Термокаталитический газоанализатор

 

ТЕРМОКАТАЛИТИЧЕСКИЙ ГАЗОАНАЛИЗАТОР содержащий каталитиIn-r .V0;-..... %й-.. etcKи активный и компенсационный термопреобразователи с обособленными нагревателями, соединённые теЕМОэлектрическими преобразователями с; входами дифференциального усилителя,, генератор переменн9й частоты, формирователь импульсов и усилитель мсвдности, отличающийся тем, что, с целью повышения точности избирательного газоопределения, нагреватели активного и компенсационного термопреобразователей соединены последовательно ;И подключены к выходу усилителя мощности, подключенного Tiepes формирователь импульсов н гене ратору переменной частоты, управляемый вход которого соединен с выходом дифференциального усилителя. i 00 Gb

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦ)4АЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

5(5Ц С, 018 27/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ /

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ. (21) 3494699/18-25 (22) 01.10.82 (46) 07.09.83. Бюл. 9 33 (72) A.Н.Щербань, Б.М.Лисогор, П.М.Скрынник, В .В.Гафнер, Ф.З.Гумеров, Ю.И.Чоповский и Л.В.Засильскнй (71) Йнститут технической теплофизики AH Украинской ССР (53) 543.274(088.8) (56) 1. Патент Англии 9 1510653, кл. Q 01 М 25/30, опублик ° 1978.

2. Патент Франции 9 2369561, кл. G Ol hl 25/22, опублик. 1980 (прототип) . (54) (57) ТЕРМОКАТАЛИТИЧЕСКИИ ГАЗОАНАЛИЗАТОР содержащий каталити„SU„„1040396 А

-.чески активный и компенсационнйй термопреобразователи с обособленными нагревателями, соединенные термоэлектрическими преобразователями с

::входами дифференциального усилителя,. генератор переменной частоты, :.. формирователь импульсов и усилитель мощности, отличающийся — тем, что, с целью повышения точности избирательного газоопределения, нагреватели активного и компенсационного .термопреобразователей соединены .. последовательйо и подключены к выходу усилителя мощности, подключенного

;. ерез формирователь импульсов и гене . ратору переменной частоты, управляемый вход которого соединен с. выходом Е

:..- дифференциального усилителя.

104039б

Изобретение Относится к газоанали= тическим приборам, а более конкретно к приборам термохимического анализа газов, и предназначено для определе .. ния содержания горючих газов при

5 избирательном гаэоопределении.

Известно. устройство, содержащее мост, в измерительную диагональкоторого нключен усилитель. Выход усилителя связан с индикаторной схе мой и иннертирующим входом диференци 1О ального усилителя (Ду), который управляется током, питающим мост. На неинвертирующем входе ДУ эталонное напряжение (1).

Однако указанное устройство имеет недостаточную точность избирательного газоопределения, так как при анализе смеси горючих газов определяется интегральный .термокаталитический эффект. 20

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является термокаталитический гаэоанализатор, содержащий каталитически активный и компенсационный термопреобразователи с обособленными нагревателями, соединенные термоэлектрическими преобразователями с входами дифферент циального усилителя, генератор переменной частоты, формирователь 30 импульсов и усилитель мощности $2 J, Однако известное устройство не обладает достаточной точностью.

Пель изобретения — повышение точности избирательного газоопределения. .Поставленная цель достигается тем, что в термокаталитическом гаэо- анализаторе, содержащем каталитически актинный и компенсационный термопреобразователи с рбособленными нагрева" 40 телями, соединенные термоэлектричес", кими преобразоввателями с входами дифференциального усилителя, генера тор переменной частоты, формирователь импульсов и усилитель мощности, наг- 45 ренатели активного и компенсационного термопрербраэователей соединены последовательно и подключены к выходу усилителя мощности, подключенного через формирователь импульсон к генера"5p тору переменной частоты, управляемый вход которого соединен с выходом дифференциального усилителя (ДУ).

На чертеже изображена блок-схема устройства с детализацией блоков

55 термопреобразвэания.

Термокаталитический газоаналиэатор содержит ДУ 1, каталитически активный 2 и компенсационный 3 термопреобразонатели, выполненные по идентичной схеме с гальванически 6О развязанными.термоэлектрическими преобразователями 4 и 5 и нагревателями б и 7, причем у термопреобразователя 2 конструктивно обеспечена изотермичность каталитической 65 поверхности. Термопреобразователь 2 подключен к инвертирующему входу ДУ.

На выходе ДУ включены последовательно, соединенные генератор 8. переменной частоты, снабженный устройством снижения частоты по величине управляющего сигнала, формирователь 9 периодической последовательности: прямоугольных импульсов тока постоянной длительности с частотой .следования, усилитель 10 мощности и нагреватели би7 °

Термоэлектрические преобразователи

4 и 5 выполнены в виде терморезисторов, включенных в идентичные управляемые делители стабилизированного напряжения Е, выходы которых подключены соотнетственно к инвертирующему и неинвертирующему входам ДУ.

К выходу генератора 8 подключено также выходное устройство 11 устройство обработки данных и/или индикатор.

Устройство. работает следующим образом.

Устройство имеет дне идентичные цепи обратного преобразования (ОП), подключенные к входам ДУ и гальванически развязанные (тепловая связь) в преобразователях 2 и З.,причем каталитически активный термопреобраэователь 2 включен в цепь отрицательной обратной связи.

Предлагаемая схема является уравновешенной при любом значении и любой нестабильности в тракте 8-9-10..

Схема откликается только íà внешнее возмущение, приложенное к термопреобразователю 2 в виде подводимого к нему тепла термокаталитическсго ,эффекта Q, таким изменением (уменьшением) частоты.nF, которое вызывает компенсацию @ за счет равного уменьшения дй тепла нагрева.

С компенсацией Ясистема ураннон ешив аетс я при неко тором э наче нни что достигается введением устройства снижения частоты по управляющему сигналу в генератор 8.

При этом в каталитически активном термопреобразователе 2 стабилизирует-; ся заданная температура 8<. Схема следит за величиной (изменением) 9 . Изменение частоты генератора 8 соотносится с термокаталитическим эффек том б(, который является мерой содержания горючего компонента н анализируемой среде.

В исхадном состоянии (Я = 0) устанавливают на генераторе 8 начальную, частоту F . В цепях ОП посредством схемных решений блоков 9 и 10 и нагревателя б (7) она преобразуется в начальную теплоту &о (соотвестственно температуру Эо) и далее с помощью термоэлектрического преобразователя

4 (5) в равные напряжения на входах.

1 0403,96

Составитель Н. Преображенская

Редактор Ю.Ковач Техред g. Kósüìà . Корректор О. Тигор

6921/48 Тираж 873 .Подписное

ВНИИПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ

Филиал ППП Патент, г.,Ужгород, ул, Проектная, 4

° I

ДУ. Система уравновешена при любьяс значениях

Частоту F "выбирают такой, чтобы о была несколько выше температуры начала каталитического окисления горючего rasa.

С появлением горючего газа в термопреобразователь 2 за счет каталитического окисления вводится воэмущениетепло 9 которое нарушает равновесие системы. Возникающий сигнал не" равновесия ДУ снижает частоту генера-. тора на величину ьР таким образом, . чтобы электрический нагрев термопреобраэователей 2 и 3 уменьшился на величину термоэффекта 9 . Действующий 15 динамический процесс уравновешивания. стабилизирует суммарное количество тепла, вводимое в каталитически активный термопреобразователь, на уровне (Йе- аЯ) + Я = Q о (при ай=О ) р() и температуру на уровне Ор.

Поскольку питание нагревателей соединенных последовательно, производится импульсами постоянной длительности и амплитуды, снижение частоты питания вызывает снижение температуры компенсационного термопреобразователя на величину,пропор-. ционалъную количеству тепла, за. счет термоэффекта,активного термопреобразователя Q. В то же время при таком подключений компенсациойнйй термопреобразователь приобретает качественно, новое свойство, т.е., являясь индикатором, определяет.на сколько необходимо понизить частоту генератора, чтобы температура активного термопреобразователя оставалась ранее заданной. Беэ такого подключения. компенсационного термопреобразователя применение устроЯства для избирательного газоопределения невозможно, так как в этом случае появление газа в анализируемой среде вызывает повышение температуры активного термопреобразователя.

Вместе с тем разность темпера тур активного и компенсационного ! термопрео бра зова телей не з начитель на поэтому данное явление практически не влияет на свойства ком- i пенсационного термопреобразователя.

Сигнал неравновесия на входах ДУ и на его выходе является величиной, котс рая снижает частоту генератора до значения Fz, соотвествующего величине термоэффекта Q . Охлаждение компенсационного термопреобразователя больше, чем на величину Я невозможно, так .как в противном случае начинает остывать активный термопреобразова . тель, падает термоэффект Q(уменьшается возмущающее воздействие), уменьшается сигнал разбаланса между входами усилителя, частота генератора будет возрастать °

Следователъно, частота F< однозначно связана с величиной термоэффекта @ и, соответственно, концентрацией газа.

Изобретение повышает точность избирательного газоопределения.

В частности, при непрерывном избира-. тельном анализе компонентного состава сжиженного газа (одного из выходных продуктов переработки нефти) точность определения содержания компонентов 3% (для прототипа 8-10%).

Повышена экспрессность анализа - . время анализа сократилось до 1-2 мин.