Газоанализатор



Газоанализатор
Газоанализатор
Газоанализатор
Газоанализатор
Газоанализатор
Газоанализатор
Газоанализатор

 


Владельцы патента RU 2413934:

Открытое акционерное общество "Производственное объединение "Электрохимический завод" (RU)

Газоанализатор предназначен для непрерывного измерения молекулярного кислорода в потоках газа технологической цепочки. Газоанализатор состоит из датчика и электронного блока, которые соединены между собой кабелем. Газоанализатор предназначен для непрерывного измерения молекулярного кислорода в потоках газа технологической цепочки, в основу работы которого положен эффект, действие которого проявляется в изменении теплопроводности газовой смеси, содержащей кислород при воздействии на нее магнитного поля. Датчик газоанализатора состоит из двух последовательно соединенных вакуумно-плотных латунных камер, которые расположены внутри катушек соленоидов. При этом электрическая схема датчика газоанализатора представляет собой неравновесный мост переменного тока, в два смежных плеча которого включены чувствительные элементы, выполненные в виде нитей, которые находятся в среде анализируемого газа и нагреваются переменным током. Причем анализируемый газ находится под воздействием пульсирующих магнитных полей, создаваемых двумя соленоидами. При этом в два других плеча мостовой схемы датчика включены постоянные резисторы, параллельно которым включены резисторы, с помощью которых производится балансировка мостовой схемы датчика. Причем все элементы мостовой схемы расположены в корпусе датчика, кроме того, газоанализатор содержит три источника стабилизированного напряжения, с помощью которых осуществляется питание схемы газоанализатора.

Техническим результатом изобретения является повышение стабильности работы газоанализатора. 7 ил.

 

Изобретение относится к устройствам для непрерывного измерения молекулярного кислорода в потоках газа технологической цепочки.

Известны газоанализаторы /2, 6; 9/, предназначенные к использованию в качестве первичного преобразователя измерительного комплекта системы. Недостатком известных газоанализаторов являются имеющие характеристики по пороговой чувствительности и стабильности показаний в режиме непрерывной длительной работы на технологической цепочке.

В основу работы газоанализатора положен эффект изменения теплопроводности газовой смеси, содержащей кислород, при воздействии на нее магнитного поля /1/. Поскольку измерение теплопроводности незначительно, в газоанализаторе используется пульсирующее магнитное поле. Это позволяет, не применяя термостатирование датчика, обеспечить необходимые технические характеристики газоанализатора. Сигнал, снимаемый с датчика, усиливается усилителем переменного тока и после преобразования подается на показывающий и регистрирующий приборы /3/.

В состав газоанализатора (фиг.1) входят датчик (1) и электронный блок (2), которые соединены между собой кабелем (3).

В датчике установлен второй соленоид (4), для чего увеличена высота стоек (5) и диаметр одного из отверстий в них. Увеличена высота планки, на которой установлен блок элементов мостовой схемы. Блок (2) расположен со стороны выводов термоэлементов. Увеличена высота корпуса. Датчик газоанализатора состоит из двух последовательно соединенных вакуумно-плотных латунных камер (6). Камеры расположены внутри катушек соленоидов (фиг.2).

Электрическая схема датчика газоанализатора (фиг.3) представляет собой неравновесный мост переменного тока, в два смежных плеча которого включены чувствительные элементы R1 (7) и R2 (8), выполненные в виде металлических нитей. Чувствительные элементы, выполненные из платиновой проволоки диаметром 30 мкм, находятся в среде анализируемого газа и нагреваются переменным током частотой 1010 Гц. Анализируемый газ находится под воздействием пульсирующих магнитных полей, создаваемых двумя соленоидами L1 (9) и L2 (10). Наличие в датчике газоанализатора двух соленоидов позволяет увеличить его полезный сигнал в два раза по сравнению с прототипом газоанализатора при неизменной стабильности показаний. В два других плеча мостовой схемы датчика включены постоянные резисторы R3 (11) и R4 (12). Параллельно резисторам R3 (11) и R4 (12) включены резисторы R5 (13), R6 (14), R7 (15), R8 (16). Резисторами R6 (14) и R7 (15) производится балансировка мостовой схемы датчика. Все элементы мостовой схемы расположены в корпусе датчика. Размещение всех элементов в корпусе датчика, а также герметизация эпоксидной смолой резисторов R3 (11), R4 (12), R5 (13), R6 (14), R7 (15), R8 (16) позволяет уменьшить нестабильность показаний газоанализатора примерно в три раза по сравнению с прототипом газоанализатора /2; 6; 9/.

На лицевой панели (17) электронного блока (фиг.4) имеются: показывающий прибор (18), клавиши переключения времени выхода сигнала на установившийся уровень, то есть если утоплена клавиша Т3 (19), то показания прибора от нулевого до установившегося значения выйдут за 20 минут, при включении Т2 (20) - за 5 минут, при включении Т1 (21) - за 40 секунд. Так же имеются клавиши (22) переключения шкальности показаний 0,5%, 5%, 20% объемных и тумблер включения напряжения 220 В (23) - «СЕТЬ».

Электронный блок размещен в унифицированном корпусе. Монтаж основных элементов схемы блока выполнен на печатных платах.

На верхней поверхности шасси (фиг.5) установлены: плата блока питания соленоидов - П9 (24), плата блока питания операционных усилителей - П1 (25) и плата блока питания генератора «1 кГц» - П8 (26).

На нижней поверхности шасси (фиг.6) расположены: плата входного усилителя в экране - П3 (27), плата блока выделения огибающей - П4 (28), плата генератора «1 кГц» - П2 (29) и плата канала 0,5% Гц, синхронного детектора и фильтра инфранизких частот - А5 (30).

Структурная схема, (фиг.7) газоанализатора включает в себя:

- датчик Д (31);

- усилитель входной У1 (32);

- синхронный детектор СД1 (33);

- усилитель напряжения моделирующей частоты У2 (34);

- синхронный детектор СД2 (35);

- выходной прибор ИП1 (36);

- индикатор «баланса» мостовой частоты ИП2 (37);

- генератор напряжения питания мостовой схемы датчика Г1 (38);

- генератор импульсов управления магнитным полем датчика Г2 (39);

- источники стабилизированного напряжения ИСН1 (40), ИСН2 (41), ИСНЗ (42).

Структурная схема газоанализатора отличается от структурных схем прототипов-газоанализатора тем, что в ней применен отдельный источник питания регенератора «1 кГц» ИСН1 (40) и отсутствует делитель напряжения на входе усилителя У2 (34). Это позволило повысить стабильность работы газоанализатора. Питание схемы газоанализатора осуществляется от трех источников стабилизированного напряжения ИСН1 (40), ИСН2 (41) и ИСН3 (42). Метод стабилизации напряжения - компенсационный.

Питание схемы датчика осуществляется переменным напряжением частотой 1010 Гц. Частота 1010 Гц выбрана из условия минимальной зависимости показаний газоанализатора от колебаний частоты питающей сети. Выходной сигнал датчика, представляющий собой напряжение частотой 1010 Гц, модулированное частотой f=0,5 Гц, подается на входной усилитель У1 (32) с коэффициентом усиления Ку≈3000. Частота f=0,5 Гц выбрана из условия получения максимального выходного сигнала датчика и определяется временем установления сигнала на выходе датчика после подачи импульса тока на соленоид. Усиленный сигнал после синхронного детектора СД1 (33) подается на индикатор баланса мостовой схемы датчика ИП2 (37) и усилитель У2 (34) с коэффициентом усиления Ку≈3000. После синхронного детектора СД2 (35) сигнал в форме напряжения постоянного тока подается на выходной прибор ИП1 (36) и на внешний регистрирующий прибор.

Источники информации

1. Уточненное техническое задание на НИР «Радуга». Подтема ТКВП инв. №Т-2/4336.

2. Газоанализатор ГМ6А. Техническое описание и инструкция по эксплуатации eK2.840.013 ТО.

3. Л.Фолкенберри «Применение операционных усилителей и линейных ИС». М: «Мир», 1985 г.

4. К.П.Полянин «Интегральные стабилизаторы напряжения». М: «Энергия», 1979 г.

5. B.C.Гутников «Интегральная электроника в измерительных устройствах». Л: «Энергия», 1980 г.

6. П.Гарет «Аналоговые устройства для микропроцессоров и мини-ЭВМ». М: «Мир», 1981 г.

7. Г.Б.Альтшуллер, Н.Н.Елфимов, В.Г.Шакулин «Кварцевые генераторы». М: «Радио и связь», 1984 г.

8. Л.М.Гольденберг, Ю.Т.Бутыльский, М.Н.Поляк «Цифровые устройства на интегральных схемах в технике связи» М: «Связь», 1979 г.

9. А.Г.Алексенко. Е.А.Коломбет, Г.И.Стародуб «Применение прецизионных аналоговых ИС». М: «Советсткое радио», 1980 г.

10. В.Л.Рейзин, В.Е.Мондравин и др. «Элементы управления серии «Логики И». М: «Энергоатомиздат», 1984 г.

11. Ю.Р.Носов, А.С.Сидоров «Оптроны и их применение». М: «Радио и связь», 1981 г.

Газоанализатор, состоящий из датчика и электронного блока, которые соединены между собой кабелем, предназначенный для непрерывного измерения молекулярного кислорода в потоках газа технологической цепочки, в основу работы которого положен эффект, действие которого проявляется в изменении теплопроводности газовой смеси, содержащей кислород при воздействии на нее магнитного поля, отличающийся тем, что датчик газоанализатора состоит из двух последовательно соединенных вакуумно-плотных латунных камер, которые расположены внутри катушек соленоидов, при этом электрическая схема датчика газоанализатора представляет собой неравновесный мост переменного тока, в два смежных плеча которого включены чувствительные элементы, выполненные в виде нитей, которые находятся в среде анализируемого газа и нагреваются переменным током, причем анализируемый газ находится под воздействием пульсирующих магнитных полей, создаваемых двумя соленоидами, в два других плеча мостовой схемы датчика включены постоянные резисторы, параллельно которым включены резисторы, с помощью которых производится балансировка мостовой схемы датчика, причем все элементы мостовой схемы расположены в корпусе датчика, кроме того, газоанализатор содержит три источника стабилизированного напряжения, с помощью которых осуществляется питание схемы газоанализатора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области сенсорных элементов, а точнее к датчикам газового состава атмосферы. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для изготовления датчиков измерения концентрации кислорода в различных газах и в широкой области давлений парциального давления кислорода - от 5 до 100 кПа.

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к датчикам измерения состава окружающей среды, и может быть использовано для определения содержания водорода в воздухе и в других газовых средах.
Изобретение относится к аналитической химии и приборостроению и может быть использовано как в лабораторной практике, так и в различных отраслях промышленности, в частности, в водородной энергетике: в системах получения, хранения и транспортировки водорода, топливных элементах и других объектах.

Изобретение относится к комбинированным датчикам для измерения содержания в газе кислорода и окислов азота. .

Изобретение относится к способам изготовления твердоэлектролитных электрохимических датчиков-газоанализаторов для многократного использования при определении серосодержащих газов, например, в форме H2S в потоке газообразной смеси, например в потоке азота, аргона или конверсированных продуктах сгорания светлых нефтепродуктов.

Датчик // 2212659

Изобретение относится к измерительной технике, а более конкретно к электрохимическим датчикам для определения концентрации растворенного газа, преимущественно кислорода.

Изобретение относится к измерительной технике, а более конкретно - к электрохимическим датчикам для определения концентрации растворенного газа, преимущественно кислорода.

Изобретение относится к технике газового контроля и может быть использовано для калибровки газоанализаторов фтористого водорода

Изобретение относится к аналитической технике, в частности к твердо-электролитным датчикам для анализа газовых сред

Изобретение относится к аналитической технике, в частности к твердоэлектролитным датчикам для анализа газовых сред

Изобретение относится к газовым датчикам, используемым во многих областях техники для удовлетворения растущих требований по экологии и безопасности

Изобретение относится к аналитической технике, в частности к датчикам для анализа газовых сред

Использование: для контроля заполнения сорбентом кулонометрических чувствительных элементов после их изготовления или регенерации. Сущность: заключается в том, что с целью улучшения качества контроля заполнения сорбентом чувствительного элемента после его изготовления или регенерации количество сорбента определяют периодом времени активного поглощения влаги этим сорбентом без воздействия на электроды элемента постоянного напряжения. Технический результат: увеличение времени непрерывной работы кулонометрического гигрометра и значительное увеличение периода времени проведения регенерации кулонометрических чувствительных элементов. 1 ил.

Изобретение может быть использовано для измерения концентрации монооксида углерода в воздухе и в инертном газе. Чувствительный элемент электрохимического датчика монооксида углерода в газовых смесях выполнен в виде таблетки из твердого оксидного электролита, на одну из поверхностей таблетки припечен электрод сравнения, на противоположную - измерительный электрод, при этом твердый оксидный электролит выполнен на основе оксида церия состава Ce0.8(Sm0.8Ca0.2)0.2O2, электрод сравнения выполнен из манганита лантана-стронция состава La0.6Sr0.4MnO3, а измерительный электрод - из оксида цинка ZnO. Изобретение обеспечивает повышение точности измерения монооксида углерода, повышение стабильности показаний, упрощение технологии изготовления чувствительного элемента. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Чувствительный элемент электрохимического датчика водорода в газовых смесях. Может быть использован для измерения концентрации водорода в воздухе и в инертном газе. Чувствительный элемент электрохимического датчика водорода в газовых смесях, выполненный в виде таблетки из твердого электролита, на одну из поверхностей таблетки припечен электрод сравнения из серебра, на противоположную - рабочий электрод, при этом рабочий электрод выполнен из смеси оксидного соединения с высокой электронной проводимостью и серебра при его содержании в смеси 8-15 масс.%. Новый технический результат - повышение точности измерения водорода, стабильности показаний, увеличение температурного диапазона измерений и упрощение технологии изготовления чувствительного элемента. 3 з.п. ф-лы, 3 табл., 7 ил.

Изобретение может быть использовано в энергетике, металлургии, химической промышленности для определения концентрации водорода в жидких и газовых средах в широком интервале температур и давлений. Твердоэлектролитный датчик водорода в газовых средах содержит селективную мембрану (12), керамический чувствительный элемент (7) с эталонным электродом (15), измерительный электрод (6), герметичную камеру, состоящую из соединенных между собой рабочей полости и вспомогательной полости, корпус (8), соединительный материал (13), пробку с отверстием (11), гермоввод (3), потенциалосъемник (10), втулку (1). Керамический чувствительный элемент (7) выполнен в виде сопряженных между собой цилиндрического элемента и части сферы, расположенной в нижней части цилиндрического элемента. Верхняя часть наружной цилиндрической поверхности керамического чувствительного элемента (7) герметично соединена с внутренней боковой поверхностью корпуса (7) посредством соединительного материала (13). Эталонный электрод (15) расположен в полости, образованной внутренней поверхностью керамического чувствительного элемента (7) и поверхностью пробки (11). На наружную сферическую часть керамического чувствительного элемента (7) нанесен топкий слой токопроводящего покрытия из благородного металла, являющегося измерительным электродом (6). Потенциалосъемник (10) выведен через отверстие в пробке (11) в объем эталонного электрода (15). Втулка (1) соединена с нижней частью корпуса (8). Нижний конец втулки (1) имеет дно с центральным отверстием, к которому прикреплена селективная мембрана (12). Нижний свободный конец селективной мембраны (12) герметично закрыт заглушкой (5). Керамический чувствительный элемент (7) и селективная мембрана (12) снабжены общим нагревателем с системой стабилизации температуры. Вспомогательная и рабочая полости объединены в одном объеме, ограниченном внешней поверхностью керамического чувствительного элемента (7), соединительного материала (13) и внутренней поверхностью нижней части корпуса (8), втулки (1), селективной мембраны (12) и заглушки (5). Вспомогательная полость выведена из зоны действия основного нагревателя с образованием во вспомогательной полости области насыщенной парами воды, причем вспомогательная полость оборудована термоэлектрическим преобразователем (14) и дополнительным нагревателем (4). Изобретение обеспечивает уменьшение инерционности, увеличение точности, чувствительности и стабильности показаний датчика. 8 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике. Твердоэлектролитный датчик концентрации кислорода в газовых средах содержит керамический чувствительный элемент (3), герметично размещенный в металлическом корпусе (4), электрод сравнения (8), потенциалосъемный вывод (5), измерительный электрод (2), нанесенный на внешнюю часть керамического чувствительного элемента (3). Измерительный электрод (2) представляет собой двухслойное токопроводящее покрытие, первый слой состоит из смеси порошка благородного металла и диоксида циркония, второй состоит из порошка благородного металла. Керамический чувствительный элемент (3) выполнен из твердого электролита в виде сопряженных между собой цилиндрического элемента и части сферы. Верхняя наружная цилиндрическая поверхность керамического чувствительного элемента (3) соединена с внутренней боковой поверхностью корпуса (4) посредством соединительного материала (7). Керамический чувствительный элемент (3) дополнительно снабжен пробкой (6) из оксида металла с отверстием, перекрывающей поперечное сечение полости керамического чувствительного элемента (3). Электрод сравнения (8) расположен в полости, образованной внутренней поверхностью керамического чувствительного элемента (3) и поверхностью пробки (6), занимает ее часть и контактирует с внутренней частью сферы и, по меньшей мере, с частью внутренней цилиндрической поверхности керамического чувствительного элемента (3). Электрод сравнения (8) состоит из нижнего и, по меньшей мере, одного последующего слоя, обращенный в сторону части сферы свободный конец потенциалосъемного вывода (5) выведен в объем электрода сравнения (8) через отверстие в пробке (6), при этом обеспечен электрический контакт между потенциалосъемным выводом (5) и нижним слоем электрода сравнения (8). Обращенный в сторону части сферы свободный конец потенциалосъемного вывода (5) выведен в объем электрода сравнения (8) через отверстие в пробке (6). При этом обеспечен электрический контакт между потенциалосъемным выводом (5) и нижним слоем электрода сравнения (8). По меньшей мере, часть сферы керамического чувствительного элемента (3) выступает за пределы корпуса (4). Материалы корпуса (4), керамического чувствительного элемента (3) и соединительного материала (7) имеют близкий коэффициент температурного расширения. Свободная часть корпуса (4) соединена с гермовыводом полезного сигнала (1) с помощью сварки, полость, образованная керамическим чувствительным элементом (3), корпусом (4) и гермовыводом полезного сигнала (1), является герметичной по отношению к внешней среде. Изобретение обеспечивает возможность расширения области применения и уменьшения стоимости датчика. 8 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх