RU2608979C2 - Газоанализатор - Google Patents
Газоанализатор Download PDFInfo
- Publication number
- RU2608979C2 RU2608979C2 RU2015123066A RU2015123066A RU2608979C2 RU 2608979 C2 RU2608979 C2 RU 2608979C2 RU 2015123066 A RU2015123066 A RU 2015123066A RU 2015123066 A RU2015123066 A RU 2015123066A RU 2608979 C2 RU2608979 C2 RU 2608979C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- gas analyzer
- oxygen
- psec
- thermocouple
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/403—Cells and electrode assemblies
- G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
- G01N27/4067—Means for heating or controlling the temperature of the solid electrolyte
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
- G01N25/20—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity
- G01N25/22—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity on combustion or catalytic oxidation, e.g. of components of gas mixtures
- G01N25/44—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity on combustion or catalytic oxidation, e.g. of components of gas mixtures the heat developed being transferred to a fixed quantity of fluid
- G01N25/46—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity on combustion or catalytic oxidation, e.g. of components of gas mixtures the heat developed being transferred to a fixed quantity of fluid for investigating the composition of gas mixtures
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/403—Cells and electrode assemblies
- G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
- G01N27/407—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Immunology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в газоанализаторах при контроле инертных газов по кислороду. Предложено ввести дополнительную термопару в газоанализатор, использующий ПТЭЯ для измерения концентрации кислорода в инертных газах и азоте. Дополнительная термопара своим спаем установлена рядом с закругленной частью пробирки ПТЭЯ, а электрически соединена последовательно с термопарой, установленной по центру возле наружного электрода ПТЭЯ. Технический результат – устранение термоЭДС ПТЭЯ. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области аналитического приборостроения и может быть использовано в газоанализаторах при контроле инертных газов по кислороду и при проведении научно-исследовательских работ, связанных с разработкой технологий получения чистых газов.
Известен газоанализатор для определения кислорода масс-спектрометрическим способом (Вейнеров М.Л. и др. Автоматические газоанализаторы. Центральный институт научно-технической информации электротехнической промышленности и приборостроения, М., 1961 г.).
В датчике газоанализатора газ ионизируется. Образовавшиеся ионы разделяются по характерному для каждого из них отношению массы иона к его заряду, а затем поступают на коллектор и дают в его цепи ток, пропорциональный парциальному давлению кислорода.
Газоанализатор имеет ряд недостатков:
- сложное аппаратное оформление;
- узкий диапазон измерений.
Известен термомагнитный газоанализатор для определения концентраций кислорода в газах (Колеров Д.К. Газоанализаторы. Проблемы практической метрологии. Издательство стандартов, М., 1980 г.).
Способ основан на парамагнитных свойствах кислорода. Под действием магнитного поля возникает термомагнитная конвенция кислорода, содержащегося в анализируем потоке газа, пропускаемого через кольцевой газопровод. По диаметру газопровода имеется соединительный газоход, находящийся под действием магнитного поля. В газоходе устанавливается поток газа, интенсивность которого зависит от концентрации кислорода. Поток газа охлаждает платиновые проволоки, являющиеся плечами измерительного моста постоянного тока. Разбаланс моста регистрируется прибором, отградуированным по кислороду.
Газоанализатор имеет ряд недостатков:
- измерения выполняются в диапазоне макроконцентраций;
- сложное аппаратное оформление.
Известен серийно выпускаемый газоанализатор типа Флюорит (Пирог В.П. и др. Широкодиапазонный твердоэлектролитный газоанализатор кислорода. Приборы, №3, 2007 г., с. 23-26), предназначенный для измерения концентрации кислорода в инертных газах и азоте.
Газоанализатор имеет следующие технические характеристики:
- диапазон измерений, % 10-6…100;
- основная относительная погрешность в зависимости от измеряемой концентрации, % ±4; ±6; ±10.
В качестве чувствительного элемента используется потенциометрическая твердоэлектролитная ячейка (ПТЭЯ), работающая при температуре (634±2)°C.
Чувствительный элемент газоанализатора выполнен в виде пробирки из циркониевой керамики, обладающей при высокой температуре чисто кислородной проводимостью. Рабочей частью элемента является его донышко, на которое с обеих сторон методом вжигания нанесены пористые платиновые электроды. Рабочим электродом является его внутренний электрод, электрод сравнения - наружный. Токоотводы от электродов выполнены в виде платиновых дорожек. С наружной стороны чувствительный элемент омывается за счет естественной конвенции воздухом, который является сравнительной средой. Объемная концентрация кислорода в воздухе принимается равной 20.7%.
Сущность работы ячейки заключается в следующем. Если твердый электролит имеет на поверхности металлический электрод, то благодаря подвижности ионов кислорода, на границе металл - твердый электролит газовая фаза устанавливает равновесие по кислороду, которое характеризуется определенным электродным потенциалом. Величина этого потенциала будет зависеть от концентрации кислорода в газовой фазе. Так как потенциал кислорода непосредственно измерить невозможно, измеряют разность потенциалов двух электродов, один из которых является рабочим, а другой сравнительным.
Разность электродных потенциалов связана с концентрацией кислорода в анализируемом газе и сравнительной среде соотношением Нернста:
где Е - разность электродных потенциалов (ЭДС ячейки), В;
R - газовая постоянная Дж/моль⋅К;
Т - температура, К;
4⋅F=4⋅96500 - количество электричества, необходимого для переноса 1 моля кислорода, кл/моль;
Конструктивно газоанализатор состоит из двух блоков - блока измерений и датчика.
Блок измерений газоанализатора состоит из следующих узлов: преобразователя ЭДС ПТЭЯ в показания концентрации кислорода, терморегулятора, который предназначен для точного поддержания температуры электродов ПТЭЯ.
Датчик газоанализатора состоит из следующих узлов: нагревателя, ПТЭЯ с токоотводом, термопары, которая установлена по центру возле наружного электрода, входного и выходного штуцеров, предназначенных для подачи анализируемого газа.
Датчик и блок измерений газоанализатора соединены между собой межблочным кабелем.
Недостатком данного газоанализатора является схема поддержания температуры между внутренним и внешним электродами ПТЭЯ. В качестве датчика температуры используется термопара, которая своим спаем устанавливается рядом с центром наружного электрода ПТЭЯ. При такой установке термопары между наружным и внутренним электродами ПТЭЯ существует небольшой температурный градиент, что приводит к возникновению термоэлектродвижущей силы (ТЭДС).
Учитывая ТЭДС и содержание кислорода в сравнительной среде номинальная статическая характеристика преобразования принимает вид:
Где Ет - ТЭДС ПТЭЯ, В
Целью настоящего изобретения является устранение ТЭДС ПТЭЯ. Поставленная цель достигается тем, что в конструкцию датчика газоанализатора введена дополнительная термопара, которая своим спаем установлена рядом с закругленной частью пробирки, а электрически соединена последовательно с термопарой, которая установлена по центру возле наружного электрода ПТЭЯ, что позволяет увеличить зону точного поддержания необходимой температуры, и в эту зону попадают одновременно внешний и внутренний электроды, следовательно, температура электродов будет одинаковая, что необходимо для работоспособности газоанализатора по формуле (1), приведенной выше.
На фиг. 1 схематически изображен газоанализатор, использующий в качестве чувствительного элемента ПТЭЯ.
Конструктивно газоанализатор выполнен из двух блоков - блока измерений и датчика.
Блок измерений состоит из следующих узлов:
1. преобразователя ЭДС ПТЭЯ в показания концентрации кислорода;
2. терморегулятора, поддерживающего температуру ПТЭЯ.
Датчик газоанализатора состоит из следующих узлов:
3. нагревателя;
4. ПТЭЯ;
5. термопары, установленной рядом с закругленной частью пробирки ПТЭЯ;
6. термопары, установленной по центру возле наружного электрода ПТЭЯ;
7. входного и выходного штуцеров для подачи и отвода анализируемого газа;
8. электрический проводник внутреннего электрода ПТЭЯ;
9. электрический проводник внешнего электрода ПТЭЯ.
Датчик и блок измерений газоанализатора соединены между собой межблочным кабелем.
Газоанализатор, собранный по схеме, приведенной на фиг. 1, работает следующим образом: подают напряжение питания и выжидают прогрева ПТЭЯ до температуры (634±2)°C, а затем подают на штуцер «вход газа» анализируемый газ. ЭДС, возникающая между внутренним и внешним электродами ПТЭЯ, по проводникам и межблочному кабелю поступает в блок измерений, где с помощью преобразователя ЭДС ПТЭЯ, работающего по формуле (1), преобразуется в показания объемной доли кислорода в анализируемом газе.
Claims (1)
- Газоанализатор, состоящий из блока измерений и датчика, соединенных между собой межблочным кабелем, отличающийся тем, что с целью устранения термоЭДС ПТЭЯ в конструкцию датчика газоанализатора введена дополнительная термопара, которая своим спаем установлена рядом с закругленной частью пробирки ПТЭЯ, а электрически соединена последовательно с термопарой, установленной по центру возле наружного электрода ПТЭЯ.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015123066A RU2608979C2 (ru) | 2015-06-16 | 2015-06-16 | Газоанализатор |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015123066A RU2608979C2 (ru) | 2015-06-16 | 2015-06-16 | Газоанализатор |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2015123066A RU2015123066A (ru) | 2017-01-10 |
RU2608979C2 true RU2608979C2 (ru) | 2017-01-30 |
Family
ID=57955484
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015123066A RU2608979C2 (ru) | 2015-06-16 | 2015-06-16 | Газоанализатор |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2608979C2 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2745082C1 (ru) * | 2020-06-16 | 2021-03-19 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие ОКБА" (ООО "НПП ОКБА") | Газоанализатор |
RU2780308C1 (ru) * | 2021-08-17 | 2022-09-21 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие ОКБА" (ООО "НПП ОКБА") | Потенциометрическая твердоэлектролитная ячейка |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU894536A1 (ru) * | 1979-12-12 | 1981-12-30 | Центральный Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Черной Металлургии Им. И.Л.Бардина | Устройство дл измерени кислородного потенциала |
SU1142783A1 (ru) * | 1978-08-30 | 1985-02-28 | Феб Йункалор Дессау,Бетриб Лес Комбинат Феб Эав (Инопредприятие) | Устройство дл анализа газа с гальваническими чейками на твердом электролите |
US5585547A (en) * | 1994-01-06 | 1996-12-17 | Ssangyong Cement Industrial Co., Ltd. | Oxygen sensor probe for boiler |
RU51228U1 (ru) * | 2005-03-09 | 2006-01-27 | Открытое акционерное общество "Ангарское опытно-конструкторское бюро автоматики" | Датчик газоанализатора кислорода |
RU55143U1 (ru) * | 2005-07-06 | 2006-07-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Ангарское опытно-конструкторское бюро автоматики" | Кислородный датчик |
RU70581U1 (ru) * | 2006-11-07 | 2008-01-27 | Общество с ограниченной ответственностью "АНГАРСКОЕ-ОКБА" | Устройство для приготовления поверочных газовых смесей с заданным содержанием кислорода |
-
2015
- 2015-06-16 RU RU2015123066A patent/RU2608979C2/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1142783A1 (ru) * | 1978-08-30 | 1985-02-28 | Феб Йункалор Дессау,Бетриб Лес Комбинат Феб Эав (Инопредприятие) | Устройство дл анализа газа с гальваническими чейками на твердом электролите |
SU894536A1 (ru) * | 1979-12-12 | 1981-12-30 | Центральный Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Черной Металлургии Им. И.Л.Бардина | Устройство дл измерени кислородного потенциала |
US5585547A (en) * | 1994-01-06 | 1996-12-17 | Ssangyong Cement Industrial Co., Ltd. | Oxygen sensor probe for boiler |
RU51228U1 (ru) * | 2005-03-09 | 2006-01-27 | Открытое акционерное общество "Ангарское опытно-конструкторское бюро автоматики" | Датчик газоанализатора кислорода |
RU55143U1 (ru) * | 2005-07-06 | 2006-07-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Ангарское опытно-конструкторское бюро автоматики" | Кислородный датчик |
RU70581U1 (ru) * | 2006-11-07 | 2008-01-27 | Общество с ограниченной ответственностью "АНГАРСКОЕ-ОКБА" | Устройство для приготовления поверочных газовых смесей с заданным содержанием кислорода |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2745082C1 (ru) * | 2020-06-16 | 2021-03-19 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие ОКБА" (ООО "НПП ОКБА") | Газоанализатор |
RU2780308C1 (ru) * | 2021-08-17 | 2022-09-21 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие ОКБА" (ООО "НПП ОКБА") | Потенциометрическая твердоэлектролитная ячейка |
RU2796000C1 (ru) * | 2022-02-28 | 2023-05-16 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие ОКБА" (ООО "НПП ОКБА") | Газоанализатор |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2015123066A (ru) | 2017-01-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3791936A (en) | Method and apparatus for monitoring the total combustibles and oxygen content of a gas | |
US3598711A (en) | Electrochemical oxygen analyzer | |
CN105247355B (zh) | 用于测量气体混合物的气体组份的导热能力的装置 | |
Fan et al. | SOFC detector for portable gas chromatography: High-sensitivity detection of dissolved gases in transformer oil | |
CN111238672B (zh) | 一种基于磁显微法的超导带材动态温度测量方法 | |
Febrina et al. | Development of a simple CO2 sensor based on the thermal conductivity detection by a thermopile | |
EP0529295B1 (en) | Single-element thermal conductivity detector | |
RU2608979C2 (ru) | Газоанализатор | |
RU2171468C1 (ru) | Способ анализа состава газовых смесей и газоанализатор для его реализации | |
CN104122469B (zh) | 一种提高测量热电材料Seebeck系数精度的方法 | |
Xu et al. | Behaviour of a catalytic combustion methane gas sensor working on pulse mode | |
RU51228U1 (ru) | Датчик газоанализатора кислорода | |
RU2635711C1 (ru) | Устройство для измерения объемной доли и парциального давления кислорода в газах | |
RU2548614C1 (ru) | Способ определения коэффициента диффузии горючих газов в азоте | |
US20110094293A1 (en) | Oxygen Monitor | |
RU2745082C1 (ru) | Газоанализатор | |
CN110426423B (zh) | 一种检测氖气中单项常量杂质气体含量的装置 | |
Islam et al. | Moisture measurement of transformer oil using thin film capacitive sensor | |
RU2780308C1 (ru) | Потенциометрическая твердоэлектролитная ячейка | |
Aoki et al. | Development of an Analytical System Based on a Magneto-pneumatic Oxygen Analyzer for Atmospheric Oxygen Determination | |
RU2796000C1 (ru) | Газоанализатор | |
RU2633405C1 (ru) | Устройство для измерений теплопроводности | |
RU55143U1 (ru) | Кислородный датчик | |
RU197139U1 (ru) | Термохимический детектор газов | |
JPS6159252A (ja) | 湿度測定方法 |