Способ измерения теплопроводности газа

 

Использование: химическая, металлургическая , горнодобывающая промышленность. Сущность изобретения: на терморезистор, включенный в мостовую схему и находящийся в анализируемом газе, подают импульсное напряжение, причем длительность импульса устанавливают исходя из заданной величины чувствительности и периода следования. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (Я)5 G 01 N 27/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ -, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4469368/25 (22) 09.08.88 (46) 23.04;92. Бюл. ¹ 15 (71) Уральский политехнический институт им. С.М,Кирова (72) В.А.Шустров, В.П.Голубев, А.Д.Крылов, Е.И.Несвижский, И.Ю.Мелешко, В.В.Соколов, Е.M,Áèäà, Ю,К.Ефимов, О.Л.Буньков и

В.С.Белоусов (53) 543.274(088.8) (56) Патент Франции

N. 2576688, кл. G 01 N 27/18, 1980.

Авторское свидетельство СССР

N 769421, кл. G 01 N 27/18, 1978.

Изобретение относится к аналитическо- . му приборостроению и предназначено для использования в промышленных и лабораторных хроматографах, основанных на . принципе измерения теплопроводности газа, в частности, когда требуется высокая чувствительность при обнаружении небольших изменений состава газа.

Известен способ измерения теплопроводности газа, заключающийся в том, что на чувствительный терморезистор и компенсационный терморезистор, включенные в мостовую схему и установленные в непосредственной близости друг к другу и последовательно в направлении потока газа, подают постоянный ток.

Недостатком способа является малая чувствительность при обнаружении небольших изменений состава газа. Чувствительность известного способа может быть увеличена за счет увеличения начального сопротивления терморезисторов, Но это ведет

„„5U„„1728762 А1

Авторское свидетельство СССР

¹ 505951, кл. G 01 N 27/18, 1972, (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ГАЗА (57) Использование: химическая, металлургическая, горнодобывающая промышленность.

Сущность изобретения: на терморезистор. включенный в мостовую схему и находящийся в анализируемом газе, подают импульсное напряжение, причем длительность импульса устанавливают исходя из заданной величины:чувствительности и периода следования. 2 ил, к увеличению габаритов. Чувствительность может быть увеличена путем увеличения температуры терморезистора и увеличения величины подаваемого тока. Но это уже использовано в допустимых пределах. Дальнейшее увеличение температуры и тока ведет к перегреву терморезисторов моста и снижению чувствительности.

Известен способ измерения теплопроводности газа, заключающийся в том, что на терморезистор с элементом подстройки, включенным в мостовую схему, подают подстроечные сигналы, поддерживающие сопротивление плеча моста с терморезистором постоянными, Аналогичные подстроечные сигналы подают в другие плечи моста, .

Таким образом, устраняется влияние дрейфа нулевой линии моста и поддерживается постоянная чувствительность в данном способе измерения теплопроводности, Однаiso эта чувствительность не всегда является достаточной, особенно для хроматографов, 1728762

10

20 производства.

30

45

55 анализирующих небольшие изменения концентрации газа. Увеличение чувствительности в данном способе возможно за счет увеличения -подводимого к мосту тока, но при этом увеличивается подводимая мощность, что ведет к перегреву, быстрому окислению элементов и падению чувствительности способа.

Наиболее близким к пре,цлагаемому яв. ляется способ, заключающийся в том, что на. терморезистор, включенный в мостовую схему и находящийся в анализируемом газе, подают импульсное напряжение, причем для поддержания постоянной чувствительности в широком диапазоне измеряемых концентраций газа регулируют.скважность импульсов.

Однако достигаемая постоянная для широкого диапазона концентраций чувствительность при измерении малых концентраций газа является недостаточной, Целью изобретения является повышение чувствительности способа при сохранении средней величины подводимой мощности питания.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения теплопроводности газа, заключающемуся в том, что на терморезистор, включенный в мостовую схему и находящийся в анализируемом газе, подают импульсное напряжение, устанавливают длительность t«, импульса питания, равной тамп. = T/и; где Т вЂ” период следования импульсов;

n — коэффициент увеличения чувствительности, измеряют приращение сопротивления терморезистора, по которому определяют теплоп роводность газа.

Сущность технического решения заключается в следующем. Устанавливают длительность импульса в и раэ меньше, во столько же раз увеличивают амплитуду импульса питания. Выходной сигнал с моста равен

Uevx= олимп A RM или

Uevx= Alnocx 4 RM, где 4« — величина тока при питании терморезистора импульсным напряжением; ! пост — величина тока, если бы терморезистор питали постоянным током;

Ь йм = Rx-йо, где Rx — значение сопротивления терморезистора, находящегося в анализируемом газе; R< —,- начальное значение сопротивления терморезистора.

Следовательно, повышение чувствительности можно пояснить значительным увеличением выходного сигнала (в и раз), если его отсчитывать в течение длительности питающего импульса.

Величина и может быть 2-10, При значении и меньше 2 увеличение чувствительности не произойдет, так как импульсное питание становится постоянным. А при значении и более 10 повышение чувствительности становится неэффективным, так как длительность импульса становится сравнимой с временем, учитывающим инерционность терморезистора.

За счет повышения чувствительности можно обнаружить развивающиеся дефекты в контролируемом оборудовании на ранних стадиях их.появления, что позволяет осуществить своевременный вывод оборудования на ремонт. В результате этого уменьшается вероятность аварийных ситуаций и обеспечивается стабильность работы

На фиг,1 представлена схема устройства для осуществления предлагаемого способа; на фиг.2 — временные диаграммы, поясняющие способ.

Устройство содержит источник 1 питания, выполненный в виде источника импульсного напряжения, мост 2, содержащий терморезисторы (Я1-R4). Источник 1 питания подключен к одной диагонали моста 2, к другой диагонали которого подключен усилитель 3. Выход усилителя 3 соединен с вторым входом измерительного блока 4.

Первый выход источника 1 питания соединен с входом устройства 5 синхронизации, выход которого соединен с запускающим входом блока 6 задержки импульсов синхронизации, а выход блока 6 соединен с первым входом измерительного блока 4, выходом соединенного с входом блока 7.

Устройство работает следующим образом.

Источник 1 импульсного питания выдает прямоугольное импульсное напряжение (фиг.2а) на питающую диагональ моста 2 и на чувствительный термореэистор R1, находящийся в анализируемом газе, Эти же импульсы поступают на устройство 5 синхронизации. а затем на блок 6 задержки импульсов синхронизации, который формирует импульсы (фиг.2б), задержанные относительно переднего фронта прямоугольных импульсов на время тз д, Импульсы с выхода блока 6 задержки импульсов синхронизации воздействуют на вход измерительного блока 4 и переводят его в состояние готовности для приема импульсов с усилителя 3.

Сигнал с усилителя 3 поступает на аналоговый вход измерительного блока 4 и преобразуется в нем в цифровую форму.

1728762

Преобразование должно закончиться до окончания питающего импульса. Величина полученного кода передается на вход запоминающего блока 7 и хранится в нем до следующего запускающего импульса, На 5 фиг,2в изображено квантование импульса в блоке 7, на фиг.2г — изменение температуры чувствительного термореэистора. Из диаграмм видно, что температура терморезистора изменяется в небольших пределах и 10 практически держится на постоянном уровне около 120 С вследствие инерционности термореэистора. Величина импульсного тока, питающего термореэистор, задается большей, чем при питании терморезистора 15 постоянным током, в п раз. Во столько же раз увеличивается и чувствительность способа, т.к.

Uevx Ь Rs !имп, где Ussx — выходное напряжение моста 2; 20

Ь R> — изменение сопротивления терморезистора;

1имп — величина импульсного тока, Для сохранения средней подводимой мощности длительность импульса t«<. в и 25 раэ меньше периода следования импульсов.

Источник 1 импульсного тока представ-" ляет собой задающий генератор, выполненный по схеме несимметричного 30 мультивибратора с преобразователем напряжение -ток, выполненным по известной схеме. Усилитель 3 выполнен на прецизионном операционном усилителе типа К140УД17.

Блок 6 задержки импульсов синхронизации 35 выполнен на одновибраторе, блок 7 — на статическом оперативном запоминающем устройстве типа Кр537рУЗ.

Оптимальные результаты по данным лабораторных испытаний получены при частоте следования импульсов 20 Гц и длительности импульса 10 мс, Время задержки импульса составляет около 2 мс.

Повышение чувствительности при оптимальных параметрах импульса достигается примерно в 10 раз.

Экономические преимущества предлагаемого способа измерения теплопроводности газа заключаются в том, что повышение чувствительности позволяет обнаружить развивающиеся дефекты в контролируемом оборудовании на ранней стадии их рвзвития.

Своевременное устранение дефектов сокращает расходы на ремонт оборудования.

Формула изобретения

Способ измерения теплопроводности газа, заключающийся в том,,что на терморезистор, включенный в мостовую схему и находящийся в анализируемом, газе, подают импульсное напряжение, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения чувствительности при сохранений, средней величины подводимой мощности питания, устанавливают длительность t g импульса питания равной гимп = T/n, где Т вЂ” период следования импульсов;

n — коэффициент увеличения чувствительности, измеряют приращение терморезистора, по которому определяют теплопроводность газа.

1728762

Щцг.2

Составитель В. Шустрое

Техред М,Моргентал Корректор Т.Малец

Редактор В.Петраш

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

Заказ 1404 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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