SU470739A1

SU470739A1 - Device for automatic control of gas concentration in liquid and gaseous media

Info

Publication number: SU470739A1
Application number: SU1913230A
Authority: SU
Inventors: Татьяна Александровна Кузьмина; Алексей Иванович Куликов; Вячеслав Борисович Беляков
Original assignee: Научно-производственное объединение "Агроприбор"
Priority date: 1973-04-28
Filing date: 1973-04-28
Publication date: 1975-05-15

Description

1one

Изобретение относитс к устройствам дл автоматического контрол концентрации газов в жидких и газовых средах и может быть использовано в любых област х науки и производства , в частности в химической, нефтехимической , нефтеперерабатывающей, горнорудной , пищевой, угольной и микробиологической отрасл х промышленности, а также в медицине , биохимии и физиологии.The invention relates to devices for automatically controlling the concentration of gases in liquid and gaseous media and can be used in any field of science and production, in particular in the chemical, petrochemical, oil refining, mining, food, coal and microbiological industries, as well as in medicine biochemistry and physiology.

Известно устройство дл автоматического контрол концентрации газов в жидких и газовых средах (например кислорода), содержащее св занную с измерительным блоком электрохимическую систему, закрытую полимерной мембраной.A device for automatically controlling the concentration of gases in liquid and gaseous media (for example oxygen) is known, which comprises an electrochemical system associated with a measuring unit, closed by a polymer membrane.

К недостаткам известного устройства относ тс невозможность непосредственного контрол концентрации газов, что обусловлено принципом действи данного устройства, при работе которого выходной сигнал электрохимической системы пр мо пропорциопален активности растворенного газа или его парциальному давлению над анализируемым раствором, а не его концентрации; больша зависимость результатов измерени от температуры анализируемой среды, что требует автоматической или ручной термокомпепсации выходного сигнала электрохимической системы; невозможность контрол други.х (а не только кислорода электрохимически активных газов вследствие носто нства потенциала индикаторного электрода.The disadvantages of the known device include the impossibility of directly controlling the concentration of gases, which is due to the principle of operation of this device, during which the output signal of the electrochemical system is directly proportional to the activity of the dissolved gas or its partial pressure over the analyzed solution, and not its concentration; the large dependence of the measurement results on the temperature of the medium being analyzed, which requires automatic or manual thermocompepsing of the output signal of the electrochemical system; the inability to control others (and not only the oxygen of the electrochemically active gases due to the potential of the indicator electrode.

Дл повышени точности измерени и надежности работы в предлагаемом устройстве измерительный блок включает носледовательно соединенные усилительно-интегрирующий блок и блок питани и регистрации, причем усилительно-интегрирующий блок снабжен взаимосв занными импульсно-токовым нреобразователем , счетчиком числа импульсов, импульсным преобразователем напр жени , сумматором и усилителем-инвертором, выполненными на микромодульиых ннтегральных элемента.х, а блок нитани и регистрации - взаимосв занными нрограммны.м источником регулируемого напр жени пол ризации, трансформатором- выпр мителем н вторичным самопишущим прибором. При этом программный источник регулируемого напр жени пол ризации сделан в виде бесконтактного коммутатора с регулируемым рабочим циклом.In order to improve measurement accuracy and reliability in the proposed device, the measuring unit includes a successively connected amplifying and integrating unit and a power supply and recording unit, with the amplifying and integrating unit equipped with interconnected pulse-current inverter, pulse number counter, pulse voltage converter, adder and amplifier -inverter, made on micromodular integral elements.x, and the block of filament and recording are interconnected by programmed sources of uliruemogo voltage polarization transformatorom- rectifier n secondary recording instruments. In this case, the software source of adjustable polarization voltage is made in the form of a contactless switch with an adjustable duty cycle.

Па чертеже показана прииципиальна блоксхема описываемого устройства дл автоматического контрол концентрации газов в л идких и газовых средах.The drawing shows the basic block diagram of the described device for automatically controlling the concentration of gases in liquid and gaseous media.

Устройство содержит св занную с 1зме)итсльным блоком 1 электрохимическую систему (датчик) 2. ;и1крытую иолимсрной мембраной . Измерительный блок I включает последовательно соединенные усилительно-интегрирующий блок 3 и блок 4 питани и регистрации. Усилительно-интегрирующий блок 3 снабжен взаимосв занными импульсно-токовым преобразователем 5, счетчиком 6 числа импульсов, импульсным преобразователем 7 напр жени , сумматором 8 и усилителем-инвертором 9, выполненными на микромодульных интегральных элементах. Блок 4 питани и регистрации оборудован взаимосв занными программным источником 10 регулируемого напр жени нол ризации , иынолненным в виде бесконтактиоги коммутатора с регулируемым рабочим циклом , трансформатором-выпр мителем 11 ц вторичным самопишущим прибором 12.The device contains an electrochemical system (sensor) 2 connected to the 1mme unit 1; and it is covered with a thin membrane. The measuring unit I includes series-connected amplifying-integrating unit 3 and unit 4 for power supply and registration. The amplifier-integrating unit 3 is equipped with interconnected pulse-current converter 5, a pulse number counter 6, a voltage pulse converter 7, an adder 8 and an amplifier-inverter 9, made on micromodular integrated elements. The power supply and recording unit 4 is equipped with interconnected software source 10 of controlled voltage polarization, which is complete as a non-contact switch with an adjustable duty cycle, an 11 C rectifier transformer with a secondary recording device 12.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

При контакте электрохимической системы 2 с анализируемой средой молекулы определ емого газа диффундируют через полимерную мембрану в электролит системы до тех пор, пока не установитс равенство активностей данного газа (при анализе жидких сред) и его парциальных давлений (нри анализе газовых сред) в анализируемой среде и в электролите системы 2. Затем программным источником 10 к электрохимической системе 2 подаетс напр жение пол ризации заранее установленной величины дл каждого конкретного газа. В результате происходит электрохимическа реакци . При этом выходной сигнал электрохимической системы, сначала резко увеличива сь до предельного значени и затем уменьща сь по мере уменьшени молекул определ емого газа в электролите системы 2 до некоторого установившегос значени , поступает на вход импульспо-токового нреобразовател 5 усилительно-интегрирующего блока 3.When the electrochemical system 2 contacts the analyte medium, the molecules of the gas being detected diffuse through the polymer membrane into the electrolyte of the system until the activities of this gas are equal (when analyzing liquid media) and its partial pressures (analyzing gas media) in the analyzed medium and in the electrolyte of the system 2. Then, the software source 10 to the electrochemical system 2 supplies a polarization voltage of a predetermined value for each specific gas. As a result, an electrochemical reaction occurs. At the same time, the output signal of the electrochemical system, first sharply increasing to the limiting value and then decreasing as the molecules of the detected gas in the electrolyte of system 2 decrease to a certain fixed value, is fed to the input of the pulse current detector 5 of the amplifier-integrating unit 3.

Преобразователем 5 обеспечиваетс преобразование измен ющегос во времени выходного сигнала системы 2 в импульсы, частота следовани которых пропорциональна величине сигнала. Далее преобразованный в им пульсы сигнал направл етс в счетчик 6 числа импульсов, где он накапливаетс . По оконча НИИ процесса интегрировани импульсным преобразователем 7 генерируетс напр жение, пропорциональное числу поступивших импульсов , которое подаетс на вход сумматора 8. В сумматоре из величины нанр жени , пропорционального количеству постулившпх импульсов , вычитаетс напр жение, предварительно усиленное усилителем-инвертором 9, величина которого пропорциональна установившемус значению выходпого сигнала. Эта разность, пр мо пропорциональна конценграции определ емого газа, регистрируетс вторичным самопишущим прибором 12. Затем программный источник 10 прекращает подачу напр жени пол ризации к электрохимической системе 2, и цикл действи устройства повтор етс .Converter 5 converts the time-varying output signal of system 2 into pulses, the frequency of which is proportional to the magnitude of the signal. Next, the signal converted into pulses is directed to the counter 6 of the number of pulses, where it is accumulated. At the end of the R & D Institute for integration, the pulse converter 7 generates a voltage proportional to the number of incoming pulses, which is fed to the input of the adder 8. In the adder, the voltage amplified by the amplifier-inverter 9, the value of which is proportional to, is proportional to the number of pulses. set value of the output signal. This difference, directly proportional to the concentration of the gas to be detected, is recorded by the secondary recorder 12. Then the program source 10 stops the supply of polarization voltage to the electrochemical system 2, and the cycle of operation of the device repeats.

PciueHCTBo активностей определ емого газа и его парциальных давлений в анализируемой среде и в электролите электрохи.мической системы 2, а также достижение устаповившегос значени выходного сигнала последней вне зависимости от температуры анализируе.мой среды достигаетс благодар регулируемому рабочему циклу программного источника 10 регулируемого напр жени пол ризации.The activity of the detected gas and its partial pressures in the analyzed medium and in the electrolyte of the electrochemical system 2, as well as the achievement of the steady-state value of the output signal of the latter, regardless of the temperature of the analyzed medium, is achieved due to the controlled operating cycle of the program source 10 of adjustable polarization voltage .

Предмет изобретени Subject invention

Claims

1. A device for automatically controlling the concentration of gases in liquid and gaseous media, comprising an electrochemical system associated with a measuring unit, closed by a polymer membrane, characterized in that, in order to improve measurement accuracy and reliability, the measuring

the unit includes a carrier connected by an amplifier-integrating unit and a unit n) 1 tani and registration.

2. The device according to claim 1, that HJ, e e with the fact that the amplifier-integrating unit

equipped with interconnected pulse-current transducer, pulse number counter, pulse voltage transducer, adder and amplifier-inverter, made on micromodular integral elements.

3. The device according to claim 1, which is ni, e e with the fact that the unit Pitapp and regpratsppp provides interconnection with a program source of adjustable voltage nol rizatpi,

transformer rectifier n secondary 1. aMonnniynuiM device.

4. The device according to claim 3, characterized in that the program source peiy.nnpyeMO of its polarization voltage

contactless switch with adjustable m duty cycle.