SU855471A1 - Газоанализатор - Google Patents

Description

(54) ГАЗОАНАЛИЗАТОР

Устройство относитс  к аналитическому приборостроению и может быть использовано при разработке анализаторов концентраций углеводородных и других горючих газов в воздухе.

Известно устройство дл  газового анализа, использующее в качестве чувствительного злемента термокаталитический датчик, который представл ет собой терморезистор, выполненный из каталитически активного материала или с покрытием, на который нанесен каталитически активный слой. При протекании гетерогенно-каталитической реакции на этих чувствительных элементах выделившеес  тепло, пропорциональное измер емой концентрации горючего газа, определ етс  по изменению сопротивлени  терморезистора или по изменению электрической мощности, подводимой к чувствительному элементу и необходимой дл  нагрева его до определенной температуры 1.

Однако данное устройство обладает невысокой точностью при анализе смесей горючих газов, вследствие различи : теплового эффекта их сгорани , диффузионных и тепловых их свойств, различной активности катализаторов к индивидуальным газам и др.

Известно устройство, в котором, с целью повьжаени  точности измерени  степени взрывоопасности горючих газов, путем набора катализаторов, обеспечивак оих одинаковое суммарное тепловыделение в устройстве, содержащем термокаталитический чувствительный элемент и измерительную схему, чувствительный элемент выпсхпнен не менее чем из двух различных по чувствительности , начальной температуре катализа и величине контактной поверхности катализатора электрически соединенных частей {.2.

Недостатком данного устройства  вл етс  сложность подбора катализаторов , обеспечивающих одинаковое суммарное тепловыделение при одинаковых взрывоопасност х смесей и трудность изготовлени  чувствительного элемента.

Наиболее близким к изобретению  вл етс  газоанализатор, содержащий подключенное к измерительной схеме запоминающее устройство, термокаталитический датчик, подключенный к измерительной схемечерез-ключ, устройство вычитани  сигналов, входы которогч подключены к измерительной схеме и запоминающему устройству.

енератор, выход которого подключен; входам управлени  ключа и запомиающего устройства 3.

Но и этот газоанализатор не облаает высокой точностью.

Цель изобретени  - повышение точости измерений.

Указанна  цель достигаетс  тем, то известный газоанализатор, состощий из подключенного к измерительой схеме запоминающего устройства, ермокаталитического датчика, подключенного к измерительной схеме через ключ, устройства вычитани  сигналов , входы которого подключены к измерительной схеме и запоминающему устройству, генератор, выход которого подключен к входам управлени  ключа и запоминающего устройства содержит устройство дифференцировани  логарифма сигнала, вход которого подключен к выходу устройства вычитани  сигнала, а выход подключен к измерительной схеме.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит термокаталитический датчик 1 включенный через контакты реле 2 в мостовую схему, состо щую из резисторов 3-5 таким образом, что поддерживаютс  посто нным его сопротивление и температура с помощью усилител  6 обратной св зи, вход щего в состав измерительной схемы , путем регулировани  напр жени  питани  моста. Включением термокаталитического датчика управл ет реле 2, на управл ющую обмотку которого подаетс  напр жение от генератора 7. Управл ющее напр жение от генератора поступает также на управл ющий вход 8 запоминающего устройства 9, на вход 10 запоминани  которого подаетс  сигнал напр жени  питани  моста. Генератор с реле образуют устройство включени  датчика. Выход запоминающего устройства подключен через резистор 11 на инвертирующий вход операционного усилител  12. На этот же вход усилител  12 подключен через резистор 13 выход усилител  6. Усилитель 12 с масштабирующими резисторами 13-15 образуют вычитающее устройство. Выход усилител  12 подключен к измерительному прибору 16 и через резистор 15 к инвертирующему входу усилител  17, в цепь обратной св зи которого включен нелинейный элемент 18.

Нелинейный элемент 18 подбирают таким, чтобы он обеспечивал логарифмование входного сигнала, поступающего на резистор 15. Например, в качестве нелинейного элемента 18 может быть использован полупроводниковый диод.

Выход усилител  9 через конденсатор 19 подключен к инвертирзпощему входу операционного усилител  20, в

цепь обратной св зи которого включен, резистор 21.

Усилители 17 и 20 с элементами 15 и 18, 19и21с вышеописанной схемой включени  образуют устройство дифференцировани  логарифма сигнала. Выход усилител  17 подключен к измерительному прибору 22, вход щему в состав измерительной схемы.

В состав измерительной схемы входит также источник опорного напр жени  23 и измерительный прибор 24, /включенный между источником опорного напр жени  23 и выходом усилител . В качестве источника опорного напр жени  может быть использовано напр жение системы авторегулироваии  температуры сравнительного элемента, имеющего с термокатгшитическим датчиком одинаковые тепловые и электрические характеристики, не имеющего каталитического покрыти .

Устройство работает следумщим образом.

В отсутствие анализируемого газа опорное напр жение .иа выходе источника опорного напр жени  23 устанавливают таким, чтобы измерительный прибор 24, показывающий разность между напр жением источника опорного напр жени  и напр жением питани  моста с термокаталитическими датчиками,

0 показывал значение,равное нулю. В присутствии анализируемого газа, вступающего в гетерогенно-каталитическую реакцию на поверхности термокаталитического датчика, напр жение питани  моста с термокаталитическим датчиком изменитс  на величину, пропорциональную тепловому эффекту реакции, вследствие уменьшени  необходимой электрической мощности дл  нагрева датчика до выбранной температуры, и измерительный прибор 24 показывает величину, пропорциональную концентрации анализируемого газа.

Сигналом генератора производитс  отключение датчика на врем , достаточное дл  установлени  равновесной концентрации анализируемого газа вокруг термокатали ического датчика. В этот момент запоминающим устройством , управл ющим сигналом от устройства включени  датчика, производитс  запоминание установившегос  значени  напр жени  питани  моста с термокаталитическим датчиком При реакции анализируемого газа на его поверх5 ности.

Claims (3)

1. При включении датчика происходит его быстрый нагрев до температуры начала реакции, на поверхности термокаталитического датчика и на выходе вычитающего устройства ВУ и на измери0 тельном приборе 16 будет напр жение, пропорциональное разности концентраций анализируемого газа у поверхности термокаталитического датчика в момент переходного процесса и при установившемс  режиме реакции, а на выходе устройства дшфферемцировани  логарифма сигнала и измерительном приборе 22 будет напр жение, величина которого пропорциональна показате лю степени экспоненты, характеризуюцему установление равновеси . Ангшиэ известных работ в газовом анализе и наим исследовани  переходного процесса aнaлизиpye шй газ-термокаталитический датчик при начале реакции дл .различных газов и различ ных внешних условий показывают, что 1выходиой сигнал Uewx датчика описываетс  вьфажением: Uftyx-Ooll-KU-e )}, где Up - начальное значение сигнала V - врем . Козффициент К определ етс  геометрией системы и пропорционален чув . ствительности датчика. Величина -определ етс  в основном коэффициентом диффузии газа и геометрией системы. Таким образом, с помощью прибора 16, показывающего максимальное значение сигнала переходного процесса установлени  равновеси , определ етс  чувствительность термокаталитичес кого датчика. А измерительный прибор 22 показывает значение, пропорциональное коэффициенту , т.е. величнну , пропорциональную коэффициенту диффузии анализируемого газа. При анализе смесей газов с помощью описанной схемы определ етс  их компонентный состав, по показани м прибо ров 16, 22 и 24, их концентрации. Данное устройство может быть при менено при разработке приборов и си тем контрол  взрывобпасности атмосферы на предпри ти х нефт ной, газо вой, угольной и химической промышленности . Периодическа  проверка чувствительности газоаналнзатора дает возможность его применени  на объектах , где возможно отравление чувствительных элементов. Устройство может быть применено при разработке приборов контрол  попутных нефт ных газов и газов, выход щих из бурового раствора, так как дает возможность определ ть их компонентный состав. Формула изобретени  Газоанализатор, содержащий подключенное к измерительной схеме запоминающее устройство, термокаталитический датчик, подключенный к измерительной схеме через ключ, устройство вычитани  сигналов, входы которого подключены к измерительной схеме и запоминающему устройству, генератор , выход которого подключен к входс1М управлени  ключа и запоминаю- щего устройства, отличающийс   тем, что, с целью повышени  точности измерений, он снабжен устройством дифференцировани  логарифма сигнала, вход которого подключен к выходу устройства вычитани  сигнала , а выход подключен к измерительной схеме. Источники информации, прин тые во внимание при зкспертнзе 1.Тхоржевский В.П. Автоматический аналнз газов и Жидкостей на химических предпри ти х. М., Хими ,1976, с.76.
2. 2.Авторское свидетельство СССР № 457915, кл. G 01 N 27/16, 1975.
3. 3.Соколов В.А. и Юровский Ю.М. Теори  и практика газового каротажа скважнн М., Гостоптехиздат, 1961, с.243,(прототип).