SU794448A1 - Устройство дл определени составагАзА или жидКОСТи - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к аналитическому приборостроению и служит дл  измерени  концентрации пол рного вещества, присутствующего в качестве примеси в газе или жидкости. Оно может быть использовано также в качестве детектора дл  газовой или жидкостной хроматографии.

Известно устройство дл  детектировани , например, газов путем ионизации газовой смеси с последующим измерением ее диэлектрической проницаемости, пропорциональной концентрации пол рного вещества 1.

Однако это устройство не позвол ет измер ть концентрации в количественном выражении , так как способ измерений не обеспечивает их точность. Кроме того, устройство  вл етс  сложным по конструкции и с его помощью нельз  измерить концентрацию пол рного вещества в жидкости.

Известно также устройство дл  определени  состава газа или жидкости, содержащее проточную емкость дл  анализируемой среды, подсоединенный к этой емкости канал подвода сравнительной среды, на котором между местом подсоединени  канала к емкости и побудителем расхода сравнительной среды установлена камера манометра 2.

Недостатком данного устройства  вл етс  его низка  чувствительность.

Цель изобретени  - повыщение чувствительности и точности при определении концентрации пол рного вещества.

Указанна  цель достигаетс  тем, что в месте подсоединени  канала подвода сравнительной среды к емкости установлены

электроды с зазором, соединенные с источником переменного напр жени , а побудитель расхода подсоединен к камере манометра через капилл р.

Предлагаемое устройство  вл етс  реализацией способа, при котором концентраци  пол рных веществ в газе или жидкости измер етс  посредством создани  в анализируемой среде области с электрическим полем, измерени  разности давлений в этой

области и вне ее и определени  по этой разности концентрации пол рного вещества . Поле не должно превыщать величины, при которой наступает электрический пробой газа или л идкости. Усоверщенствование способа - использование периодически мен ющегос  во времени электрического пол  и измерение переменной составл ющей разности давлений.

На чертеже изобралсено предлагаемое

устройство.

В корпусе 1 из диэлектрического материала , например пластмассы, размещены электроды 2 с зазором 3 между ними. Этот зазор  вл етс  частью канала подвода сравнительной среды, который подсоединен к снабженной входным штуцером 4 проточной емкости 5 дл  анализируемой среды. В корпусе 1 расположен емкостный манометр , содержащий мембрану 6 и обкладку 7. Камера 8 манометра установлена между местом подсоединени  канала подвода сравнительной среды к емкости 5 (место установки электродов) и побудителем расхода 9. Мембрана 6 и обкладка 7 включены в емкостный мост, образованный конденсатором 10 и резисторами И. Питание моста осуществл етс  от источника 12 переменного напр жени , концентраци  пол рного вещества измер етс  с помощью усилител  13, детектора 14 и регистрирующего прибора 15, включенных в диагональ емкостного моста. Электроды 2 соединены с источником 16 переменного напр жени .

Устройство содержит также емкость 17 с эталонным газом. Побудитель расхода 9 подсоединен к камере 8 манометра через капилл р 18.

Устройство работает следующим образом .

Эталонный газ, не содержащий молекул пол рного вещества, например азот, из емкости 17 с помощью побудител  расхода 9 через капилл р 18 подаетс  в камеру 8 манометра и через зазор 3 выходит в емкость 5. Одновременно внешним побудителем расхода не показан) .анализируемый газ подаетс  в штуцер 4 и течет далее в емкость 5 мимо зазора 3. Расход анализируемого газа выбирают на пор док больше, чем расход эталонного газа. При этом сохран етс  точность измерений, так как анализируемый газ практически не разбавл етс  эталонным.

Поскольку эталонный газ под действием побудител  расхода 9 заполн ет зазор 3, этот зазор и камера 8 оказываютс  все врем  заполненными эталонным газом. В то же врем  один конец зазора 3, противоположный камере 8, подключен к емкости 5, заполненный анализируемым газом. При увеличении напр жени  между электродами 2, подаваемого от источника 16, между ними в зазоре 3 возникает электрическое поле, под действием которого анализируемый газ вт гиваетс  из емкости 5 в зазор 3. Так как это св зано с действием электрических сил на пол рные молекулы, сила, вт гивающа  в зазор 3 эталонный газ, отсутствует .

Таким образом, анализируемый газ, вт гивающийс  в зазор 3, выталкивает эталонный газ в камеру 8. Давление эталонного газа в камере 8 быстро возрастает, но он не может выйти из камеры через капилл р

18. Последний, име  малое поперечное сечение , создает динамическое сопротивление потоку газа. Поэтому результатом роста давлени  в камере 8  вл етс  прогиб мембраны в сторону от обкладки 7. Величина прогиба мембраны 6 увеличиваетс  до тех пор, пока напр жение на электродах 2 не достигнет максимума. Затем это напр жение , давление в камере 8 и прогиб мембраны 6 уменьшаютс  до нул . При этом вт нутый в зазор 3 анализируемый газ выталкиваетс  обратно в емкость 5. Напр жение на электродах 2 мен ет знак и оп ть начинает увеличиватьс . Процесс увеличени 

и уменьшени  давлени  в камере 8 повтор етс . Мембрана 6 колеблетс  с частотой 2/, в два раза превышающей частоту / напр жени  источника 16. Поскольку вт гивание анализируемого газа в зазор 3 обусловлено наличием в газе молекул пол рного вещества, давление в камере 8 и прогиб мембраны 6 оказываютс  пропорциональными концентрации пол рного вещества .

Амплитуда колебаний мембраны 6 измер етс  следующим образом.

При колебании мембраны 6 электрическа  емкость между ней и обкладкой 7 мен етс . Это приводит к разбалансу мостовой схемы, в результате чего напр жение источника 12, снимаемое с диагонали моста , оказываетс  модулированным с частотой 2f. Амплитуда модул ции пропорциональна амплитуде колебаний мембраны 6

и концентрации пол рного вещества. Модулированное напр жение усиливаетс  усилителем 13 и с помощью детектора 14 из него выдел етс  низкочастотна  составл юща  и поступает на регистрирующий прибор 15,

шкала которого может быть проградуирована в единицах концентрации пол рного вещества. Дл  эффективной работы мостовой схемы с модул цией напр жени  источника 12 его частота должна, по крайней

мере, на пор док превышать частоту источника 16.

Измерение концентрации пол рного вещества , растворенного в жидкости, производитс  аналогичным образом с использованием эталонного вещества в виде непол рной жидкости.

Чувствительность устройства повышаетс  с увеличением амплитудного значени 

напр жени  и соответствующего ему электрического пол  между электродами 2, так как при этом при прочих равных услови х увеличиваетс  сила, действующа  на молекулы пол рного вещества, а следовательно,

и давление в камере 8. Дл  повышени  чувствительности напр жение между электродами 2 должно быть выбрано максимально большим по амплитуде при том условии , что электрический пробой анализируемого газа или жидкости не наступает.

Предлагаемое устройство улучшает контроль состава текучих сред простыми средствами .

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР № 363906, кл. G 01 N 27/22, 1967.

2. А. Д. Магнитные газоанализаторы . М.-Л., Госэнергоиздат, 1963, с. 24-25 (прототип).