Устройство для измерения содержания горючего газа

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ГОРЮЧЕГО ГАЗА

Изобретение относится к средствам кондуктометрического контроля газовых сред и может быть использовано для измерения содержания горючих газов в воздухе при контроле атмосферы производственных N помещений и сооружений в угольной, газовой, химической, нефтеперерабатывающей и др. отраслях промышленности . Цель изобретения - повышение точности измерений и увеличение срока службы каталитического элемента. Для этЪго .в устройство для измерения содержания горючего газа состоящего из мостовой измерительной схемы, источника питания и дифференциального усилителя, введены блок управления и блок считывания . Блок питания выполнен с внешним управлением. Выход мостовой измерительной схемы через блок считывания соединен с дифференциальным усилителем. По программе блока управления блок считывания реализует селективную во времени измерительную процедуру, автоматически устраняющую погрешность дрейфа нуля. 3 ил. с & (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0,,» 1 27960

А1 (51)5 С 01 Ю 27/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ 3 сО

4Ь

4Р

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ fNHT СССР (21) 4673152/25 (22) 03.04.89 (46) 15.02.91. Бюл. 1 б (71) Институт горного дела им.В.А.Скочинского (72) Е.Ф.Карпов, Б.И.Басовский и Е.Ш.Ланда (53) 66.071(088.8) (56) Карпов Е.Ф. и др ° Автоматическая газовая защита и контроль рудничной атмосферы. М.: Недра, 1984, с,114-130.

Авторское свидетельство СССР

1040396, кя. С 01 N 27/16, 1984. (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ГОРЮЧЕГО ГАЗА (57) Изобретение относится к средствам кондуктометрического контроля газовых сред и может быть использовано для измерения содержания горючих газов в воздухе при контроле атмосферы производственных

Изобретение относится к средствам кондуктометрического контроля газовых сред и может быть использовано для измерения содержания горючих газов в воздухе при контроле атмосферы производственных помещений и сооружений в угольной, газовой, химической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности, а также в подземных коллекторах крупных городов И иных инженерНых и гражданских сооружениях °

2 помещений и сооружений в угольной, газовой, химической, нефтеперерабатывающей и др. отраслях промышленности. Цель изобретения — повышение точности измерений и увеличение срока службы каталитического элемента. Для этого в устройство для измерения содержания горючего газа состоящего из мостовой измери1 тельной схемы, источника питания и дифференциального усилителя, введены блок управления и блок считывания ° Блок питания выполнен с внешним управлением. Выход мостовой измерительной схемы через блок считывания соединен с дифференциальным усилителем. По программе блока управления блок считывания реализует селективную во времени измерительную процедуру, автоматически устраняющую погрешность дрейфа нуля. 3 ил.

Целью изобретения является повышение точности и увеличение срока . службы каталитического элемента.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства для измерения содержания горючего газа, на фиг. 2— блок-схема управления, на фиг. 3— схема блока считывания.

Устройство (фиг.1) содержит управляемый блок 1 питания, мостовую измерительную схему 2, блок 3 управления, блок 4 считывания и дифферен1627960

55 циальный усилитель 5. Блок питания 1 подключен к мостовой измерительной схеме 2 и снабжен системой управления, т.е. является управляемым. Выход мостовой измерительной схемы 2, в одной из плеч которой включен термокаталитический элемент, через блок

4 считывания подключен ко входу дифференциального усилителя 5. Первый выход блока 3 соединен с управляющим входом блока питания 1, а второй и третий выходы подключены к соответствующим входам блока считывания 4.

Блок 3 управления, блок-схема которого изображена на Лиг.2, включает автогенератор 6 тактовой частоты, два десятичных счетчика 7 и 8, триггер 9, два элемента 2И-HE 10 и 11, два инвертора 12 и 13.

Блок управления предназначен для формирования управляющих сигналов включения и отключения питания мостовой измерительной схемы 2 и Лормирования рвух сигналов считывания для управления аналоговыми ключами блока считывания 4.

В блоке управления 3 выход автогенератора 6 подключен к счетному входу десятичного счетчика 7. Выход переноса счетчика 7 подключен к счетному входу десятичного счетчика 8.

1, -й выход десятичного счетчика 8 подключен к счетному входу триггера

9, а 3 -й выход этого же счетчика— к входу обнуления триггера 9. Выходы и, и k десятичного счетчика 8 соединены с одним из входов элементов 2И-HE 10 и 11 соответственно. Выходы b | и а, счетчика 7 соединены с другим входом элементов 2-НЕ 10 и

11 соответственно. Выход элемента 10 соединен с входом инвертора 12. Выхол элемента 11 соединен с входом инвертора 13.

Блок считывания включает два аналоговых ключа 14 и 15, операционные усилители 16 и 17 и конденсаторы 18 и 19. Конденсаторы и операционные усилители составляют схемы хранения.

Выходы аналоговых ключей 14 и 15 соединены с конденсаторами 18 и 19 и входами операционных усилителей 16 и 17 соответственно.

Устройство работает следующим образом.

В данном устройстве о содержании горючего газа судят не по абсолютному значению сигнала с мостовой схемы

2, а по разности сигналов, снимаемых во время искусственного Лормируемого переходного процесса выжигания горючего газа, причем эта разность в свою очередь пропорциональна абсолютному значению содержания горючего газа н измеряемом диапазоне.

Для формирования переходного процесса используют датчики с пониженной проницаемостью газообменной стенки, при этом производительность рабочего термопреооразовательного элемента и объем реакционной камеры выбирают такими, при которых в стационарном режиме внутри реакционной камеры содержание горючего газа всегда ниже, чем снаружи.

Переходный процесс выжигания горючего газа искусственно Лормируют путем периодического включения и отключения питания моста, а следовательно, термопреобразовательньж элементов, При этом при включении питания и нагреве рабочего элемента на нем происходит окисление горючего газа и

его содержание в реакционной камере уменьшается. При отключении питания моста происходит выравнивание содержания горючего газа в реакционной камере термокаталитического элемента и в анализируемой среде.

Дрейф нуля мостовой схемы одинаково сказывается на абсолютных значениях выходного сигнала в начале переходного процесса выжигания горючего газа, в любой другой его точке и в установившемся режиме. Для любого момента времени дрейф нуля или аддитивная погрешность входит в значение выходного сигнала мостовой схемы

2 как слагаемое Ь S . Если в качестве измеряемой величины, пропорциональной содержанию горючего газа в контролируемой среде, берут разность двух значений выходного сигнала моста, например,S, и S, причем первое из них должно быть взято обязательно во время нерехолного процесса выжигания горючего газа, а второе значение, сдвинутое по фазе относиI

> тельно первого, может бить взято либо также во время переходного пропесса, либо в установившемся режиме, но обязательно до момента времени отключения питания моста, то в полученном таким образом сигнале компенсируется аддитивная погрешность измерения, 5 162 вызванная дрейфом нуля мостовой схемы 2. л

Такой процесс измерения реализуется в предлагаемом устройстве следующим образом.

Под воздействием сигналов с блока управления 3 напряжение питания на мостовой измерительной схеме периодически изменяется от нуля до раI боче» о эначениЯ. УпРавлЯюЩие сиг налы включения питания моста в виде импульсов положительной полярности формируются в блоке управления 3 при помощи триггера 9, прямой выход которого является первым выходом блока управления и подсоединен к блоку питания 1.

Триггер 9 взводится в единичное состояние под воздействием импульса который поступает на счетный вход триггера. На прямом выходе триггера устанавливается положительный потенциал "1" и в блоке 1 питания к мостовой измерительной схеме 2 подключается рабочее напряжение питания.

Под воздействием напряжения питания термокаталитический элемент разогревается, на нем происходит окисление горючего газа, а в реакционной камере происходит переходной процесс выжиганчя горючего газа, электрическим эквивалентом которого является выходной сигнал мостовой схемы.

Для считывания двух значений этого выходного сиг»»ала в блоке управления 3 на второь» и третьем выходах формируются сигналы считывания, которые также представляют собой импульсы положительной полярности.

В качестве сигналов считывания используются импульсы а, и b с выхода десятичного счетчика 7, стробированные импульсами и ои 1 счетчика 8 таким образом, чтоб»» на втором и третьем выходах блока управления 3 эти импульсы возникали синхронно с включением питания мостовой схемы 2. Стробирование производится с помощью элементов 2Н-НЕ 10 и 11.

Инвертора 12 и 13 служат для формирования необходимой полярности сигналов считывания.

Выходной сигнал мостовой схемы

2 поступает на информационные входы аналоговых ключей 14 и 15 блока считывания 4. На управляющие входь, аналоговых ключей поступают сигналы считывания, Они управляют работой

10

3С

4(4.

5(5с аналоговых ключей, т.е ° открывают их на время длительности сигнала считывания и в схемы хранения 18, 16, 19 и 17 заносятся значения выходного сигнала в моменты времени их считывания, т.е. значения S» и S< соответственно. Эти сигналы поступают на входы дифференциального усилителя 5, в качестве которого используется обьгкновенный операционньпг усилитель.

На выходе усилителя формируется сигнал, равный разности входных сигналов, т.е.

8вых

Аддитивная погрешность измерения или дрейф нуля моста, как величина медленно меняющаяся, имеет одинаковое значение для обоих моментов считывания с большой степенью точности, т.е. в изменяющемся во времени выходном сигнале дрейф нуля постоянен по крайней мере для одного переходного процесса. Поэтому в разности двух значений выходного сигнала аддитивная погрешность компенсируется.

Таким образом достигается одна цель изобретения — повьппение стабильной точности измерения эа счет компенсации аддитивной погрешности.

Цикл измерения заканчивается отключением питания моста, которое производится при обнулении триггера

9. Триггер обнуляется импульсом »,д счетчика 8. Генератор тактовой частоты 6, работающий в автоколебатепьном режиме, обеспечивает работу счетчиков 7 и 8 в необходимом режиме.

Формула изобретения

Устройство для измерения содержания горючего газа, содержащее управляешь»й блок питания, подключенньп» к MocTQ вой измерительной схеме, в одно из плеч которой включен термокаталитический элемент, и дифференциальный усилитель, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повьппения точности измерений и увеличения срока службы термокаталитпческогo элемента, в устройство введены блок управления и блок считывания, через который мостовая измерительная схема соединена с дифференциа.»ьным усилителем, причем первый выход блока управления соединен с управлянщим входом блока питания, а второй и

1627960 третий «ыходы подключены к соответствующим входам блока считывания.

1627960

Составитель Ю.Коршунов

Текред M.Ìoðãåíòàë Корректор С.Шекмар

Редактор Н,Горват.Заказ 2459 Тираж 406 Подписное

ВНИИПИ 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