Датчик расхода водорода

Авторы патента:

G01N27/12 - твердого тела в зависимости от абсорбции текучей среды, твердого тела; в зависимости от реакции с текучей средой

Владельцы патента RU 2463586:

Открытое акционерное общество "Научное конструкторско-технологическое бюро "Феррит" (ОАО "НКТБ "Феррит") (RU)

Изобретение может быть использовано в измерительной технике в химической, авиационной, автомобильной и аэрокосмической промышленности. Датчик расхода водорода содержит водородочувствительный тонкопленочный элемент (1) на основе палладия, водородочувствительный тонкопленочный элемент (1) выполнен в форме цилиндра из пористого материала (например, пористой керамики), вся поверхность которого палладирована, водородочувствительный тонкопленочный элемент (1) расположен внутри корпуса (2), имеющего форму трубки, внутри водородочувствительного тонкопленочного элемента расположены нагревательные элементы (3) и датчики температуры (4), датчик расхода водорода снабжен магнитопроводом (5), охватывающим водородочувствительный тонкопленочный элемент по образующей цилиндра, катушкой индуктивности (6), расположенной на магнитопроводе (5), конденсатором (7), образующим с катушкой индуктивности (6) колебательный контур, усилителем сигнала (8), измерительным (9) и запоминающим (10) устройствами. Изобретение обеспечивает возможность измерения расхода водорода в непрерывном режиме его течения независимо от продолжительности процесса. 1 ил.

Изобретение относится к оборудованию, предназначенному для работы с водородом, и может быть использовано в измерительной технике в химической, авиационной, автомобильной и аэрокосмической промышленности.

Известно устройство «Датчик водорода в жидких и газовых средах» (Патент RU №2379672, С1, МПК G01N 27/417. Заявка: 2008136720/28, 15.09.2008. Опубликовано: 20.01.2010). Датчик водорода в жидких и газовых средах включает селективную мембрану, пористую электроизоляционную керамику и корпус с потенциалосъемником, керамический чувствительный элемент с эталонным электродом, пористый платиновый электрод, кремнеземную ткань, соединительный материал, пробку с отверстием, гермоввод, цилиндрическую втулку. Полость корпуса между гермовводом и керамическим чувствительным элементом герметична. Керамический чувствительный элемент 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 герметично соединена с корпусом посредством соединительного материала. Эталонный электрод расположен в полости, образованной внутренней поверхностью керамического чувствительного элемента и поверхностью пробки. Наружная сферическая часть керамического чувствительного элемента покрыта слоем пористого платинового электрода. Конец центральной жилы выведен через отверстие в пробке в объем эталонного электрода. Втулка соединена с нижней частью корпуса.

Недостатком устройства является большая сложность и стоимость датчика.

Известно также устройство «Быстродействующий резистивный датчик взрывоопасных концентраций водорода (варианты) и способ его изготовления» (Патент RU №2221241, С1, МПК 7 G01N 27/12. Заявка: 2002130840/28, 19.11.2002. Опубликовано: 10.01.2004). Предлагается резистивный датчик взрывоопасных концентраций водорода (более 1 об.%), содержащий изолирующую подложку, водородочувствительный тонкопленочный элемент, нанесенный на подложку, нагревательный элемент, подогревающий водородочувствительный тонкопленочный элемент. Водородочувствительный тонкопленочный элемент выполнен из материала, содержащего, по меньшей мере, палладий, подвергнутого термообработке, обеспечивающей образование окисла палладия или из окисла палладия, переходящего в металлический палладий под действием водорода (прототип).

Недостатком устройства является сложность датчика и высокая точность соблюдения параметров технологии обработки палладия при окислении.

Раскрытие изобретения

Известно, что соединение палладия с водородом изменяет магнитную проницаемость данного соединения в прямой зависимости (магнитная проницаемость - концентрация водорода в соединении). «Водородные соединения металлов» К.Маккей, Издательство «МИР», Москва, 1968 год, стр.68.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является определение возможности измерения расхода водорода в непрерывном режиме его течения независимо от продолжительности процесса.

Технический результат заключается в возможности непрерывного измерения расхода водорода независимо от времени измерения при одновременном увеличении точности измерения.

Технический результат достигается тем, что датчик расхода водорода содержит водородочувствительный тонкопленочный элемент на основе палладия, водородочувствительный тонкопленочный элемент выполнен в форме цилиндра из пористого материала, вся поверхность которого палладирована, и расположен внутри корпуса, имеющего форму трубки, внутри водородочувствительного тонкопленочного элемента расположены нагревательные элементы и датчики температуры, датчик расхода водорода снабжен магнитопроводом, охватывающим водородочувствительный тонкопленочный элемент по образующей цилиндра, катушкой индуктивности, расположенной на магнитопроводе, конденсатором, образующим с катушкой индуктивности колебательный контур, усилителем сигнала, измерительным и запоминающим устройствами.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлен датчик расхода водорода.

Осуществление изобретения

Датчик расхода водорода содержит водородочувствительный тонкопленочный элемент 1 на основе палладия, водородочувствительный тонкопленочный элемент 1 выполнен в форме цилиндра из пористого материала (например, пористой керамики), вся поверхность которого палладирована, водородочувствительный тонкопленочный элемент 1 расположен внутри корпуса 2, имеющего форму трубки, внутри водородочувствительного тонкопленочного элемента расположены нагревательные элементы 3 и датчики температуры 4, датчик расхода водорода снабжен магнитопроводом 5, охватывающим водородочувствительный тонкопленочный элемент 1 по образующей цилиндра, катушкой индуктивности 6, расположенной на магнитопроводе 5, конденсатором 7, образующим с катушкой индуктивности 6 колебательный контур, усилителем сигнала 8, измерительным 9 и запоминающим 10 устройствами.

Устройство работает следующим образом.

Водород поступает в датчик расхода водорода, проходит через водородочувствительный тонкопленочный элемент 1, имеющий форму цилиндра и выполненный из пористого материала (например, пористой керамики), вся поверхность которого палладирована. Палладий взаимодействует с водородом и образует гидридные соединения, при этом изменяется магнитная проницаемость водородочувствительного тонкопленочного элемента 1. Зависимость магнитной проницаемости от концентрации гидридов имеет линейный характер (чем выше концентрация водорода, тем выше магнитная проницаемость). Изменение магнитной проницаемости датчика расхода водорода вызывает изменение частоты контура генератора измерительной системы. Для повышения чувствительности прибора сигнал усиливается усилителем 8. Это изменение фиксируется системой индикации, которая включает измерительное 9 и запоминающее 10 устройства. Нагревательные элементы 3 включаются автоматически после насыщения палладия водородом при достижении уровня сигнала, соответствующего предельному значению магнитной проницаемости слоя палладия. При этом происходит удаление водорода из водородочувствительного тонкопленочного элемента 1. После удаления водорода происходит автоматическое отключение нагревательных элементов 3. После охлаждения магнитопровода 5 до уровня исходной проницаемости (отсутствия водорода в водородочувствительном тонкопленочном элементе 1) измерительный прибор 9 фиксирует первоначальное значение магнитной проницаемости. Происходит автоматическая юстировка датчика расхода водорода, и показания вновь фиксируются измерительным прибором 9. Измерительный прибор 9 датчика расхода водорода автоматически суммирует число циклов и объем прохождения водорода, пропорциональный числу циклов. Эти показания фиксирует запоминающее устройство 10.

Технико-экономические показатели данного изобретения значительно превосходят по своим параметрам используемые ранее устройства. Заявляемый датчик расхода водорода более прост по устройству, более технологичен в изготовлении, удобней в эксплуатации, обеспечивает точный расчет прошедшего через датчик водорода и может показывать любой объем измеряемого водорода.

Датчик расхода водорода, содержащий водородочувствительный тонкопленочный элемент на основе палладия, отличающийся тем, что водородочувствительный тонкопленочный элемент выполнен в форме цилиндра из пористого материала, вся поверхность которого палладирована, и расположен внутри корпуса, имеющего форму трубки, внутри водородочувствительного тонкопленочного элемента расположены нагревательные элементы и датчики температуры, датчик расхода водорода снабжен магнитопроводом, охватывающим водородочувствительный тонкопленочный элемент по образующей цилиндра, катушкой индуктивности, расположенной на магнитопроводе, конденсатором, образующим с катушкой индуктивности колебательный контур, усилителем сигнала, измерительным и запоминающим устройствами.

Похожие патенты:

Газоанализатор // 2462704

Изобретение относится к области газового анализа, в частности к детектирующим устройствам, применяемым для регистрации и измерения содержания микропримесей ацетона и других газов.

Нанополупроводниковый газовый датчик // 2458338

Изобретение относится к области газового анализа, в частности к детектирующим устройствам для регистрации и измерения содержания оксида углерода. .

Способ установления ранней порчи мяса и мясных изделий, нарушения технологии производства и рецептуры // 2452948

Изобретение относится к аналитической химии и контролю качества мясных продуктов. .

Способ преобразования влажности газов в электрическое напряжение (ток) и устройство для его осуществления // 2442148

Изобретение относится к измерительной технике. .

Способ раздельного определения аминов различного строения в газовоздушных смесях // 2441233

Изобретение относится к аналитической химии органических соединений и может быть использовано для раздельного определения аминов различного строения в газовоздушной смеси.

Датчик содержания сернистого газа в воздухе // 2440567

Изобретение относится к измерению содержания сернистого газа (диоксида серы, SO2) в воздухе. .

Устройство для эксплуатации металлооксидного газового датчика // 2439546

Изобретение относится к устройству для эксплуатации металлооксидного газового датчика. .

Способ контроля и регулирования состава газовой смеси внутри многоуровневой автомобильной стоянки // 2438122

Изобретение относится к экологии. .

Газовый датчик // 2437087

Изобретение относится к области газового анализа, в частности к детектирующим устройствам, применяемым для регистрации и измерения содержания микропримесей диоксида азота и других газов.

Нанополупроводниковый газоанализатор // 2423688

Изобретение относится к области газового анализа, в частности к детектирующим устройствам, применяемым для регистрации и измерения содержания микропримесей аммиака и других газов.

Газовый датчик // 2464552

Полупроводниковый газоанализатор // 2464553

Газовый сенсор для индикации оксидов углерода и азота // 2464554

Полупроводниковый газоанализатор // 2469300

Газовый датчик // 2469301

Датчик для определения аммиака // 2478942

Изобретение относится к области электроники и измерительной техники, в частности для изготовления датчиков для анализа газовой среды для определения аммиака

Газоизмерительное устройство и способ его изготовления // 2488106

Способ анализа состава газовых смесей и газоанализатор для его реализации // 2502065

Изобретение может быть использовано для определения качественного состава и количественного содержания различных газов в многокомпонентных газовых смесях различного состава. Способ, согласно изобретению, заключается в том, что анализируемые газовые смеси пропускают через газоанализатор с установленными в нем сенсорами, измеряют при помощи сенсоров электрические сигналы, с использованием градуировочных функций, полученных на газовых смесях известного состава, определяют значения концентраций индивидуальных компонентов газовой смеси, определяемых каждым сенсором, проводят дополнительное измерение электрических сигналов от сенсоров, при осуществлении которых устанавливают на входы сенсоров химические фильтры, отделяющие от газовой смеси, поступающей в каждый сенсор, индивидуальный компонент газовой смеси, определяемый этим сенсором, пропускают через сенсоры газовые смеси без индивидуальных компонентов, измеряют при помощи сенсоров электрические сигналы, соответствующие газовым смесям в отсутствие этих индивидуальных компонентов, а затем определяют разность между электрическими сигналами, полученными от сенсоров в присутствии индивидуальных компонентов газовой смеси, определяемых каждым сенсором, и при их отсутствии, с использованием градуировочных функций, полученных на газовых смесях известного состава, определяют по величинам этих разностей электрических сигналов истинные значения концентраций индивидуальных компонентов газовой смеси, определяемых каждым сенсором. Также предложен газоанализатор для осуществления описанного выше способа. Изобретение обеспечивает повышение достоверности анализа за счет исключения искажающего влияния присутствующих в газовой смеси компонентов, не являющихся индивидуальными определяемыми каждым сенсором, на точность определения газового состава. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Газоизмерительное устройство и способ его работы // 2502066

Изобретение относится к газоизмерительному устройство для измерения присутствия заданного газа в текучей среде. Устройство содержит датчик, имеющий чувствительный элемент и нагревательный элемент, сконфигурированный для нагрева чувствительного элемента до предварительно заданной рабочей температуры, причем чувствительный элемент является восприимчивым к заданному газу таким образом, что, по меньшей мере, одно электрическое свойство чувствительного элемента изменяется в зависимости от присутствия заданного газа, причем электрическое свойство чувствительного элемента измеряется газоизмерительным устройством; и цепь управления, имеющую контроллер нагревательного элемента, связанный с нагревательным элементом и измеряющий его электрическое свойство, причем цепь управления имеет источник энергии подогрева, подающий энергию к нагревательному элементу, причем контроллер нагревательного элемента связан с источником энергии подогрева и регулирует его работу в зависимости от измерения электрического свойства нагревательного элемента; средство импульсной модуляции, соединенное с контроллером нагревательного элемента, источником энергии подогрева для управления величиной энергии, подаваемому к нагревательному элементу. При этом средство импульсной модуляции выполнено с возможностью формирования первого набора импульсов энергии, имеющего определенную продолжительность, и второго набора импульсов энергии, имеющего другую, более короткую продолжительность для поддержания температуры нагревательного элемента, по существу, на постоянном уровне. Также изобретение относится к способу изготовления и способу работы газоизмерительного устройства. Предлагаемое устройство изготавливается и эксплуатируется рентабельным и надежным образом. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

Способ определения остаточной водонасыщенности и других форм связанной воды в материале керна // 2502991

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и предназначено для использования в нефтедобывающей промышленности для исследования пластов, определения их остаточной водонасыщенности, для оперативного контроля влажности на нефтепромысловых скважинах. Способ определения водонасыщенности керна и других форм связанной воды в материале керна включает приготовление образца из керна, экстракцию и высушивание образца, моделирование пластовых условий в образце керна, фильтрацию минерализованной воды через образец керна и последовательное измерение в процессе фильтрации промежуточных значений тока, проходящего через образец при подаче на него переменного напряжения, построение зависимости значения электрического сигнала от водонасыщенности образца керна, при этом дополнительно, согласно изобретению, перед измерениями керн изолируют тонкой диэлектрической оболочкой и помещают между электродами емкостной измерительной ячейки, а значения тока, проходящего через образец при различных значениях водонасыщенности (от 0 до 100%), определяют методом бесконтактной высокочастотной кондуктометрии, например методом нелинейного неуравновешенного моста, питаемого высокочастотным напряжением с частотой 2-10 МГц, на полученной зависимости значений электрического сигнала от водонасыщенности образца керна выделяют три области с различными значениями крутизны подъема графика с ростом водонасыщенности, а границы энергетически различных категорий связанной воды в керне, в том числе остаточной водонасыщенности, определяют как точки перегиба между упомянутыми областями с различными значениями крутизны сигнала. Изобретение обеспечивает повышение точности измерений и упрощение процесса определения остаточной водонасыщенности керна с одновременным расширением области применения разрабатываемого способа, в частности и других форм связанной воды в материале керна. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.