SU830224A1

SU830224A1 - Method of analysis of gases by thermal conductance

Info

Publication number: SU830224A1
Application number: SU792796228A
Authority: SU
Inventors: Николай Михайлович Рудный; Лев Павлович Осиюк
Original assignee: Киевское Научно-Производственноеобъединение "Аналитприбор"
Priority date: 1979-07-17
Filing date: 1979-07-17
Publication date: 1981-05-15

Description

Изобретение относитс к аналити ческому приборостроению, а именно к cnoco6at анализа газовых смесей по теплопроводности, и может быть использовано при разработке универсальных термокондуктометрических газоанализаторов, в частности образцовых , дл аттестации поверочных бинарных и псевдобинарных газовых смесей.The invention relates to analytical instrumentation, namely, cnoco6at analysis of gas mixtures for thermal conductivity, and can be used in the development of universal thermoconductometric gas analyzers, in particular exemplary ones, for certification of calibration binary and pseudobinary gas mixtures.

Известен способ анализа газов в котором, рабочий и коипенсационный термочувствительные элементы (ТЧЭ) включены в плечи моста, и с помощью изменени напр жени гц1тани моста поддерживают посто нную температуру и сопротивление рабочего ТЧЭ, а концентрацию анализируемого газа определ ют по изменению сопротивл ени компенсационного ТЧЭ fl ,There is a known method for analyzing gases, in which the working and co-sensing temperature-sensitive elements (TCEs) are included in the shoulders of the bridge, and by changing the voltage of the bridge, the temperature and resistance of the working TCEs are maintained, and the concentration of the analyzed gas is determined by changing the resistance of the compensation TCE fl ,

Однако этот способ из-за различий режимов работы термоэлементов обладает недостаточной точностью.However, this method due to differences in operating modes of thermoelements has insufficient accuracy.

Известен также способ анализа газов, в котором дл получени высо koй Стабильности в измерительный мост введена обратна св зь по его напр жению питани . В момент измерени мост находитс в состо нии {завновеси . а п концентрации анализируемого газа суд т по величине напр жени питани моста l .There is also known a method for analyzing gases, in which in order to obtain high Stability, feedback on its supply voltage is introduced into the measuring bridge. At the time of measurement, the bridge is in the {equilibrium state. and n the concentration of the analyzed gas is judged by the magnitude of the bridge supply voltage l.

Недостатком данного способа вл етс существенна те1лпвратурна погрешность-вследствие отсутстви в мостовой схеме компенсационногоThe disadvantage of this method is a substantial thermal error due to the absence of a compensation circuit in the bridge circuit.

ТЧЭ.Tce.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности вл етс способ анализа газов по теплрпроводности с использованием рабочего и компенсационного термочувствительных элементов, включенных в плечи моста , заключак цийс в бгшансировке мостов изменением параметров его питани и определении концентрации анализируемого газа по величине концентрации этих параметров. В этом способе при изменении температуры рабочег ТЧЭ измен ют напр жение его питани , добива сь балансировки моста, и по величине напр жени питани суд т о концентрации анализируемого газа. При этом баланс моста достигаетс при равенстве статических сопротивлений рабочего ТЧЭ и задающего сопротивлени , выполненного из компенсационного ТЧЭ и линейного сопротивлени . Это равенство, а следовательно и осуществление способа, возможно толькоВ том случае, если вольамперные характеристики рабочего ТЧЭ и задающего сопротивлени имеют Пересечени TsJНедостатками способа вл ютс наличие температурной погрешности измерений , вызванной различием температурных коэффициентов сопротивлений (ТКС) в плечах, содержащих рабочий ТЧЭ и задающее сопротивление, так как задающее сопротивление состоит из нелинейного термоэлемента и линейного сопротивлени , имеющего разные ТКС; сложна схемна реализаци , что также снижает метрологические характеристики этого способа. изобретени - повышение точности анализа.The closest to the proposed technical essence is a method of analyzing gases for thermal conductivity using working and compensatory temperature-sensitive elements included in the shoulders of the bridge, concluding in the bridgesharing of the bridges by changing the parameters of its power and determining the concentration of the analyzed gas by the concentration of these parameters. In this method, when the temperature changes, the operating temperature of an ESP changes the voltage of its power supply, to achieve balancing of the bridge, and judging by the magnitude of the supply voltage, the concentration of the analyzed gas is determined. In this case, the balance of the bridge is achieved with equal static resistances of the working TCE and a reference resistance made of compensating TCE and linear resistance. This equality, and consequently the implementation of the method, is possible only if the voltamper characteristics of the operating TCE and set resistance have Intersections TsJ The disadvantages of the method are the presence of temperature measurement errors caused by the difference in temperature coefficients of resistance (TKS) in the arms containing the working TCE and the setting resistance , since the impedance consists of a nonlinear thermoelement and a linear impedance, having different TKS; complex circuit implementation, which also reduces the metrological characteristics of this method. invention - improving the accuracy of the analysis.

Указанна цель достигаетс тем, что согласно способу анализа газов по теплопроводности с использованием рабочего и компенсационного термочувствительных элементов, включенных в плечи моста, заключающемус в балансировке моста изменением параметров его питани и определении концентрации анализируемого газа по величине этих параметров, поддерживают , посто нным отношение между сопротивлени ми рабочего и компенсационного термочувствительных элементов. Кроме того, балансировку мостовой схемы осуществл ют изменением тока ее гтита.ни , квадрат значени которог берут в качестве меры концентрации анализируемого газа.This goal is achieved by the fact that, according to the method of analyzing gases by thermal conductivity using working and compensatory temperature-sensitive elements included in the shoulders of the bridge, consisting in balancing the bridge by changing its feeding parameters and determining the concentration of the analyzed gas by the magnitude of these parameters, the ratio between resistance MI working and compensatory temperature-sensitive elements. In addition, the balancing of the bridge circuit is carried out by varying the current of its ggite. The square of the value of which is taken as a measure of the concentration of the analyzed gas.

На чертеже представлена схема, по сн юща способ.The drawing shows a diagram explaining the method.

Измерительна мостова схема содержит рабочее 1 и компенсационное 2 термочувствительные плечи, причем компенсационное плечо выполнено в виде параллельного соединени некоторого количества п термочувствительных элементов , идентичных рабочему Температура рабочего элемента выше компенсационных и степень его перегрева определ етс значением п и сопротивлени ми 3 и 4. В измерительную диагональ моста включен усилитель 5, нагрузкой которого вл етс регулируемый источник 6 тока питани в мостовой схеме. В цепи питани моста установлен квадратор 7 тока питани , на выход которого включен измерительный прибор 8. - указатель концентрации анализируемого газа. Рабочие и компенсационные термочувствительные элементы омывешэтс одним и тем же анализируемым газом, что исключает необходимость применени компенсационных элементов с заполнением газами сравнени и обеспечивает универсальность прибора.The measuring bridge contains a working 1 and compensating 2 heat-sensitive arms, the compensation arm being made in the form of a parallel connection of a number of n temperature-sensitive elements that are identical to the working temperature of the working element above the compensation elements and the degree of its overheating is determined by the value n and resistances 3 and 4. The diagonal of the bridge is connected to the amplifier 5, the load of which is an adjustable source 6 of the power supply current in the bridge circuit. In the power supply circuit of the bridge, a power current quadrant 7 is installed, the output of which includes a measuring device 8. - an indicator of the concentration of the analyzed gas. The working and compensating thermo-sensitive elements are equipped with the same analyzed gas, which eliminates the need to use compensating elements with comparison gas and ensures the versatility of the instrument.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

При заданном токе питани мостова схема сбалансирована подбором сопротивлений 3 и 4 и сигнал на входе усилител равен нулю. При изменении состава анализируемого газа теплвое состо ние рабочего термочувствительного плеча 1 измен етс сильнее, чем компенсационного 2, и мостова схема выходит из режима равновеси . Усиленный выходной сигнал мостовой схемы управл ет источником 6 тока, измен режим питани моста до тех пор, пока он вновь не сбалансируетс Так как сопротивлени 3 и 4 посто нны , то восстановление баланса моста происходит при одном и том же отношении сопротивлений термочувствительных плеч. Возведенное в квадрат значение тока питани подаетс на измерительный прибор 8, по Показани м которого суд т о концентрации анализируемого газа.For a given supply current, the bridge circuit is balanced by selecting the resistances 3 and 4 and the signal at the amplifier input is zero. With a change in the composition of the analyzed gas, the heat state of the working thermosensitive arm 1 changes more strongly than the compensation one, and the bridge circuit leaves the equilibrium mode. The amplified output of the bridge circuit controls the current source 6, changing the power mode of the bridge until it is balanced again. Since the resistances 3 and 4 are constant, the bridge balance is restored at the same ratio of the resistances of the heat-sensitive arms. The squared value of the supply current is supplied to the measuring device 8, according to which indications judge the concentration of the analyzed gas.

Предложенный способ анализа газо lio теплопроводности обладает высокой стабильностью и малым уровнем температурных погрешностей. Исследовани показывают высокие метрологические характеристики устройства. Возможность применени компенсационного элемента без его заполнени сравнительными газовыми смес ми делают способ особо пригодным дл построени на его основе высокоточных универсальных термокондуктометрических газоанализаторов.The proposed method for the analysis of gas-lio thermal conductivity has a high stability and low level of temperature errors. Studies show the high metrological characteristics of the device. The possibility of using the compensation element without filling it with comparative gas mixtures makes the method particularly suitable for building on its basis high-precision universal thermoconductometric gas analyzers.

Claims

1. USSR author's certificate number 192485, cl. G 01 N 25/00, 1967.

2. Authors certificate of the USSR 212609, cl. G 01 N 27/18, 1968 (prototype).

z

V ///// A

/

Gas

////// 7 / L

/-P

/

Y / 7/7 //

/

W / //// 7 /.