SU1485117A1 - Method for analysis of gas mixtures - Google Patents

Method for analysis of gas mixtures Download PDF

Info

Publication number
SU1485117A1
SU1485117A1 SU874283686A SU4283686A SU1485117A1 SU 1485117 A1 SU1485117 A1 SU 1485117A1 SU 874283686 A SU874283686 A SU 874283686A SU 4283686 A SU4283686 A SU 4283686A SU 1485117 A1 SU1485117 A1 SU 1485117A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
sensor
temperature
pressure
signal
value
Prior art date
Application number
SU874283686A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Viktor S Dvas
Nikolaj A Davydov
Vladimir M Konstantinov
Aleksandr V Pak
Original Assignee
Sp K B Analit Priborostr
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sp K B Analit Priborostr filed Critical Sp K B Analit Priborostr
Priority to SU874283686A priority Critical patent/SU1485117A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1485117A1 publication Critical patent/SU1485117A1/en

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Description

Изобретение относится к газовому анализу и может быть использовано при контроле состава газовых сред, преимущественно в бароИзобретение относится к газовому анализатору и может быть использовано при контроле состава газовых сред преимущественно в барокомплексах и других обитаемых объектах акванавтики.The invention relates to gas analysis and can be used to control the composition of gaseous media, mainly in baroz.The invention relates to a gas analyzer and can be used to control the composition of gaseous media mainly in barocomplexes and other inhabited aquanawtic objects.

II

Целью изобретения является повышение точности анализа в заданных диапазонах изменения температуры и давления.The aim of the invention is to improve the accuracy of the analysis in the specified ranges of temperature and pressure.

На фиг. 1 представлены температурные зависимости выходного сигнала термокондуктометрического датчика от температуры ύ; на фиг. 2 барометрические зависимости сигнала Ц, от давления датчика Р.FIG. Figure 1 shows the temperature dependences of the output signal of the thermoconductometric sensor on temperature ύ; in fig. 2 barometric signal C, pressure sensor P.

22

комплексах и других объектах акванавтики. Цель изобретения - повышение точности при определении состава газовой смеси термокондуктометрическим методом в широком диапазоне давлений. При анализе предварительно определяют константы термокондуктометрического датчика - нормированную градуировочную характеристику и коэффициент ее нелинейности, температурную и барометрическую зависимости выходного сигнала Датчика. Синхронно с выходным сигналом датчика регистрируют сигналы датчиков температуры и давления. Определяют объемное содержание измеряемого компонента с использованием предварительно определенных констант путем преобразований. 2 ил.complexes and other objects of aquanautics. The purpose of the invention is to improve the accuracy in determining the composition of the gas mixture thermoconduction method in a wide range of pressures. In the analysis, the thermoconductometric sensor constants are pre-determined - the normalized calibration characteristic and its nonlinearity coefficient, temperature and barometric dependence of the output signal of the Sensor. Signals of temperature and pressure sensors are recorded synchronously with the sensor output signal. The volumetric content of the measured component is determined using predetermined constants by means of transformations. 2 Il.

Предварительно определяют константы термокондуктометрического датчика, с помощью которого реализуется способ. Для этого осуществляют следующие операции.Pre-determine the constants of the thermoconductometric sensor, with which the method is implemented. To do this, carry out the following operations.

Поддерживая температуру С и давление Р поверочных газовых смесей (ПГС) равными соответственно нижним значениям заданных диапазонов измерения температуры Сн и давления Рч и пропуская через сравнительные чувствительные элементы (ЧЭ) датчика эталонный газ с объемным содержанием измеряемого компонента, равным верхнему пределу измерения С8, пропускают через рабочие ЧЭ датчика последовательно набор ПГС, в которыхMaintaining temperature C and pressure P of test gas mixtures (CBC) equal respectively to the lower values of the set ranges of measuring temperature C n and pressure P h and passing the reference gas through the comparative sensitive elements (SE) of the sensor with a volume content of the measured component equal to the upper limit of the C 8 measurement , they pass through a set of ASGs through the working CEs of the sensor, in which

ЗЦ. .,,1485117 А1WZ. . ,, 1485117 A1

33

14851171485117

4four

объемное содержание измеряемого компонента С последовательно возрастает в пределах Сн < С < , где С„ - нижний предел измерения. Регистрируя на каждой из ПГС соответствующее установившееся значение сигнала, датчика и,(С), определяют нормированную градуировочную характеристику датчикаthe volumetric content of the measured component C is consistently increasing within С n <С <, where С „is the lower limit of measurement. By registering on each of the ASGs the corresponding steady-state value of the signal, sensor and, (C), determine the normalized calibration characteristic of the sensor

£(с)£ (c)

= Μθ„- Сд) и, (с,- с„) ’ = Μθ „- С d) и, (с, - с„) '

используя которую определяют, например, графоаналитически коэффициент ее нелинейности Ь по формулеusing which one determines, for example, graph-analytically, the coefficient of its nonlinearity b by the formula

10ten

1515

£(Сй) _ 2£ (C th ) _ 2

£(Сср)£ (SSR)

(ABOUT

2020

где С<where c <

Помещают датчик в термостат. Пропуская через рабочие ЧЭ датчика ПГС с объемным содержанием измеряемого компонента Сср при давлении Р^·, изменяют температуру датчика и ПГС в диапазоне от нижнего £„ до верхнего £в заданных пределов диапазонов изменения температуры, регистрируя при дискретных установившихся значениях температуры £ в диапазоне £ $ г. <. £в соответствующие значенияPlace the sensor in a thermostat. Passing through the working ChE sensor ASG from volumetric content of the measured component C av at a pressure P ^ ·, change the sensor temperature and ASG in the range from the lower £ "to the upper £ in predetermined limits the temperature change range by registering at discrete steady temperatures £ ranging £ $ g. <. £ to appropriate values

выходного сигнала датчика (£, (¾). ' Используя найденную температурную зависимость ϋ(£, Ссг) выходного сиг.нала датчика, определяют, например, графоаналитически значения первой и второй производных этой зависимости при температуре £н.sensor output signal (£, (¾). 'Using the temperature dependence ϋ (£, C cr ) found on the output signal of the sensor, for example, the values of the first and second derivatives of this dependence are determined graphically and analytically at a temperature £ n .

Помещают датчик в термобарокамеру. Пропуская через рабочие ЧЭ при температуре £н ПГС с объемным содержанием измеряемого компонента, равным С„, повышают ступенями в диапазоне Рн < Р < Рв давление ПГС в барокамере и, следовательно, в ампулах рабочих ЧЭ путем напуска в термобарокамеру ПГС из баллона под давлением. При каждом установившемся значении давления Р регистрируют соответствующее значение выходного сигнала датчика ΙΤ (Р, С„), после чего, используя найденную барометрическую зависимость Ц. (Р, С„) выходного сигнала датчика, определяют, например, графоаналитически значение первойPlace the sensor in a thermobaric chamber. Passing through the working cells at a temperature £ n PGS with a volumetric content of the measured component equal to С „, is increased in steps in the range Р n <Р <Р to the pressure of the PGS in the pressure chamber and, therefore, in the ampoules of the workers SE by letting in the PGS temperature chamber from the cylinder under pressure. At each steady-state value of pressure P, the corresponding value of the output signal of the sensor ΙΤ (P, C „) is recorded, after which, using the found barometric dependence C. (P, C„) of the output signal of the sensor, the value of the first is determined graphically and analytically.

2525

3535

4040

4545

5050

5555

30thirty

производной этой зависимости при давлении Р„ . Производя далее аналогичные операции при пропускании через рабочие ЧЭ ПГС с содержанием измеряемого компонента, равным Се, определяют значение первой производной зависимости II (Р, Св) при давлении Р„ .derivative of this dependence at pressure P „. Making further similar operations when passing through the work stations with the content of the measured component equal to С е , determine the value of the first derivative of dependence II (Р, С в ) at pressure Р „.

Пропускают через рабочие ЧЭ датчика анализируемый газ, а через сравнительные ЧЭ - эталонный газ. с объемным содержанием измеряемого, компонента, равным верхнему пределу измерения Св, и синхронно с выходным сигналом термокондуктометрического датчика регистрируют сигналы датчика температуры 11^ и датчика давления Пр. Сигналы этих датчиков имеют линейные характеристики и могут быть использованы для дальнейшей коррекции сигнала II, .The analyte gas is passed through the working sensors of the sensor, and through the reference ones the reference gas. with a volumetric content of the measured component equal to the upper limit of the measurement of C in , and synchronously with the output signal of the thermoconductometric sensor, the signals of the temperature sensor 11 ^ and the pressure sensor are recorded. The signals of these sensors have linear characteristics and can be used to further correct signal II,.

Определяют объемное содержание измеряемого компонента, производя, например, с помощью микроЭВМ. следующие операции с сигналами и , П4 и 1!р с использованием предварительно определенных констант:The volumetric content of the measured component is determined by, for example, using a microcomputer. the following operations with signals and, P 4 and 1! p using predefined constants:

вводят в выходной сигнал термокоНДуктометрического датчика и, коррекцию по температуре путем преобразования .enter into the output signal of the thermoconductor sensor and temperature correction by conversion.

МАКСMAX

Г( ι-ΣΰΓ7ϋ": G ( ι-ΣΰΓ7ϋ " :

+ 0,5/3(¾+ 0.5 / 3 (¾

(2)(2)

где χτ'*14'*- - максимальный выходнойwhere χτ '* 14 ' * - is the maximum output

сигнал термокондуктометрического датчика, соответствующий пропусканию через рабочие ЧЭ анализируемого газа с объемным содержанием измеряемого компонента Си при температуре £н и давлении Рм;the signal of the thermoconductometric sensor, corresponding to the transmission through the working CEs of the analyzed gas with a volumetric content of the measured component C and at a temperature £ n and pressure P m ;

_ максимальный сигнал датчика температуры, соответствующий температуре ц;_ maximum temperature sensor signal corresponding to the temperature q;

вводят сигнал Р, коррекцию по давлению путем следующего преобразованияenter the signal P, the pressure correction by the following conversion

г,+ ^-с-(гнв( МАКС g, + ^ -c- (g n -g in ) and ( MAX

где ир - максимальный сигнал датчика давления, соответствующий давлению Рв ;where and p - the maximum signal of the pressure sensor corresponding to the pressure P in ;

производят линеаризацию сигнала Г2 следующим преобразованием:produce a linearization of the signal G 2 the following conversion:

(4)(four)

инвертируют сигнал Р3 с помощью преобразования = 1 - Р3 ; (5)invert the signal P 3 with the transformation = 1 - P 3 ; (five)

вычисляют объемное содержание измеряемого компонента в процентах по формулеcalculate the volumetric content of the measured component in percent by the formula

С = (Се- СН4 + С„. (6)С = (С е - С Н ) Р 4 + С „. (6)

Пример, Способ опробован при разработке газоанализатора ге- 15 лия, имеющего два диапазона измерения 0-100% Не и 80-100% Не и предназначенного для анализа бинарных гелиево-кислородных газовых смесей в следующих условиях:An example, The method was tested in the development of a helium gas analyzer having two measuring ranges of 0-100% He and 80-100% He and intended for analyzing binary helium-oxygen gas mixtures under the following conditions:

Ср = 100 % Не; ϋβ = 50°С; Рв = 10 МПа;C p = 100% He; ϋ β = 50 ° C; P in = 10 MPa;

Сй = 0 % Не; Сн= 0°С; Р = 0 МПа,C th = 0% He; C n = 0 ° C; P = 0 MPa,

(7)(7)

Предварительно определяют кон- 25 станты термокондуктометрического датчика, сравнительные ЧЭ которого 'заполнены чистым гелием. Мост датчика запитывается стабилизированным напряжением постоянного тока. Выходной сигнал измеряется цифровым вольтметром класса 0,15, Измерение температуры с точностью 0,5% производят с помощью платинового термо- . метра сопротивления, установленного на металлическом корпусе датчика. Сопротивление как функция температуры измеряется цифровым вольтметром класса 0,1, Пропускаемые через датчик гелиево-кислородные ПГС имеют метрологическую ^точность аттестации +0,15% объемной доли. Определяют нормированную градуировочную характеристику датчика, нормировка которой осуществляется путем отнесения текущих значений выходного напряжения датчика II, к максимальному значению и,МАкС, определяемому при Снс = 0% (чистый кислород); С = =Pre-determine the constants of the thermoconductometric sensor, the comparative SE of which 'are filled with pure helium. The sensor bridge is supplied with stabilized DC voltage. The output signal is measured with a digital voltmeter of class 0.15. Temperature measurement with an accuracy of 0.5% is performed using a platinum thermo-. resistance meter mounted on the metal housing of the sensor. Resistance as a function of temperature is measured by a digital voltmeter of class 0.1. The helium-oxygen CBC passed through the sensor has a metrological ^ accuracy of certification + 0.15% of the volume fraction. Determine the normalized calibration characteristic of the sensor, the normalization of which is carried out by assigning the current values of the output voltage of the sensor II, to the maximum value and, MAX , determined at C ns = 0% (pure oxygen); C = =

= 0°С; <Р = Рн = 0 МПа (атмосферное давление). Найденное по формуле (1) значение коэффициента нелинейности Ь равно 0,13.= 0 ° C; <P = P n = 0 MPa (atmospheric pressure). The value of the nonlinearity coefficient b found by formula (1) is 0.13.

Исследование зависимости выходного сигнала от температуры и давления проводят следующим образом.The study of the dependence of the output signal on temperature and pressure is carried out as follows.

Датчик помещают в камеру высокого давления, которая устанавливается в климатическую камеру. Давление вThe sensor is placed in a high-pressure chamber, which is installed in the climate chamber. Pressure in

14851171485117

камере регулируется в пределах 0,1 - 10 МПа (1-10 кгс/смг) путем напуска в камеру соответствующей газовой смеси из баллона, Точностьthe chamber is adjusted in the range of 0.1 - 10 MPa (1-10 kgf / cm g ) by inlet into the chamber of the corresponding gas mixture from the cylinder, Accuracy

θ поддержания температуры?- 0,5 давления ±0,05 МПа,θ maintain the temperature? - 0.5 pressure ± 0.05 MPa,

Полученные зависимости выходного сигнала от температуры и давления приведены соответственно на фиг. 1 и 2,The resulting dependences of the output signal on temperature and pressure are shown respectively in FIG. 1 and 2,

Определенные графоаналитически значения соответствующих производных от этих зависимостей равны:The graphoanalytically determined values of the corresponding derivatives of these dependencies are equal to:

= °»4; Гн - 0,09; = ° 4; G n - 0.09;

> = 0,1; = 0,08.> = 0.1; = 0.08.

После обработки данных установлено, что в результате использова20 ния предлагаемого способа точность анализа по сравнению с известным увеличивается в широком диапазоне давления.After processing the data, it was found that as a result of using the proposed method, the accuracy of analysis compared to the known increases in a wide pressure range.

Claims (1)

Формула изобретенияClaim Способ анализа газовых смесей, в заключающийся в определении при нормализованных значениях температуры 30 и давления градуировочной характеристики термокондуктометрического датчика измеряемого компонента при пропускании через него по крайней мере трех поверочных газовых сме35 сей, соответствующих заданным нижнему С„ и верхнему С0 пределам измерения и среднему значению С СР концентрации измеряемого компонента, последующей регистрации сигнала и( A method of analysis of gas mixtures, comprising: determining if the normalized values of the temperature 30 and pressure calibration characteristics of the measured component thermal conductivity sensor by passing therethrough, at least three calibration gas sme35 this corresponding to specify the lower C "and top C0 limits measurement and the mean value C CP the concentration of the measured component, the subsequent registration signal and ( 40 датчика при пропускании через него анализируемого газа й вычислении искомой концентрации измеряемого компонента путем сопоставления значений сигнала II, и градуировочной 45 характеристики датчика, отличающийся тем, что, с целью повышения точности анализа в заданных диапазонах изменения температуры С и давления Р, перед регистраци50 ей сигнала определяют с использованием поверочных газовых смесей при нижнем значении Рн диапазона температурную зависимость сигнала датчика П, (Сср) в заданном диапазо55 не температур н значение по крайней мере первой производной этой зависимости в точке , соответствующей нижнему значению диапазона температур, при температуре - барометри740 sensor when passing through it the analyzed gas and calculating the desired concentration of the measured component by comparing the values of signal II, and the calibration 45 characteristics of the sensor, characterized in that, in order to increase the accuracy of the analysis in given ranges of temperature variation C and pressure P, before recording the signal using the test gas mixtures at a lower value of P n in the range, determine the temperature dependence of the signal of the sensor P, (C av ) in a given range of not temperatures n the value at least measure the first derivative of this dependence at the point corresponding to the lower value of the temperature range, at temperature - barometric7 14851171485117 8eight ческие зависимости сигналов датчика V, (С„) и Гув) в заданном диапазоне давлений и значения по крайней мере первых производных зависимостей в точке Рч , а в процессе регистрации сигнала 11^ датчика при пропусканииThe dependences of the sensor signals V, (С „) and Г ув ) in a given pressure range and the value of at least the first derivative dependencies at the point R h , and in the process of recording the signal 11 ^ of the sensor during transmission через него анализируемого газа определяют синхронно текущие, значения температуры и давления газа и с учетом этих величин рассчитывают искомое значение концентрации измеряемого компонента.through it, the analyzed gas is determined synchronously current, the values of temperature and gas pressure and taking into account these values, the desired value of the concentration of the measured component is calculated. Редак'тор В. ПетрашRedak'tor V. Petrash
SU874283686A 1987-07-13 1987-07-13 Method for analysis of gas mixtures SU1485117A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU874283686A SU1485117A1 (en) 1987-07-13 1987-07-13 Method for analysis of gas mixtures

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU874283686A SU1485117A1 (en) 1987-07-13 1987-07-13 Method for analysis of gas mixtures

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1485117A1 true SU1485117A1 (en) 1989-06-07

Family

ID=21319212

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU874283686A SU1485117A1 (en) 1987-07-13 1987-07-13 Method for analysis of gas mixtures

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1485117A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5033284A (en) Calibration method for gas or vapor relative concentration sensor
CN110018275A (en) A kind of gas detector with compensation function and compensation method
US5393495A (en) Method and apparatus for testing gases, particularly breath alcohol
US5129258A (en) Method for determining temperature with the aid of the internal resistance of a lambda sensor
US6360582B1 (en) Method for calibration of chemical sensor in measuring changes in chemical concentration
CN110736769B (en) Automatic calibration device and method for gas alarm
US5612896A (en) Method for determining characteristic variables of an electrochemically convertible substance in a gas sample
US4389881A (en) Method of measuring an air to fuel ratio
US20020157448A1 (en) Flowmeter calibration apparatus
US5007283A (en) Method and device for processing measured values
US20030131653A1 (en) Thermal conductivity measurement of carbon dioxide gas with relative humidity and temperature compensation
SU1485117A1 (en) Method for analysis of gas mixtures
JPH06281477A (en) Continuous analysis device
CN113588710B (en) Component concentration detection device and method for mixed gas and application
US11892370B2 (en) Oxygen analyzer with pressure compensation
CN114002378B (en) Concentration detection method of gas concentration sensor
US3606790A (en) Method for measuring air-fuel ratio
Linsky et al. Semiautomated PVT facility for fluids and fluid mixtures
CN115389567A (en) Temperature compensation algorithm of water quality conductivity sensor
Keeling et al. Span Sensitivity of Scripps Interferometric Oxygen Analyzer
US3407041A (en) Method for the quantitative determination of nitrogen and oxygen in metal samples
RU2210762C2 (en) Procedure measuring concentration of methane by means of thermochemical ( thermocatalytic ) sensor
Zhao et al. Comparative experimental study on the stability of two brands of dry block furnace
Shimosaka et al. High-precision GC-TCD for verification of gravimetrically prepared primary gas standards of oxygen in nitrogen
CN110455988B (en) Sensor array calculation method and system based on gas content in transformer insulating oil, monitor and monitoring method