Способ контроля горючих газов

 

Изобретение относится к газовому анализу и может найти применение в приборах контроля взрывоопасности атмосферы по содержанию в ней горючих газов. Цель изобретения - повьшенйе точности контроля взрывоопасности многокомпонентных газовыхсмесей. Напряжение питания термокатапитического датчика при изменении концентраций горючих газов от нуля до верхнего предела измерений снижают от начального значения, соответствующего середине диффузионной области процесса каталитического окисления, до знача ния, соответствующего границе диффузионной и кинетической областей процесса каталитического окисления. Снижение напряжения питания осуществляют в соответствии с выражением -KS, где и - напряжение пцтаяия датчика; Uo - начальное напряжение питания датчика; S - выходной сигнал датчика; К - коэффициент снижения напряжения питания датчика, K(Uo-Ur)/ - напряжение питания датчика, соответствующее границе диффузионной и кинетической областей процесса каталитического окисления, ЗмаксГ выходной сигнал датчика, соответствующий верхнему пределу измерений . 4 ил. (Л ю э Oi

СОЮЗ СО8ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1427276 А1 (5ц 4 G 01 N 27/16,г

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4105534/24-25 (22).12.06.86 (46) 30.09.88. Бюл. В 36 (71) Днепропетровский отдел по разработке контрольно-измерительной аппаратуры Всесоюзного научно-исследовательского института горноспасательного дела (72) В.M.Ãèíãoëüä, Ф.В.Захарчук и Л.А.Кулиняк (53) 543.274(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 212609, кл. G 01 N 27/16, 1968, Авторское свидетельство СССР

В 192485, кл, G 01 N 27/16, 1967. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ГОРЮЧИХ ГАЗОВ (57) Изобретение относится к газовому анализу и может найти применение в приборах контроля взрывоопасности атмосферы по содержанию в ней горючих газов. Цель изобретения — повьппение точности контроля взрывоопасности многокомпонентных газовых смесей. Напряжение питания термокатапитического датчика при изменении концентраций горючих газов от нуля до верхнего предела измерений снижают от начального значения, соответствующего середине диффузионной области процесса каталитического окисления, до значе ния, соответствующего границе диффузионной и кинетической областей процесса каталитического окисления, Снижение напряжения питания осуществляют в соответствии с выражением U=UO-KH rooe U — напряжение питания датчика; Uo — начальное напряжение питания датчика; Б — выходной сигнал датчика, К вЂ” коэффициент снижения напряжения питания датчика, K=(U -U )/

/$,ц,, где Up — напряжение питания датчика, соответствующее границе диффузионной и кинетической областей процесса каталитического окисления, $ „ - выходной сигнал датчика, соот" ветствующий верхнему пределу измерений, 4 ил.

142 72 76

Изобретение относится к газовому анализу и .может найти применение в приборах контроля взрывоопасности атмосферы по содержанию в ней горючих 5 газов.

Цель изобретения — повышение точности контроля взрывоопасности .многокомпонентных газовых смесей при снижении напряжения питания датчика. 10

Способ контроля горючих газов заключается в их термокаталитическом окислении на поверхности чувствительных элементов датчика, включенных в мостовую измерительную схему, сниже- 15 нии напряжения питания датчика при появлении сигнала на его выходе и определении концентрации газов по веU=U,-KS где U

Uo напряжение питания датчика; начальное напряжение питания датчика (напряжение питания при отсутствии горючих газов в анализируемой среде); выходной сигнал датчика; 40 коэффициент снижения напряжения питания датчика, S

U, -U

К=

Э

"иткс

45 где U2 — напряжение питания датчика, соответствующее границе диффузионной и кинетической областей процесса каталитического окисления; 50

Б — выходной сигнал датчика, соответствующий верхнему пределу измерений.

При этом снижение напряжения питания датчика исключает перегрев чув-55 ствительных элементов, но "веер" характеристик по различным горючим газам не расширяется, так как рабочие точки чувствительных элементов не личине снижения напряжения питания датчика, Напряжение питания при изме-20 нении концентраций горючих газов от нуля до верхнего предела измерений снижают от начального значения, соответствующего середине диффузионной области процесса каталитического окисления, до значения, соответствующего гранипе диффузионной и кинетической областей процесса каталитического окисления, причем снижение напряжения питания датчика осуществляют в соответствии с выражением выходят за пределы диффузионной области процесса каталитического окисления, как это может иметь место при использовании снижения питания в функции постоянства сопротивления чувствительных элементов или поддержания на нулевом уровне выходного сигнала датчика, На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства для реализации способа контроля горючих газов; на фиг. 2 и 3 — графики передаточных характеристик датчика при использовании соответственно предлагаемого и известного способов, где по одной оси отложена взрывоопасность смесей в НПВ, а по другой — выходной сигнал устройства контроля горючих газов (U «); на фиг. 4 — график зависимости выходного сигнала датчика Б от напряжения питания U на одной и той же газовой смеси, необходимой для определения величин U и Н .

Устройство контроля горючих газов содержит чувствительные элементы 1-4, составляющие два плеча мостовой измерительной схемы датчика 5, два других плеча которой составляет резистор 6, служащий для балансировки.

Выход датчика 5 через резисторы 7 и 8 соединен с входами усилителя 9, коэффициент усиления которого,определяе» мый отношением величин сопротивлений резисторов 10 и 7, равен К. Выход усилителя 9 соединен с базовым электродом транзистора 11, регулирующего напряжение питания (ток) датчика 5, Резистор 12 служит для задания величины U . Резистор 13 установленный в цепи питания датчика 5, соединен с входом усилителя 14 через резистор

15. Коэффициент усиления усилителя

14 определяется отношением величин сопротивлений резисторов 16 и 15. Для балансировки усилителя 14 служит резистор 17, соединенный с его входом через резистор 18, Цепи питания усилителей 9 и 14 на схеме, изображенной на фиг. 1, не показаны.

Устройство работает следующим образом.

При от сут ст вии в анализируемой среде горючих газов напряжение питания датчика П=U>. При этом сигнал датчика S=O. Падение напряжения на резисторе 13, подаваемое на вход усилителя 14, компенсируется напряжени1427276 ем, подаваемым на другой вход этого усилителя с резистора 17, и напряжение на выходе устройства U ц„=0. При появлении в анализируемой среде горючих газов на выходе датчика 5 фор5 мируется сигнал S, который усиливается усилителем 9 в К раз и подается на базу транзистора ll. При этом напряжение на эмиттере транзистора 1! снижается на величину KS. На такую же величину снижается напряжение питания U датчика 5, которое становится равным U, -KS. При этом снижается падение напряжения на резисторе 13 и на выходе устройства формируется сигнал UI„», пропорциональный измеряемой величине. Как видно из графиков, изображенных на фиг. 2 и 3, при использовании предлагаемого способа ширина веера" характеристик датчика по различным горючим газам, а следовательно, и погрешность датчика при определении взрывоопасности многокомпонентных газовых смесей при- 25 мерно в 5 раз меньше, чем при использовании известного способа.

Пример. Диапазон измерений датчика 0-50Х НПВ. Для выбора пара30, метров его питания снимают зависимость выходного сигнала датчика от . напряжения питания на одной и той . же смеси в пределах диапазона измерений, например 2К метана в воздухе (38 . НПВ) (фиг.4). По графику зави35 симости S(U) определяют величины

Uo и U, величину U< (например, =1 9 В) выбирают в середине участка характеристики, наиболее близкого к горизонтальному (в середине диффузионной области). При этом обеспечивается наиболее устойчивая работа датчика. Величину U (например,,U =

=1,5 В) определяют по точке перегиба 4> характеристики — по границе диффузионной и кинетической областей. Опре-. деляют чувствительность датчика в конце диапазона измерений (например, Я„ „ =80 мВ). Определяют коэффициент снижения напряжения питания.

1 9-15

К= - — - - =5, 0,08

Напряжение питания датчика должно снижаться в соответствии с выражением

U-=1,9-5 S.

Формула из обр ет ения

Способ контроля горючих газов, заключающийся в их термокаталитическом окислении на поверхности чувствительных элементов датчика, включенных в мостовую измерительную схему, снижении напряжения питания датчика при появлении сигнала на его выходе и определении концентраций горючих газов по величине снижения напряжения питания датчика, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повьппения точности контроля взрывоопасности многокомпонентных газовых смесей, напряжение питания датчика при изменении концентраций горючих газов от нуля до верхнего предела измерений снижают от начального значения, соответствующего середине диффузионной области про1 есса каталитического окисления, до значения, соответствующего границе диффузионной и кинетической областей процесса каталитического окисления, причем снижение напряжения питания датчика осуществляют в соответствии с-выражением 1-1о где U — напряжение питания датчика; — начальное напряжение. питания датчика (напряжение питания при отсутствии горючих газов в анализируемой среде);

S — выходной сигнал датчика, К вЂ” коэффициент снижения напряжения питания датчика, 1-1о -1.4

K= макс где U — напряжение питания датчика, соответствующее границе диффузионной и кинетической областей процесса каталитического окисления, Б„„— .выходной сигHRJI датчика, ответствующий верхнему првделу измерений °

1427276 бы/

14? 7276.

1,6

1,4 а,в

0,8

0,4

20

Корректор Н.Король

Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 4847/40

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель В.Екаев

Редактор А.Лежнина Техред M. Ходанич

/а ЮЛУ

40 50