Устройство для измерения углеродного потенциала

 

Изобретение относится к области; химико-термической обработки к может быть использовано при контроле углеродного потенциала печных атмосфер. Цель изобретения - повьшение надежности и расширение технологических возможностей устройства. Устройство содержтст размещенные в термостатируемом объеме 1 термопару (Т) 2, электрохимический датчик 3, соединенный с вторичным прибором 4, и нагреватель 5. Один конец Т 2 подссединен к инверсному входу регулирующего усилителя 6, а другой - к электрическому мосту. Мост состоит из термочувствительного резистора 7 - плечо термокомпенсации , резистора 8 - тглечо задания температуры (ПЗТ) и двух вспомогательных резисторов 9 и 10, 00 .:h/

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИИ

А1 (19) (11) < ()) 4 G 01 N 27/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4143551/40-25 (22) 10. 11. 86 (46) 23.03.89. Бюл. № 11 .(72) Б.В.Радзиевский и M.È.Îíüêèí (53) 543.257 (088. 8) (56) Романовский В.Э. и др. Оптимизация параметров процесса химико-термической обработки с помощью приборов конструкции ВНИИТМАШ. — Металловедение и термическая обработка металлов, 1984, ¹ 4, с. 23.

Установка регулирования кислородного потенциала технологических атмосфер "УРКП-2". Техническое описание и инструкция по эксплуатации.

Волгоград, НПО "ВНИИТМАШ", 1985, с.б9, рис, 1, 4.

Потенциометры и уравновешенные мосты автоматические КСПЗ и КСМЗ. Техническое описание и инструкция по эксплуатации, 1973, с. 12. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛЕРОДНОГО ПОТЕНЦИАЛА (57) Изобретение относится к области химико-термической обработки н может

:быть использовано при контроле углеродного потенциала печных атмосфер.

Цель изобретения — повышение надежности и расширение технологических возможностей устройства. Устройство содержит размещенные в термостатируемом объеме 1 термопару (Т) 2, электрохимическнй датчик 3, соединенный с вторичным прибором 4, и нагреватель 5. Один конец Т 2 поцссединен к инверсному входу регулирующего усилителя 6, а другой — к электрическому мосту. Мост состоит из термочувствительноro резистора 7 — плечо термокомпенсации, резистора 8 — плечо задания температуры (ПЗТ) и двух вспомогательных резисторов 9 и 10.

1467483

Устройство снабжено дополнительным резистором 11, подключенным к ПЗТ, нормально-замкнутым контактом 12, электроемкостью 13 и двумя усилителями 14 и 15. Первые входы усилите1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь завано при химико-термической обработке для контроля углеродного потенциала печных, атмосфер. S

Цель изобретения — повышение надежности и расширение технологических возможностей устройства.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — графики изменения температуры термоста.та во времени.

Устройство содержит размещенные в термастатируемом объеме I термопару 15

2, электрахимический датчик 3, соединенный с вторым прибором 4, и нагреватель 5. Один конец термопары 2 подсоединен к инверсному входу регулирующего усилителя б, сигнал с выхода которого управляет током нагрева нагревателя 5. Другой конец термопары

2 подключен к электрическому мосту, состоящему из термочувствительного резистора 7 (плеча термокомпенсации)., резистора 8 (плечо задания температуры) и двух вспомогательных резисторов 9 и 10.

Устройство снабжено дополнительным резистором 11,подключенным в пле — 30 ча задания температуры, нормальнозамкнутым контактом 12, электроемкостью 13 и двумя усилителями 14 и 15.

В качестве нормально-замкнутого контакта 12 может быть использован контакт электромагнитного реле, обмотка

35 которого подключена к источнику питания (не показано). В качестве электро. емкости 13 может быть использован конденсатор или ионпстор, который при малых размерах обладает большой емкостью (до 50 Ф) и малым током утечки.

Первый вход усилителя 14 подсоединен к точке А плеча задания темпелей 14 и 15 подсоединены к ПЗТ, а вторые входы объединены на втором входе регулирующего усилителя 6 и соединены через зарядна-разрядные резисторы 16 и 17 с их выходами. 2 ил.

2 ратуры, соответствующей промежуточной температуре, а первый вход усилителя 15 подсоединен к точке В плеча задания температуры, саответстующей рабочеи температуре. Вторые ходы усилителей 14 и 15 объединены на втором входе регулирующего усилителя 6 и соединены через зарядноразрядные резисторы 16 и 17 с их выходами.

Устройство работает следующим образом.

После подачи напряжения питания нормально-замкнутый контакт 12 размыкается. В точках А и В электрического моста появляются положительные напряжения относительно точки С, соответствующие промежуточной и рабочей температурам. Под действием этих напряжений усилители 14 и 15, имеющие высокий коэффициент усиления (порядка 10 -10 ), входят в режим

8 насыщения. При этом на выходе усилителя 15 создается положительное напряжение на заряд электроемкости 13, а на выходе усилителя 14 — отрицательное напряжение на ее разряд Сопротивление резистора 16 выбрано больше сопротивления резистора 17, поэтому ток,заряда преобладает над током разряда, и электроемкость 13 заряжается током, равным разности токов, проходящих через резисторы 16 и 17. напряжения на входах регулирующего усилителя б формируют разность между напряжением наконденсаторе и ЭДС термопары 2, которая поддерживается усилителем 6 равной нулю путем нагрева термостатируемого объема 1 посредством управления током нагрева нагревателя 5»

Таким образом, программа нагрева термостатируемого объема 1 и, следовательно, электрохимического датчика

1467483

3 определяется темпом заряда электроемкости 13. Темп заряда электроемкости 13, определяемый в начальный момент разностью токов через резисторы

16 и 17, обеспечивает медленный разогрев (в течение 40-60 мин) термостатируемого объема 1 до промежуточной температуры Т порядка 120 С. 3а это время влага, находящаяся в порах и микротрещинах электрохимического датчика 3, успевает испариться. Даль-. нейший нагрев допустимо вести в более быстром темпе, обеспечивающем равномерность температурного поля термостатируемого объема 1 и электрохимического датчика 3.

Устройство обеспечивает этот режим за счет того, что в момент дости;. жения термостатируемым объемом 1 про- 20 межуточной температуры Т сумма потенциала точки С и напряжения на электроемкости 13 становится равной потенциалу точки А, а затем и превышает его за счет заряда электроемко- 25 сти 13. Это приводит к изменению полярности напряжения на выходе усилителя 14 с минус на плюс, и заряд электроемкости 13 с этого момента осуществляется суммой токов через резис- 30 торы 16 и 17, что, в конечном итоге, обеспечивает повышенный темп нагрева термостатируемого объема 1 до рабочей температуры Тр.

В момент достижения суммы потек- 35 циала точки С и напряжения на электроемкости 13 потенциала точки В усилитель 15 входит в линейный режим.

При этом на выходе усилителя 15 формируется отрицательное напряжение,, 40 стабилизирующее напряжение на электроемкости 13 и рабочую температуру в термостатируемом объеме 1. С этого момента устройство готово к измерению, для чего в электрохимический датчик 3 подают анализируемый газ, а по показаниям вторичного прибора

i4 судят о кислородном и углеродном потенциалах контролируемой атмосферы.

Высокая линейность заряда и раз5 ряда электроемкости 13 обеспечивается превышением "зарядно-разрядного напряжения с выходов усилителя на несколько порядков, например в 1000 раз, над напряжением заряда электроемкости 13.

При отключении напряжения питания контакт 12 замыкается, в результате чего электроемкость 13 подключается к термопаре 2. Поэтому при снижении температуры термостатируемого объема

1 напряжение на электроемкости 13 точно следует эа ЭДС термопары 2. При повторном включении программа начнется с той температуры, которую фактически имеет термостатируемый объем

1, что способствует устранению тепловых ударов на электрохимический датчик 3.

Снабжение устройства нормальнозамкнутым контактом и электроемкостью шунтирующими входы регулирующего усилителя соответственно после и до термопары, позволяет исключить тепловые удары на электрохимический датчик после кратковременных отключений устройства. Дополнительный резистор, включенный в плечо задания температуры, два усилителя и их взаимосвязь с плечом задания температур» и регулирующим усилителем позволяют обеспечить два режима нагрева: сушки электрохимического датчика,и нагрева со скоростью, предотвраща щей тепловые напряжения в датчике, что повышает надежность его работы и обеспечивает расширение технологических возможностей устройства, в частности использование его в качестве переносного прибора.

Формула изобретения

Устройство для измерения углеродного потенциала, содержащее размещенные в термостатируемом объеме нагреватель, термопару и электрохимический датчик, подключенный к вторичному прибору, электрический мост, образованный плечом термокомпенсации и плечом задания температуры, регулирующийусилитель, первый вход которого связан через термопару с плечом термокомпенсации, второй вход - с плечом задания температуры, а выход— с нагревателем, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения надежности и расширения технологических возможностей, оно снабжено нормально-замкнутым контактом, конденсатором, дополнительным резистором, подключенным в плечо задания температуры, и двумя усилителями, при этом нормально-замкнутый контакт связан с источником питания и подключен к входам регулирующего усилителя,, erupt фа@, g

Составитель Е.Анисимов

Техред М.Дидык Корректор М.Шароши

Редактор Н.Тупица

Тираж 788

Подписное

Заказ 1189/41

BHNHIIH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 101

5 1467483 в конденсатор соединен с нормально- параллельно дополнительному резистозамкнутым контактом и через термопару ру, а вторые входы усилителей объедис первым входом регулирующего усили- наны на втором входе регулирующего теля, первые входы усилителей соеди- усилителя и соединены через заряднонены с плечом задания температуры разрядные резисторы с их выходами.