным величинам электрических сигналов измерительных датчиков и определенных по градуировочным функциям чувствительностям измерительных датчиков относительно каждого конкретного компонента газовой смеси, как результат решения системы линейных уравнений, связывающих значения электрических сигналов, чувствительностей датчиков относительно конкретного компонента газовой смеси и концентраций, причем перед пропусканием газовых смесей в измерительные ячейки осуществляют их гомогенизацию.This problem in terms of the method is solved by the fact that in the method of analyzing the composition of gas mixtures, which consists in the fact that the gas mixtures taken for analysis are passed through the measuring cells, measured using the values of electrical signals installed in each measuring cell of the measuring sensor, determined by the totality of the measured electrical signals using calibration functions obtained on gas mixtures of known composition, the values of the concentrations of the components of the gas mixture, it is proposed that the implementation they measure electrical signals when using a different physical principle of operation with a linear characteristic or a non-linear characteristic linearized in the area of the supposed control of the values of electrical signals in each different measuring cell of a non-selective sensor, each of which eliminated the influence of each other through electric and pneumatic circuits, moreover, the number of sensors is equal to the number of components of the gas mixture, and the values of the concentrations of the components of the gas mixture it is determined on the basis of previously known qualitative compositions of gas mixtures from the measured values of the electrical signals of the measuring sensors and the sensitivities of the measuring sensors determined by the calibration functions for each specific component of the gas mixture, as a result of solving a system of linear equations that relate the values of the electrical signals, the sensitivities of the sensors relative to a particular gas component mixtures and concentrations, and before passing gas mixtures in measure Flax cells carry out their homogenization.
Также данная задача при анализе состава газовых смесей решается тем, что в способе, заключающемся в том, что отбираемые на анализ газовые смеси состоящие, из воздуха и одного дополнительного компонента, пропускают через измерительные ячейки, измеряют при помощи установленного в каждой измерительной ячейке измерительного датчика значения электрических сигналов, определяют по совокупности измеренных электрических сигналов с использованием градуировочных функций, полученных на газовых смесях известного состава, качественный состав газовых смесей и значения концентраций компонентов газовой смеси, предложено, что осуществляют измерения электрических сигналов при помощи двух измерительных ячеек, в каждой из которых используют измерительный неселективный датчик различного физического принципа действия, имеющий линейную характеристику или нелинейную характеристику, линеаризуемую в области предполагаемого контроля величин электрических сигналов, у каждого из которых устранено влияние друг на друга по электрическим и пневматическим цепям, определяют величины отношений значений измеренных электрических сигналов и по величинам этих отношений с использованием градуировочных функций, полученных на газовых смесях известного состава, определяют качественный состав газовых смесей, а значения концентраций определяют на основе качественного состава газовой смеси по измеренным величинам электрических сигналов и определенным по градуировочным функциям значениям чувствительностей измерительных датчиков относительно конкретных компонентов газовых смесей, причем перед пропусканием газовых смесей в измерительные ячейки осуществляют их гомогенизацию.Also, this problem in the analysis of the composition of gas mixtures is solved by the fact that in the method consisting in the fact that the gas mixtures taken for analysis consisting of air and one additional component are passed through the measuring cells, measured using the values set in each measuring cell of the measuring sensor electrical signals, determined by the totality of the measured electrical signals using calibration functions obtained on gas mixtures of known composition, the qualitative composition of ha of new mixtures and the values of the concentrations of the components of the gas mixture, it was proposed that electrical signals are measured using two measuring cells, each of which uses a non-selective measuring sensor with a different physical principle of operation, having a linear characteristic or non-linear characteristic linearized in the area of the supposed control of the values of electric signals , each of which eliminated the influence of each other through electric and pneumatic circuits, determine the ratio the values of the measured electric signals and the values of these relations using calibration functions obtained on gas mixtures of known composition, determine the qualitative composition of gas mixtures, and the concentrations are determined on the basis of the qualitative composition of the gas mixture from the measured values of electrical signals and the sensitivity values determined by the calibration functions measuring sensors relative to the specific components of the gas mixture, and before passing the gas mixture into and Measuring cell perform their homogenization.
В части устройства данная задача решается тем, что в газоанализаторе для реализации способа анализа состава газовых смесей, включающем измерительные ячейки с установленными в каждой их них измерительным датчиком, электронный блок обработки измеренных электрических сигналов и определения информативных параметров газовой смеси, предложено, что перед измерительными ячейками установлен гомогенизатор, а в каждой различной измерительной ячейке установлен измерительный неселективный датчик различного физического принципа действия, имеющий линейную характеристику или нелинейную характеристику, линеаризуемую в области предполагаемого контроля величин электрических сигналов, у каждого из которых устранено влияние друг на друга по электрическим и пневматическим цепям.In terms of the device, this problem is solved by the fact that in the gas analyzer to implement a method for analyzing the composition of gas mixtures, including measuring cells with a measuring sensor installed in each of them, an electronic unit for processing the measured electrical signals and determining informative parameters of the gas mixture, it is suggested that before the measuring cells a homogenizer is installed, and a measuring non-selective sensor of a different physical principle of operation is installed in each different measuring cell, I have a linear characteristic or a nonlinear characteristic linearized in the area of the supposed control of the values of electrical signals, each of which eliminated the influence of each other through electric and pneumatic circuits.
Осуществление измерения электрических сигналов (электрического тока, напряжения или электросопротивления) при использовании в каждой различной измерительной ячейке измерительного неселективного датчика различного физического принципа действия обусловлено тем, что чувствительность таких датчиков относительно каждого конкретного компонента газовой смеси также будет различной. То есть при одинаковых концентрациях определенного компонента газовой смеси на измерительных неселективных датчиках различного физического принципа действия величина измеренного электрического сигнала также будет различной, так как величина измеряемого, например, электрического напряжения при наличии трех датчиков и соответственно трех компонентов газовой смеси (без учета воздуха как газового компонента ввиду нейтральности датчиков по отношению к нему) определяется на каждом из них как:The measurement of electrical signals (electric current, voltage or electrical resistance) when using a different physical principle of operation in each different measuring cell of a non-selective sensor is due to the fact that the sensitivity of such sensors with respect to each specific component of the gas mixture will also be different. That is, at the same concentrations of a certain component of the gas mixture on measuring non-selective sensors of different physical principles of operation, the value of the measured electric signal will also be different, since the value of the measured, for example, electric voltage in the presence of three sensors and, accordingly, three components of the gas mixture (excluding air as gas component due to the neutrality of the sensors with respect to it) is defined on each of them as:
U'=a'C1+b'C2+d'C3 U '= a'C 1 + b'C 2 + d'C 3
U''=a''C1+b''C2+d''C3 U '' = a''C 1 + b``C 2 + d''C 3
U'''=a'''C1+b'''C2+d'''C3,U '''=a''' C 1 + b '''C 2 + d''' C 3 ,
где C1, C2, C3 - концентрации соответственно первого, второго и третьего компонентов; U - величина измеренного датчиком электрического напряжения; a, b, d - значения чувствительностей датчика на соответственно первый, второй и третий компонент. Количество верхних штрихов у U, a, b, d соответствует принадлежности этих параметров к датчику с соответствующим условным номером. Например, d''' является чувствительностью датчика с условным №3 на третий компонент, a U'' - величиной напряжения, измеренного датчиком с условным №2.where C 1 , C 2 , C 3 are the concentrations of the first, second and third components, respectively; U is the value of the voltage measured by the sensor; a, b, d - sensitivity values of the sensor on the first, second and third components, respectively. The number of upper strokes for U, a, b, d corresponds to the belonging of these parameters to the sensor with the corresponding conditional number. For example, d '''is the sensitivity of the sensor with conditional No. 3 to the third component, and U''is the value of the voltage measured by the sensor with conditional No. 2.
Как видно, число линейных уравнений равно количеству газовых компонентов C1, C2, С3, чем и обусловлена необходимость использования количества датчиков, по крайней мере, не меньшего количества компонентов, и на основе решения данной системы уравнений легко определяются значения концентраций каждого компонента. Значения чувствительностей каждого датчика на каждый конкретный компонент определяются предварительно и введены в виде градуировочных функций в память электронного блока обработки измеренных электрических сигналов и определения информативных параметров газовой смеси. Качественный состав газовой смеси известен заранее перед проведением анализа газовой смеси.As you can see, the number of linear equations is equal to the number of gas components C 1 , C 2 , C 3 , which necessitates the use of the number of sensors, at least not less than the number of components, and based on the solution of this system of equations, the concentrations of each component are easily determined. The sensitivity values of each sensor for each specific component are determined in advance and entered as calibration functions in the memory of the electronic unit for processing the measured electrical signals and determining the informative parameters of the gas mixture. The qualitative composition of the gas mixture is known in advance before analyzing the gas mixture.
При этом для решения данной системы уравнений необходимо, чтобы только количество уравнений или измеренных электрических сигналов было, по крайней мере, не менее числа компонентов, а качественные комбинации этих компонентов могут быть любыми, но естественно для компонентов, которые введены в градуировочные функции. Это и является преимуществом предлагаемого способа, который позволяет при использовании, например, трех датчиков определять концентрации самых различных трех компонентов в самых различных комбинациях, главное только, чтобы их количество было не более трех.Moreover, to solve this system of equations, it is necessary that only the number of equations or measured electrical signals be at least no less than the number of components, and qualitative combinations of these components can be any, but natural for components that are introduced into calibration functions. This is the advantage of the proposed method, which allows using, for example, three sensors to determine the concentrations of the most diverse three components in the most diverse combinations, the main thing is that their number should be no more than three.
Неселективными датчиками согласно общепринятой терминологии могут являться, например, термокаталитические, электрохимические без специальных селективных фильтров, полупроводниковый газовый сенсор, фотоионизационный детектор и т.п.Non-selective sensors according to generally accepted terminology can be, for example, thermocatalytic, electrochemical without special selective filters, a semiconductor gas sensor, a photoionization detector, etc.
Использование измерительных датчиков, имеющих линейную характеристику или нелинейную характеристику, линеаризуемую в области предполагаемого контроля величин электрических сигналов, у каждого из которых устранено влияние друг на друга по электрическим и пневматическим цепям, обусловлено тем, что только на основании измерения электрических сигналов (электрического тока, напряжения или электросопротивления) при помощи датчиков с такими характеристиками можно получить достоверные и воспроизводимые результаты, а представленная выше система уравнений имеет решение. При этом при определении значений чувствительностей датчиков на конкретные компоненты достаточно произвести только одно измерение.The use of measuring sensors having a linear characteristic or a non-linear characteristic linearized in the area of the supposed control of the values of electrical signals, each of which eliminated the influence of each other through electric and pneumatic circuits, is due to the fact that only on the basis of measuring electrical signals (electric current, voltage or electrical resistance) using sensors with these characteristics, you can get reliable and reproducible results, and the above YSTEM equations has a solution. In this case, when determining the sensitivity values of sensors for specific components, it is enough to make only one measurement.
Осуществление гомогенизации газовой смеси перед пропусканием в измерительные ячейки, а также использование гомогенизатора само по себе является известным техническим решением, обеспечивающим повышение достоверности анализа, и введено в формулу изобретения лишь в качестве отличительного от прототипа признака.The homogenization of the gas mixture before passing it into the measuring cells, as well as the use of a homogenizer, is in itself a well-known technical solution that provides an increase in the reliability of the analysis, and is introduced into the claims only as a hallmark distinctive from the prototype.
При анализе состава газовых смесей, состоящих из воздуха и одного дополнительного компонента, осуществление измерения электрических сигналов при помощи двух измерительных ячеек, в каждой из которых используют измерительный неселективный датчик различного физического принципа действия, имеющего линейную характеристику или нелинейную характеристику, линеаризуемую в области предполагаемого контроля величин электрических сигналов, у каждого из которых устранено влияние друг на друга по электрическим и пневматическим цепям, возможность определения качественного состава газовых смесей по величинам отношений значений измеренных электрических сигналов обусловлена следующими соображениями.When analyzing the composition of gas mixtures consisting of air and one additional component, the measurement of electrical signals using two measuring cells, each of which uses a non-selective measuring sensor with a different physical principle of operation, having a linear characteristic or a non-linear characteristic linearized in the area of the assumed control of values electrical signals, each of which eliminated the influence of each other through electric and pneumatic circuits, the possibility The determination of the qualitative composition of gas mixtures from the ratio of the values of the measured electrical signals is due to the following considerations.
Значения измеренных каждым датчиком электрических сигналов, например, напряжения определяется по следующим зависимостямThe values of the electrical signals measured by each sensor, for example, the voltage, are determined by the following relationships
U'=a'C1 U '= a'C 1
U''=a''C1 U '' = a''C 1
Отношение же значений напряжений на этих датчиках U'/U'' будет для определенного компонента газовой смеси постоянной величиной, равной величине отношения a'/a'' чувствительности одного датчика к чувствительности другого датчика относительно этого компонента, которая не зависит от его концентрации, что следует из представленных выше соотношений. Для каждого же различного компонента газовой смеси и величина отношения измеренных электрических напряжений также будет различной и независящей от концентрации. Учитывая представленные доводы, можно сделать вывод о том, что качественный состав газовой смеси, состоящей из воздуха и одного дополнительного компонента, однозначно определяется, конечно, с использованием предварительно полученных на смесях известного состава градуировочных функций по величине отношения измеренных напряжений датчиками различного физического принципа действия.The ratio of the voltage values at these sensors U '/ U' 'for a particular component of the gas mixture will be a constant value equal to the ratio a' / a '' of the sensitivity of one sensor to the sensitivity of another sensor relative to this component, which does not depend on its concentration, which follows from the above relations. For each different component of the gas mixture, the ratio of the measured electric voltages will also be different and independent of concentration. Considering the presented arguments, we can conclude that the qualitative composition of the gas mixture, consisting of air and one additional component, is uniquely determined, of course, using the calibration functions previously obtained on mixtures of known composition by the magnitude of the ratio of the measured voltages by sensors with different physical principles of operation.
В случае использования неселективных датчиков одинакового физического принципа действия величина отношения напряжений вообще не будет являться каким-либо информативным параметром.In the case of using non-selective sensors of the same physical principle of operation, the magnitude of the stress ratio will not be any informative parameter at all.
Значения же концентраций определяют на основе определенного, как показано выше, качественного состава газовой смеси по измеренным величинам электрических сигналов и определенным по градуировочным функциям значениям чувствительностей измерительных датчиков относительно конкретных компонентов газовых смесей, исходя из представленных выше зависимостей какConcentration values are determined on the basis of the qualitative composition of the gas mixture determined, as shown above, from the measured values of the electrical signals and the sensitivity values of the measuring sensors determined by the calibration functions relative to the specific components of the gas mixtures, based on the above dependencies as
На чертеже представлена блок-схема предлагаемого газоанализатора для анализа состава газовых смесей.The drawing shows a block diagram of the proposed gas analyzer for analyzing the composition of gas mixtures.
Газоанализатор включает гомогенизатор 1, измерительные ячейки 2 с установленными в каждой их них измерительным датчиком 3, причем каждой различной измерительной ячейке 2 установлен измерительный неселективный датчик 3 различного физического принципа действия, имеющий линейную характеристику или нелинейную характеристику, линеаризуемую в области предполагаемого контроля величин электрических сигналов, у каждого из которых устранено влияние друг на друга по электрическим и пневматическим цепям. Выходы измерительных датчиков соединены с электронным блоком 4 обработки измеренных напряжений и определения информативных параметров газовой смеси.The gas analyzer includes a homogenizer 1, measuring cells 2 with a measuring sensor 3 installed in each of them, and each different measuring cell 2 is equipped with a non-selective measuring sensor 3 of different physical principle of operation, having a linear characteristic or non-linear characteristic linearized in the area of the supposed control of the values of electrical signals, each of which eliminated the influence of each other through electric and pneumatic circuits. The outputs of the measuring sensors are connected to the electronic unit 4 for processing the measured voltages and determining the informative parameters of the gas mixture.
Электронный блок 4 обработки измеренных напряжений и определения информативных параметров газовой смеси представляет собой микропроцессорный блок, в память которого записаны градуировочные функции, полученные на газовых смесях известного состава, что является известным и широко используемым техническим решением в технике анализа состава многокомпонентных газовых смесей.The electronic unit 4 for processing the measured voltages and determining the informative parameters of the gas mixture is a microprocessor unit in the memory of which calibration functions obtained on gas mixtures of known composition are recorded, which is a well-known and widely used technical solution in the technique for analyzing the composition of multicomponent gas mixtures.
Предлагаемый способ анализа состава газовой смеси заранее известного состава с использованием предлагаемого газоанализатора осуществляется следующим образом.The proposed method for analyzing the composition of the gas mixture of a previously known composition using the proposed gas analyzer is as follows.
Предварительно для каждого из измерительных датчиков 3 определяются градуировочные функции, то есть определяется значения их чувствительности относительно каждого конкретного компонента газовой смеси, который предположительно может присутствовать в газовой смеси. Эти градуировочные функции вносятся в память электронного блока 4 обработки измеренных электрических сигналов и определения информативных параметров газовой смеси.Preliminarily, calibration functions are determined for each of the measuring sensors 3, that is, their sensitivity values are determined with respect to each specific component of the gas mixture, which can presumably be present in the gas mixture. These calibration functions are stored in the memory of the electronic unit 4 for processing the measured electrical signals and determining the informative parameters of the gas mixture.
Отбираемую на анализ многокомпонентную газовую смесь пропускают через гомогенизатор 1, а затем через измерительные ячейки 2 измеряют при помощи установленного в каждой измерительной ячейке 2 измерительного датчика 3 величину электрического сигнала на каждом датчике 3. Соответствующий сигнал от датчиков 3 в аналоговом или цифровом виде в зависимости от схемотехники датчика поступает в электронный блок 4 обработки измеренных электрических сигналов и определения информативных параметров газовой смеси, в котором на основе решения представленной выше системы линейных уравнений определяются значения концентраций компонентов. Значения чувствительностей каждого датчика относительно каждого конкретного компонента газовой смеси вводятся в эту систему уравнений из памяти электронного блока 4 обработки измеренных электрических сигналов и определения информативных параметров газовой смеси исходя из заранее известного качественного состава смеси.The multicomponent gas mixture sampled for analysis is passed through a homogenizer 1, and then, through the measuring cells 2, the value of the electric signal at each sensor 3 is installed in each measuring cell 2, the corresponding signal from the sensors 3 in analog or digital form depending on The sensor circuitry enters the electronic unit 4 for processing the measured electrical signals and determining the informative parameters of the gas mixture, in which, based on the solution, The above system of linear equations determines the concentrations of the components. The sensitivity values of each sensor relative to each specific component of the gas mixture are entered into this system of equations from the memory of the electronic unit 4 for processing the measured electrical signals and determine the informative parameters of the gas mixture based on a previously known qualitative composition of the mixture.
При анализе состава газовых смесей, состоящих из воздуха и одного дополнительного компонента, также предварительно для каждого из измерительных датчиков 3 определяются градуировочные функции, то есть определяются значения их чувствительности относительно каждого конкретного компонента газовой смеси, который предположительно может присутствовать в газовой смеси. Предварительно определяются и градуировочные функции, связывающие величины отношений измеренных значений электрических сигналов в различных измерительных датчиках 3, и качественный состав смеси.When analyzing the composition of gas mixtures consisting of air and one additional component, calibration functions are also preliminarily determined for each of the measuring sensors 3, i.e., their sensitivity values are determined with respect to each specific component of the gas mixture, which can presumably be present in the gas mixture. Pre-determined and calibration functions that relate the magnitude of the ratios of the measured values of electrical signals in various measuring sensors 3, and the qualitative composition of the mixture.
Отбираемую на анализ многокомпонентную газовую смесь пропускают через гомогенизатор 1, а затем через измерительные ячейки 2, измеряют при помощи установленного в каждой из двух измерительных ячеек 2 измерительного датчика 3 величину электрического сигнала на каждом датчике 3. Соответствующий сигнал от датчиков 3 в аналоговом или цифровом виде в зависимости от схемотехники датчика поступает в электронный блок 4 обработки измеренных электрических сигналов и определения информативных параметров газовой смеси, в котором по величинам отношений этих сигналов с использованием градуировочных функций, полученных на газовых смесях известного состава, определяется качественный состав газовой смеси. Значения концентраций компонентов газовой смеси определяют на основе определенного в блоке 4 качественного состава газовой смеси по измеренным величинам электрического напряжения измерительных датчиков 3 и чувствительности измерительных датчиков относительно каждого конкретного компонента газовой смеси. Эти значения концентраций вычисляются как величины отношений измеренного этим датчиком электрического напряжения к значениям чувствительности каждого датчика 3 относительно этого компонента.The multicomponent gas mixture sampled for analysis is passed through a homogenizer 1, and then through the measuring cells 2, and the electrical signal at each sensor 3 is measured using the sensor 3 installed in each of the two measuring cells 2. The corresponding signal from the sensors 3 is in analog or digital form depending on the circuitry of the sensor, it enters the electronic unit 4 for processing the measured electrical signals and determining the informative parameters of the gas mixture, in which the ratio Using these signals using calibration functions obtained on gas mixtures of known composition, the qualitative composition of the gas mixture is determined. The values of the concentrations of the components of the gas mixture are determined on the basis of the qualitative composition of the gas mixture determined in block 4 from the measured voltage values of the measurement sensors 3 and the sensitivity of the measurement sensors with respect to each specific component of the gas mixture. These concentration values are calculated as the ratio of the voltage measured by this sensor to the sensitivity values of each sensor 3 with respect to this component.
Дополнительно можно отметить, что все указанные выше градуировочные функции как чувствительностей датчиков, так и отношений чувствительностей могут быть внесены в память электронного блока 4 обработки измеренных электрических сигналов и определения информативных параметров газовой смеси, и одно и то же устройство может реализовывать описанные выше способы, что свидетельствует о том, что предлагаемое техническое решение представляет собой единый изобретательский замысел.Additionally, it can be noted that all the above calibration functions of both the sensor sensitivities and the sensitivity ratios can be stored in the memory of the electronic unit 4 for processing the measured electrical signals and determining the informative parameters of the gas mixture, and the same device can implement the methods described above, which indicates that the proposed technical solution is a single inventive concept.
Предлагаемое техническое решение позволяет достаточно просто с использованием небольшого количества измерительных датчиков произвести анализ газовых смесей, которые могут включать большое количество компонентов. Опытный образец, выполненный на основе предлагаемого технического решения, уже изготовлен и прошел пробные испытания, что подтверждает возможность реализации как предлагаемого способа, так и устройства с получением указанного выше технического результата.The proposed technical solution allows quite simply using a small number of measuring sensors to analyze gas mixtures, which may include a large number of components. A prototype made on the basis of the proposed technical solution has already been manufactured and passed trial tests, which confirms the possibility of implementing both the proposed method and the device to obtain the above technical result.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004123372/28A RU2274855C1 (en) | 2004-08-02 | 2004-08-02 | Method for analyzing gas mixtures (variants) and gas analyzer for its realization |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004123372/28A RU2274855C1 (en) | 2004-08-02 | 2004-08-02 | Method for analyzing gas mixtures (variants) and gas analyzer for its realization |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2274855C1 true RU2274855C1 (en) | 2006-04-20 |
Family
ID=36608163
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004123372/28A RU2274855C1 (en) | 2004-08-02 | 2004-08-02 | Method for analyzing gas mixtures (variants) and gas analyzer for its realization |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2274855C1 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2502065C1 (en) * | 2012-06-19 | 2013-12-20 | Юрий Николаевич Николаев | Method of analysis of gas mixture composition and gas analyser for its realisation |
| WO2014055947A1 (en) * | 2012-10-04 | 2014-04-10 | Rae Systems, Inc. | Interference compensated photoionization detector |
| RU2528273C1 (en) * | 2013-02-26 | 2014-09-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Method of analysis of multi-component gas medium of sealed containers with electronic instruments and device for its realisation |
| RU2530447C1 (en) * | 2013-05-31 | 2014-10-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Method of analysing multicomponent gaseous medium of sealed containers with electronic devices and apparatus therefor |
| RU2531061C1 (en) * | 2013-05-06 | 2014-10-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Method to analyse multi-component gas medium of sealed containers with electronic instruments and device for its realisation |
| RU2660287C1 (en) * | 2017-10-02 | 2018-07-05 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Multi-component gaseous medium in the airtight container state parameters control method |
-
2004
- 2004-08-02 RU RU2004123372/28A patent/RU2274855C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2502065C1 (en) * | 2012-06-19 | 2013-12-20 | Юрий Николаевич Николаев | Method of analysis of gas mixture composition and gas analyser for its realisation |
| WO2014055947A1 (en) * | 2012-10-04 | 2014-04-10 | Rae Systems, Inc. | Interference compensated photoionization detector |
| RU2528273C1 (en) * | 2013-02-26 | 2014-09-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Method of analysis of multi-component gas medium of sealed containers with electronic instruments and device for its realisation |
| RU2531061C1 (en) * | 2013-05-06 | 2014-10-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Method to analyse multi-component gas medium of sealed containers with electronic instruments and device for its realisation |
| RU2530447C1 (en) * | 2013-05-31 | 2014-10-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Method of analysing multicomponent gaseous medium of sealed containers with electronic devices and apparatus therefor |
| RU2660287C1 (en) * | 2017-10-02 | 2018-07-05 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Multi-component gaseous medium in the airtight container state parameters control method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20110197649A1 (en) | Self-calibrating gas sensor | |
| CN1918471B (en) | Electrochemical biosensor | |
| EP2202511A3 (en) | Quantitative analyzing method and quantitative analyzer using sensor | |
| JP2009075112A (en) | Analytical system for measuring analyte in body fluid | |
| EP3454037B1 (en) | Exhaust gas analysis device, exhaust gas analysis method and program for exhaust gas analysis device | |
| RU2274855C1 (en) | Method for analyzing gas mixtures (variants) and gas analyzer for its realization | |
| CN109358095B (en) | Quantitative measurement method and system for gas concentration of each component of mixed gas | |
| DE19734860C2 (en) | Method for the determination of oxidisable components in a gas mixture | |
| CN113252537B (en) | Sample analyzer and counting abnormity detection method thereof | |
| US20040050718A1 (en) | Method for analyzing a gas sample | |
| Cacciotti et al. | Innovative and easy-to-implement moisture monitoring system for brick units | |
| RU2460077C1 (en) | Method of determining concentration of gaseous components in gas-air mixture, corresponding to irritant odour action, and continuous monitoring multi-sensor gas analyser | |
| Sedlak et al. | Comments on use of exponential dilution flask in calibration of gas analyzers | |
| JPH0674933A (en) | Measuring method and measuring device for ferrous ion concentration in soil | |
| Fraga et al. | ROC-curve approach for determining the detection limit of a field chemical sensor | |
| RU2502065C1 (en) | Method of analysis of gas mixture composition and gas analyser for its realisation | |
| Biasioli et al. | Measuring odour emission and biofilter efficiency in composting plants by proton transfer reaction-mass spectrometry | |
| Buttner et al. | Compliance Measurements of Fuel Cell Electric Vehicle Exhaust | |
| Kang et al. | Potentiostatic pulse testing for assessment of early coating failure | |
| CN113218845B (en) | Sample analyzer and counting abnormity detection method thereof | |
| CN110678121B (en) | Analysis device for analyzing exhaled air | |
| RU2270439C2 (en) | Method for determining main component of gas | |
| JPS5825144A (en) | Method and apparatus for analyzing blood | |
| DE102006025800A1 (en) | Gas selectively detecting method for use in gas measuring device, involves interval-moderately aerating fan with gas mixture, which is tested, by using sensor, and using changes of resistance in levels of sensor for evaluating gas | |
| Vasile et al. | A dedicated data acquisition and monitors system for measuring the response times of gas sensors |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070803 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20080727 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080803 |