Способ испытаний на быстродействие газоаналитических датчиков с временем отклика менее 4 секунд

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано при испытаниях на быстродействие газоаналитических датчиков с временем отклика менее 4 секунд. Сущность изобретения заключается в том, что смена контрольных газовых смесей с разными заданными концентрациями контролируемого компонента на чувствительном элементе газоаналитического датчика осуществляется в динамическом режиме при постоянных и одинаковых, равных заранее установленным, расходах из разных источников контрольных газовых смесей с разными заданными концентрациями контролируемого компонента. При этом смена газовых смесей с разными заданными концентрациями контролируемого компонента на чувствительном элементе газоаналитического датчика и достижение стабилизации выходного сигнала датчика, соответствующего уровню концентрации контролируемого компонента на чувствительном элементе газоаналитического датчика, обеспечивается при одинаковых параметрах контрольных газовых смесей и в минимальное время, которое легко рассчитывается и учитывается при определении быстродействия газоаналитического датчика. Это и обеспечивает достоверность определения быстродействия газоаналитического датчика. Применение динамического режима подачи первой газовой смеси, а также замены первой газовой смеси на вторую газовую смесь во время испытания газоаналитического датчика позволяет быстрее стабилизировать заданную концентрацию контролируемого компонента на чувствительном элементе газоаналитического датчика и тем самым обеспечить постоянство давления и состава газовых смесей на чувствительном элементе датчика, что повышает достоверность оценки его быстродействия. При таком режиме подачи газовых смесей рабочие характеристики газовых редукторов на источниках подачи контрольных газовых смесей остаются динамическими и не влияют на процесс подвода стабильной газовой смеси при программных переключениях клапанов. Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в повышении достоверности определения быстродействия газоаналитического датчика за счет подачи на чувствительный элемент газоаналитического датчика стабильных по составу и давлению контрольных газовых смесей в динамическом режиме. Техническим результатом является повышение достоверности определения быстродействия газоаналитического датчика за счет подачи на чувствительный элемент газоаналитического датчика стабильных по составу и давлению контрольных газовых смесей в динамическом режиме. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано при испытаниях на быстродействие газоаналитических датчиков с временем отклика менее 4 секунд.

Важнейшим фактором обеспечения безопасности испытаний кислородно-водородных ракетных блоков (РБ), двигательных установок (ДУ) и жидкостных ракетных двигателей (ЖРД) является контроль опасных концентраций рабочих компонентов топлива [1]. Компоненты попадают в атмосферу, в помещения и в закрытые отсеки изделий в результате разгерметизации или разрушения систем хранения или транспортирования компонентов, связанного, например, с аварийным исходом испытания. Базовым звеном в системах контроля опасных накоплений (СКОН) являются газоаналитические датчики, определяющие концентрацию компонентов топлива (водорода, кислорода) в атмосфере помещений и отсеках изделия. Высокая пожаро-взрывоопасность смесей водорода с воздухом требует максимального быстродействия и надежности газоаналитических датчиков. По сигналам газоаналитических датчиков оперативно включаются системы пожаро-взрывопредупреждения для предотвращения пожаров и взрывов водородно-воздушных смесей. Потенциально опасные зоны и отсеки заполняются инертными газами, продуваемыми в дренаж для удаления опасных накоплений. При накоплении в опасных зонах более 80 кг водорода безопасность испытаний снижается и становится недостаточной. Причина этого заключается в ограниченных ресурсах систем пожаро-взрывопредупреждения. Для продувки или тушения возгорания может, например, не хватить запасенных инертных газов, последствия аварийных исходов испытаний часто развиваются лавинообразно. В связи с этим к газоаналитическим датчикам, устанавливаемым на стендах испытаний кислородно-водородных ДУ с ЖРД, предъявляются высокие требования по быстродействию и надежности. В настоящее время для обеспечения безопасности кислородно-водородных испытательных стендов, ракетных стартов и сооружений по производству жидкого водорода требуются газоаналитические датчики водорода и кислорода, обладающие реальным быстродействием менее 4 секунд (время отклика с момента поступления утечки водорода на чувствительный элемент датчика до момента достижения порогового значения выходного сигнала, вызывающего срабатывания системы пожаро-взрывопредупреждения). Такое значение времени отклика по соображениям безопасности испытаний ограничивается сверху. Из анализа результатов экспериментальной отработки ракетных двигателей, использующих жидкий водород в качестве горючего, установлено, что современные системы пожаро-взрывопредупреждения не могут справиться с выбросом водорода, превосходящим по массе учетверенный секундный расход водорода, протекающего через ракетный двигатель. Разрушения от взрыва такого количества опасной смеси будут недопустимо велики. Следовательно, системы пожаро-взрывопредупреждения должны запускаться не позднее 4 секунд с момента обнаружения утечки водорода газоаналитическими датчиками.

Причины задержек срабатывания газоаналитических датчиков выявлены и численно оценены [2]. Показано, что наибольшая по длительности задержка срабатывания вызывается медленным переносом контролируемых компонентов (водорода, кислорода) от места течи до чувствительного элемента (ЧЭ) датчика. Длительность транспортирования целевого компонента к ЧЭ газоаналитического датчика является характеристикой рабочего места, а не одного лишь датчика газового анализа. После доставки целевого компонента к ЧЭ время задержки срабатывания датчика определяется его собственным быстродействием, то есть собственной характеристикой датчика. Отсюда следует, что необходимо проведение испытаний газоаналитических датчиков, в том числе и на быстродействие, в составе специальных испытательных установок.

Целью испытаний газоаналитических датчиков является выявление их рабочих характеристик, прежде всего собственного быстродействия. Быстродействие газоаналитического датчика определяется временем стабилизации выходного сигнала, измеряемым от момента достоверного попадания контролируемого компонента на ЧЭ. При этом важно отсутствие в окружающей газовой среде компонентов, искажающих характеристики газоаналитических датчиков. Так, например, гелий, кислород, пары органических веществ оказывают искажающее воздействие и вызывают ложные показания газоаналитических датчиков некоторых типов. Реальное быстродействие газоаналитического датчика по отношению к целевому компоненту (например, к водороду) зависит от его нечувствительности (селективности) по отношению к неконтролируемым компонентам, содержащимся в газовоздушных смесях. В связи с этим к установкам для динамических испытаний газоаналитических датчиков предъявляются высокие требования по скорости и достоверности замены испытательных контрольных смесей на ЧЭ датчика.

Известен способ испытаний на быстродействие газоаналитического датчика, включающий поочередную подачу на чувствительный элемент газоаналитического датчика контрольных газовых смесей с разными заданными концентрациями контролируемого компонента со сбросом каждой смеси из полости газоаналитического датчика в дренаж, регистрацию выходного сигнала газоаналитического датчика и определение быстродействия газоаналитического датчика по времени достижения стабилизации его выходного сигнала [3].

Способ реализован на экспериментальной установке для испытаний сенсоров водорода, созданной в исследовательском центре Joint Research Centre (JRC) Энергетического института в Нидерландах [3]. Назначение установки - проведение научных исследований, проверки характеристик водородных сенсоров в климатических условиях, приближенных к условиям эксплуатации. Она состоит из устройства подготовки и накопления двух контрольных газовых смесей, устройства подачи обеих контрольных смесей к испытуемому газоаналитическому датчику, компьютеризированных устройств контроля и отображения параметров и управления установкой. Устройство подготовки контрольных смесей включает газовые редукторы, смесители газов, испарители, влагомеры, расходомеры и хроматографы.

Установка JRC позволяет проводить испытания, заключающиеся в измерении времени задержки отклика газоаналитического датчика с электрохимическим принципом действия на изменение концентрации контрольной газовой смеси на ЧЭ датчика, поскольку такие датчики обладают низким собственным быстродействием на уровне десятков секунд. Использование установки JRC для оценки быстродействия современных быстродействующих датчиков ГА с временем отклика после поступления контрольной газовой смеси на ЧЭ на уровне менее 4 секунд невозможно вследствие ее недостатков. Это связано с тем, что контрольная газовая смесь, подаваемая к ЧЭ датчика в первые секунды испытаний на установке JRC, не соответствует заданной по составу и давлению. Этот недостаток обусловлен переходными процессами, неизбежными для систем подготовки и подачи газовых смесей, а именно:

- медленной стабилизацией состава контрольных смесей, создаваемых устройством подготовки смесей в первые секунды после включения;

- нестабильностью давления контрольной смеси, подаваемой газовыми редукторами в статическом и динамическом режимах.

Рассмотрим первую причину подробнее. Контрольные газовые смеси в экспериментальной установке JRC создаются с помощью дозирующих электроуправляемых клапанов-регуляторов расхода газов фирмы Brooks с тепловой обратной связью. Динамические свойства подобных клапанов-регуляторов недостаточно высоки, время от момента включения до получения кондиционного состава контрольной смеси измеряется минутами. Прекращение подачи контрольной смеси в заполненную накопительную емкость также вызывает отклонения ранее заданных настроек дозирующих клапанов, что неизбежно искажает состав контрольной смеси в накопительной емкости. Вследствие этого контрольные газовые смеси, подаваемые в накопительные емкости, некондиционны по составу.

Аналогичные данные по динамическим расходным характеристикам клапанов-регуляторов имеет отечественный генератор газовых смесей ГГС-03-03, характеристики которого указаны в работе [4]. Генератор ГГС-03-03 базируется на аналогичных клапанах-регуляторах расхода фирмы Brooks с тепловой обратной связью. Время получения с помощью генератора ГГС-03-03 кондиционных по составу модельных газовых смесей не может быть меньше чем 30 минут после включения генератора. Указанный временной интервал недопустимо велик для определения времени отклика газоаналитических датчиков на уровне 4 c.

Вторая причина - нестабильность давления контрольных смесей, подаваемых установкой к газоаналитическому датчику в первые секунды испытания, заключается в следующем. Обе контрольные смеси, созданные в установке, хранятся в баллонах и периодически, на время, подаются к испытуемому датчику посредством клапанов и пружинных газовых редукторов. После получения отклика испытуемого датчика подача контрольной смеси прекращается посредством закрытия запорного клапана. Известно, что статические (безрасходные) характеристики газовых редукторов с пружинной обратной связью отличаются от их динамических (расходных) характеристик. После прекращения движения газа через редуктор его настройка на заданное выходное давление, как правило, самопроизвольно изменяется в сторону повышения в соответствии с его статической рабочей характеристикой. К чувствительному элементу испытуемого датчика в первые секунды будет подводиться газовая смесь с завышенным и меняющимся во времени давлением. Поскольку газоаналитические датчики обладают чувствительностью к давлению контролируемых газовых сред, выходной сигнал датчика будет искаженным, зависящим не только от концентрации целевого компонента, но и от давления подачи смеси. Это является нарушением внешних условий, при которых функционирует датчик газового анализа.

Указанные недостатки экспериментальной установки JRC не позволяют при испытании быстродействующих газоаналитических датчиков достоверно оценить время отклика, если оно менее 4 секунд. Для определения столь малых значений времени отклика требуется выполнять замену стабильных по составу и давлениям контрольных газовых смесей на чувствительном элементе датчика за время, измеряющееся десятыми долями секунды, а скорость потока и давление контрольных смесей во все время испытания должны оставаться стабильными и одинаковыми.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в повышении достоверности определения быстродействия газоаналитического датчика за счет подачи на чувствительный элемент газоаналитического датчика стабильных по составу и давлению контрольных газовых смесей в динамическом режиме.

Это достигается тем, что в способе испытаний на быстродействие газоаналитического датчика со временем отклика менее 4 секунд, включающем поочередную подачу на чувствительный элемент газоаналитического датчика контрольных газовых смесей с разными заданными концентрациями контролируемого компонента со сбросом каждой смеси в дренаж, регистрацию выходного сигнала газоаналитического датчика и определение быстродействия газоаналитического датчика по времени достижения стабилизации его выходного сигнала на каждой контрольной газовой смеси, согласно изобретению предварительно поочередно устанавливают одинаковые объемные расходы контрольных газовых смесей с разными заданными концентрациями контролируемого компонента на чувствительный элемент газоаналитического датчика со сбросом каждой смеси в дренаж, затем проводят испытания газоаналитического датчика, при этом подают на чувствительный элемент газоаналитического датчика первую контрольную газовую смесь со сбросом ее в дренаж и одновременно подают вторую контрольную газовую смесь в обход чувствительного элемента газоаналитического датчика со сбросом ее в дренаж, после достижения стабилизации выходного сигнала датчика производят замену первой контрольной газовой смеси на вторую в динамическом режиме, при этом одновременно: прекращают подачу первой контрольной газовой смеси на чувствительный элемент газоаналитического датчика и сбрасывают ее в обход чувствительного элемента газоаналитического датчика в дренаж, прекращают сброс второй контрольной газовой смеси в обход чувствительного элемента газоаналитического датчика в дренаж и подают ее на чувствительный элемент газоаналитического датчика со сбросом ее в дренаж, а быстродействие газоаналитического датчика определяют с учетом времени задержки поступления каждой контрольной газовой смеси к чувствительному элементу газоаналитического датчика.

При этом сначала на чувствительный элемент газоаналитического датчика подают контрольную газовую смесь с меньшей концентрацией контролируемого компонента, а потом - с большей.

Поочередную установку одинаковых объемных расходов контрольных газовых смесей с разными заданными концентрациями контролируемого компонента через чувствительный элемент газоаналитического датчика проводят после поочередной установки таких же объемных расходов контрольных газовых смесей с разными заданными концентрациями контролируемого компонента в обход чувствительного элемента газоаналитического датчика со сбросом каждой смеси в дренаж.

Сущность изобретения заключается в том, что смена контрольных газовых смесей с разными заданными концентрациями контролируемого компонента на чувствительном элементе газоаналитического датчика осуществляется в динамическом режиме при постоянных и одинаковых, равных заранее установленным, расходах из разных источников контрольных газовых смесей с разными заданными концентрациями контролируемого компонента. При этом смена газовых смесей с разными заданными концентрациями контролируемого компонента на чувствительном элементе газоаналитического датчика и достижение стабилизации выходного сигнала датчика, соответствующего уровню концентрации контролируемого компонента на чувствительном элементе газоаналитического датчика, обеспечивается при одинаковых параметрах контрольных газовых смесей и в минимальное время, которое легко рассчитывается и учитывается при определении быстродействия газоаналитического датчика. Это и обеспечивает достоверность определения быстродействия газоаналитического датчика.

На фиг.1 изображена схема установки, на которой реализуется способ испытания газоаналитических датчиков на быстродействие, а на фиг.2 - узел подвода контрольных газовых смесей к чувствительному элементу газоаналитического датчика и их отвода в дренаж (повернут на 180° вокруг горизонтальной оси), на фиг.3 - рабочая характеристика газоаналитического датчика - график зависимости выходного сигнала U от концентрации C, на фиг.4 - график, на котором представлена зависимость выходного сигнала с газоаналитического датчика от времени при поступлении контрольных газовых смесей с разными концентрациями контролируемого компонента.

Установка включает две магистрали 1 и 2, соединенные с источниками контрольных газовых смесей с разными заданными концентрациями контролируемого компонента (на чертеже условно не показаны). В качестве источников контрольных газовых смесей могут использоваться баллоны с газовыми редукторами или генераторы газовых смесей, например, ГГС-03-03 [4]. В качестве контрольной газовой смеси №1 используется паспортизованная газовая смесь с известной концентрацией контролируемого компонента, например водорода, а в качестве контрольной газовой смеси №2 используется паспортизованная газовая смесь с другой известной концентрацией контролируемого компонента или, например, чистый водород. Обе магистрали 1 и 2 соединены с кольцевым коллектором 9, подключенным к испытываемому газоаналитическому датчику 3, объем проточной полости 10 к чувствительному элементу 4 которого минимизирован (см. фиг.2). Это достигается установкой уплотнения 5 между корпусом датчика 3 и рабочим столом 7, на котором датчик 3 закреплен с помощью прижимного кольца 6 и стяжных шпилек. При этом узел подвода контрольных газовых смесей к чувствительному элементу 4 газоаналитического датчика 3 из магистралей 1 и 2 подачи контрольных газовых смесей №1 и №2 с разными заданными концентрациями контролируемого компонента и их отвода выполнен в виде коаксиально установленных кольцевого коллектора 9 и патрубка 8 соответственно. Кольцевой коллектор 9 соединен с магистралями подачи контрольных газовых смесей №1 и №2 к датчику 3, а патрубок 8 - с дренажной магистралью 23. На магистрали 1 до датчика 3 последовательно установлены ручной вентиль 11 и быстродействующий клапан 12, а на магистрали 2 - ручной вентиль 13 и быстродействующий клапан 14 соответственно. Кроме того, на участке между вентилем 11 и клапаном 12 последовательно установлены манометр 15 и регулируемый дроссель 16, а на участке между вентилем 13 и клапаном 14 соответственно - последовательно установлены манометр 17 и регулируемый дроссель 18. При этом эти участки после дросселей 16 и 18 соединены с дренажными магистралями 19 и 20, на которых установлены быстродействующие клапаны 21 и 22 соответственно. Причем дренажные магистрали 19 и 20 объединены в общий коллектор, на выходе которого установлен объемный расходомер газа - 25, а на дренажной магистрали 23 - объемный расходомер газа 24. Электрические выходы всех быстродействующих клапанов соединены с системой управления (СУ) (на чертеже условно не показана). Электрический выход датчика 3 соединен с системой регистрации (на чертеже условно не показана). Поперечные сечения и длины участков магистралей 1 и 2 подачи контрольных газовых смесей к чувствительному элементу 4 газоаналитического датчика 3 и дренажных магистралей 23, 19 и 20 соответственно равны. Вследствие этого обеспечиваются равные объемные расходы контрольных газовых смесей и, как следствие, обеспечивается равенство давлений и скоростей потоков обеих контрольных смесей на чувствительном элементе 4 датчика 3 в момент переключения потоков. Длительность продувки контрольной смесью кольцевого коллектора 9 и полости с чувствительным элементом 4 рассчитывается по их размерам и величине объемного расхода газовых смесей.

Способ испытания газодинамических датчиков на быстродействие реализуется следующим образом.

По имеющейся рабочей характеристике (фиг.3) газоаналитического датчика, указанной в его паспорте, определяют скорость потока контрольных газовых смесей к чувствительному элементу 4 газоаналитического датчика 3, которая должна быть реализована во время испытания на быстродействие. Рассчитывают значение объемного расхода контрольных газовых смесей в полости 10 с чувствительным элементом 4 датчика 3, используя в расчете ранее назначенную скорость потока смесей и геометрические размеры коаксиальных кольцевого коллектора 9 и патрубка 8.

Предварительно перед проведением испытания газоаналитического датчика 3 поочередно устанавливают одинаковые объемные расходы (равные ранее рассчитанным) контрольных газовых смесей №1 и №2 через чувствительный элемент 4 газоаналитического датчика 3 со сбросом каждой смеси в дренажную магистраль 23 через расходомер 24. Для этого при закрытых всех клапанах открывают вентили 11 и 13 и обеспечивают, например, с помощью баллонных газовых редукторов (на чертеже условно не показаны) на магистралях 1 и 2 на входах клапанов 12, 14, 21 и 22 выравнивание статических давлений смесей с контролем по манометрам 15 и 17.

Затем открывают клапан 12 и по расходомеру 24 в дренажной магистрали 23 контролируют величину расхода контрольной газовой смеси из магистрали №1 на чувствительный элемент 4 испытуемого датчика 3. С помощью регулируемого дросселя 16 устанавливают заданный объемный расход (равный ранее рассчитанному) контрольной газовой смеси №1. После этого дроссель 16 фиксируют в этом положении и закрывают вентиль 11 и клапан 12. С помощью регулируемого дросселя 18 аналогично устанавливают такой же объемный расход контрольной газовой смеси №2, при этом открывают клапан 14 и контролируют величину расхода контрольной смеси из магистрали №2 через чувствительный элемент 4 испытуемого датчика 3 в дренажной магистрали 23 по расходомеру 24. После этого дроссель 18 фиксируют в этом положении и закрывают вентиль 13 и клапан 14.

Затем приступают к испытанию газоаналитического датчика 3 на быстродействие с поочередной подачей на чувствительный элемент 4 газоаналитического датчика 3 контрольных газовых смесей №1 и №2.

Для обеспечения натурных условий функционирования газоаналитического датчика целесообразно проводить испытания датчика, подавая на чувствительный элемент датчика сначала газовую смесь с меньшей концентрацией контролируемого компонента (смесь №1), а потом - с большей (смесь №2). Это связано с тем, что главной целью применения газоаналитических датчиков является обнаружение в контролируемой атмосфере появления примесей опасного компонента, вследствие чего концентрация опасного компонента в атмосфере растет, а не уменьшается. Это не исключает и обратный порядок подачи контрольных газовых смесей при испытании по предложенному способу, целью которого может быть определение скорости уменьшения выходного сигнала газоаналитического датчика, в реальных условиях имеющее место, например, при включении систем пожаро-взрывобезопасности.

В исходном положении все вентили и клапаны закрыты. СУ по команде оператора открывает одновременно клапаны 12 и 22, а вентили 11 и 13 открывают вручную и включают регистрацию выходного сигнала U с газоаналитического датчика 3. При этом начинается проток контрольной газовой смеси №1 через кольцевой коллектор 9, проточную полость 10 на чувствительный элемент 4 испытуемого датчика 3, и патрубок 8 в дренажную магистраль 23 с контролем объемного расхода по расходомеру 24, а контрольная газовая смесь №2 сбрасывается в дренажную магистраль 20 через расходомер 25. Благодаря ранее выполненной настройке расходов газовых смесей №1 и №2 дросселями 16 и 18 расходы газовой смеси №1 через датчик 3 и дренажную магистраль 23 и газовой смеси №2 через клапан 14 в дренажную магистраль 20 остаются равными и постоянными. По регистратору контролируют выходной сигнал U газоаналитического датчика 3 до достижения соответствия концентрации C1 контролируемого компонента в контрольной газовой смеси №1 (см. фиг.4) значению этой концентрации на рабочей характеристике датчика (см. фиг.3). Как правило, быстродействие датчика оценивается по времени достижения стабилизации выходного сигнала датчика U, соответствующего 95% (см. фиг.4) значения этой концентрации на рабочей характеристике датчика (см. фиг.3) после подвода газовой смеси к чувствительному элементу датчика. Этому времени достижения значения концентрации C1 соответствует величина выходного сигнала U1.

В этот момент СУ одновременно подает управляющие сигналы на клапаны 12, 22, 14 и 21. При этом одновременно закрываются клапаны 12 и 22 и открываются клапаны 14 и 21, причем контрольная газовая смесь №2 начинает проток через кольцевой коллектор 9, проточную полость 10 на чувствительный элемент 4 испытуемого датчика 3, через патрубок 8 в дренажную магистраль 23 на расходомер 24, а контрольная газовая смесь №1 прекращает поступать к чувствительному элементу 4 датчика 3 и начинает сбрасываться в дренажную магистраль 19 на расходомер 25. В полости с чувствительным элементом 4 происходит замена газовой смеси №1 на газовую смесь №2 в динамическом режиме, так как длительность одновременного переключения клапанов 12, 14, 21 и 22 составляет сотые доли секунды, что соответствует интервалу времени t1 (см. фиг.4). Система регистрации продолжает регистрацию выходного сигнала газоаналитического датчика, значение которого за время t3 возрастает от значения U1 до значения 95% от U2, соответствующего концентрации контролируемого компонента C2 контрольной смеси №2 на рабочей характеристике датчика (см. фиг.3). Время достижения стабилизации выходного сигнала U2 газоаналитического датчика t3 (см. фиг.4), соответствующего 95% от значения этой концентрации на рабочей характеристике датчика (см. фиг.3), является значением быстродействия испытуемого газоаналитического датчика 3 концентрации контролируемого компонента в газовой смеси №2.

В случае, если конструкция газоаналитического датчика не позволяет сразу проводить установку заданных объемных расходов газовых смесей №1 и №2 протоком через чувствительный элемент в дренаж по условиям нарушения его целостности или выхода из строя, проводят сначала поочередную установку одинаковых объемных расходов (равные ранее рассчитанным) контрольных газовых смесей №1 и №2 до газоаналитического датчика 3 со сбросом каждой смеси в дренажные магистрали 19 и 20 через расходомер 25. Для этого при закрытых всех клапанах открывают вентили 11 и 13 и обеспечивают, например, с помощью баллонных газовых редукторов (на чертеже условно не показаны) на магистралях 1 и 2 на входах клапанов 12, 14, 21 и 22 выравнивание статических давлений смесей с контролем по манометрам 15 и 17.

Далее открывают клапан 21 на дренажной магистрали 19 и с помощью регулируемого дросселя 16 по расходомеру 25 устанавливают расход смеси №1, равный ранее рассчитанному расходу смесей. После чего клапан 21 закрывают, а клапан 22 открывают и проводят установку такого же объемного расхода газовой смеси №2.

После этого поочередно устанавливают такие же объемные расходы (равные ранее рассчитанным) контрольных газовых смесей №1 и №2 через чувствительный элемент 4 газоаналитического датчика 3 со сбросом каждой смеси в дренажную магистраль 23 через расходомер 24 (операция описана выше).

Время завершения стабилизации выходного сигнала датчика до уровня ~95% от максимального значения измеряется, регистрируется и является характеристикой быстродействия испытуемого датчика.

Применение динамического режима подачи газовой смеси №1, а также замены газовой смеси №1 на газовую смесь №2 во время испытания газоаналитического датчика позволяет быстрее стабилизировать заданную концентрацию контролируемого компонента на чувствительном элементе газоаналитического датчика и тем самым обеспечить постоянство давления и состава газовых смесей на чувствительном элементе датчика, что повышает достоверность оценки его быстродействия. При таком режиме подачи газовых смесей рабочие характеристики газовых редукторов на источниках подачи контрольных газовых смесей остаются динамическими и не влияют на процесс подвода стабильной газовой смеси при программных переключениях клапанов.

Кроме того, благодаря ранее выполненной настройке равных расходов газовых смесей №1 и №2 регулируемыми дросселями 16 и 18 через датчик 3 и через дренажные магистрали 20 и 21, их расходы остаются равными и постоянными при переключениях клапанов, что соответствует натурным условиям функционирования газоаналитического датчика и повышает достоверность результатов испытаний.

Источники информации

1. Разработка мероприятий по обеспечению безопасности испытательного стенда при огневых и холодных испытаниях разгонного блока с заправкой 4,5 т жидкого водорода. Разработка методических основ наземной отработки кислородно-водородных ДУ разгонного блока для длительной работы в космосе в режиме многократных включений. / Отчет ФГУП НИИХиммаш. 2004.

2. Попов Б.Б. Контроль концентраций водорода на стендах испытаний ракетно-космических систем. / Общерос. научно-техн. журнал «Полет», юб. вып. ФКП «НИЦ РКП», 2009, с.18-24.

3. О. Salyk and P. Castello. Hydrogen sensors in systems for alternative fuels. Chem. Listy, 99, Environmental Chemistry & Technology. 2005. s 49-s 652.

4. Генератор газовых смесей ГГС-03-03. Руководство по эксплуатации ШДЕК. 418313.001 РЭ. НПО «Мониторинг», С-Петербург, 2000 г.

1. Способ испытаний на быстродействие газоаналитического датчика со временем отклика менее 4 секунд, включающий поочередную проточную подачу на чувствительный элемент газоаналитического датчика контрольных газовых смесей с разными заданными концентрациями контролируемого компонента со сбросом каждой смеси в дренаж, регистрацию выходного сигнала газоаналитического датчика и определение быстродействия газоаналитического датчика по времени достижения стабилизации его выходного сигнала на каждой контрольной газовой смеси, отличающийся тем, что предварительно поочередно устанавливают одинаковые объемные расходы контрольных газовых смесей с разными заданными концентрациями контролируемого компонента на чувствительный элемент газоаналитического датчика со сбросом каждой смеси в дренаж, затем проводят испытания газоаналитического датчика, при этом подают на чувствительный элемент газоаналитического датчика первую контрольную газовую смесь со сбросом ее в дренаж и одновременно подают вторую контрольную газовую смесь в обход чувствительного элемента газоаналитического датчика и сбрасывают ее в дренаж, после достижения стабилизации выходного сигнала датчика производят замену первой контрольной газовой смеси на вторую в динамическом режиме, при этом одновременно: прекращают подачу первой контрольной газовой смеси на чувствительный элемент газоаналитического датчика и сбрасывают ее в обход чувствительного элемента газоаналитического датчика в дренаж, прекращают сброс второй контрольной газовой смеси в обход чувствительного элемента газоаналитического датчика в дренаж и подают ее на чувствительный элемент газоаналитического датчика со сбросом ее в дренаж, а быстродействие газоаналитического датчика определяют с учетом времени задержки поступления каждой контрольной газовой смеси к чувствительному элементу газоаналитического датчика.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сначала на чувствительный элемент газоаналитического датчика подают контрольную газовую смесь с меньшей концентрацией контролируемого компонента, а потом - с большей.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что поочередную установку одинаковых объемных расходов контрольных газовых смесей с разными заданными концентрациями контролируемого компонента через чувствительный элемент газоаналитического датчика проводят после поочередной установки таких же объемных расходов контрольных газовых смесей с разными заданными концентрациями контролируемого компонента в обход чувствительного элемента газоаналитического датчика со сбросом каждой смеси в дренаж.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области оценки состояния микробиологической обстановки окружающей среды и может найти применение в отраслях АПК, характеризующихся высокой бактериальной обсемененностью, например в животноводческих и птицеводческих помещениях.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения электрических параметров космического пространства. Способ заключается в том, что размещают в космическом пространстве зонд, представляющий собой плоский открытый конденсатор, затененный от солнечной радиации непрозрачным экраном, на который подают высокочастотные сигналы фиксированной частоты.

Изобретение относится к измерительной технике, может быть использовано для измерения диэлектрической проницаемости и толщин нанометровых проводящих пленок, нанесенных на подложку из диэлектрического материала.

Группа изобретений относится к измерительной технике. Способ включает силовое воздействие на поверхность объекта контроля, регистрацию массива электрических сигналов входной информации установленными на объекте контроля информационными датчиками, при этом сигналы информационных датчиков обусловлены изменениями силового воздействия на поверхность объекта контроля.

Система локализованного контроля утечек горючего газа по первичным параметрам измерительных устройств включает стационарные датчики-газоанализаторы горючих газов, систему автоматического управления, содержащую блок звуковой и световой сигнализаций, блок управления датчиками-газоанализаторами.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля материалов и веществ, измерения статистических характеристик случайных процессов. Устройство контроля материалов и веществ содержит последовательно включенные источник физического поля, элемент с объектом контроля, преобразователь физического поля, а также первую и второю цепь преобразования, каждая из которых содержит последовательно соединенные накапливающий усредняющий сумматор и отсчетный блок, при этом выход первой цепи подключен к первому входу вычислительного устройства, а выход второй цепи присоединен к второму входу вычислительного устройства, первый выход которого соединен с входами стробирования накапливающих усредняющих сумматоров, объединенных в шину «Время измерения», перемножитель первый, аналого-цифровой преобразователь первый и, кроме того, аналого-цифровой преобразователь второй, второй перемножитель, первый управляемый умножитель частоты, последовательно соединенные второй управляемый умножитель частоты и управляемый фазовращатель, выход которого присоединен к второму входу второго перемножителя, выход которого подключен к входу второго аналого-цифрового преобразователя, а первый вход перемножителя объединен с первым входом первого перемножителя и подключен к выходу первого управляемого умножителя частоты, вход которого присоединен к выходу преобразователя физического поля, а выход источника физического поля присоединен к входу второго управляемого умножителя частоты, выход которого подключен к второму входу первого перемножителя, выход которого присоединен к входу первого аналого-цифрового преобразователя, у которого выход присоединен к входу первой цепи преобразования, а вход второй цепи преобразования соединен с выходом второго аналого-цифрового преобразователя, причем управляющие входы первого и второго управляемого умножителя частоты и управляемого фазовращателя объединены в шину «Установка Vm» и подключены к второму выходу вычислительного устройства.

Изобретение относится к средствам для контроля над процессом лечения повреждения. Устройство контроля содержит блок мониторинга уровня оксида азота повреждения, блок генерации контролирующего сигнала посредством сравнения уровня оксида азота с предварительно определенным порогом и блок корректировки дозировки света для лечения повреждения, при этом блок мониторинга предназначен для определения магнитного поля, образуемого вследствие перехода из Fe2+ в Fe3+, получения уровня Fe3+ в соответствии с магнитным полем, вычисления уровня метгемоглобина в соответствии с уровнем Fe3+ и вычисления уровня оксида азота в соответствии с пропорциональным отношением между уровнем метгемоглобина и уровнем оксида азота.

Изобретение относится к средствам оперативного обнаружения отравляющих веществ и токсинов и моментальной их нейтрализации. Устройство содержит микропроцессорные комплекты первого 16 и второго 22 порядка, блок памяти эталонов 17, блоки для обнаружения отравляющих веществ и токсинов, аудио-видео-систему, при этом блоки обнаружения отравляющих веществ и токсинов выполнены в виде всасывающих устройств 3-7, имеющих на выходе датчики, определяющие уровень заражения воздушной среды, выходы которых подключены к усилителям-преобразователям 11-15, выходами-входами соединенными с микропроцессорным комплектом первого порядка 16, который выходами-входами подсоединен к блоку памяти эталонов 17, блоку ввода вопросов 18 и микропроцессорному комплекту второго порядка 22, блок памяти эталонов 17 входами-выходами подключен к матричному полю 21 в виде диодной кристаллической решетки на базе жидких кристаллов, блок ввода вопросов 18 соединен входами-выходами с блоком анализа ответов 19 и блоком анализа неизвестных химических соединений и комбинаций отравляющих веществ 20, который входами-выходами подключен к блоку анализа ответов и к матричному полю 21, соединенному с входами-выходами блока ввода вопросов 18 и к микропроцессорному комплекту второго порядка 22, соединенному входами-выходами с блоком предупреждения об опасности 23, блоком анализа неизвестных химических соединений и комбинаций отравляющих веществ 20, матричным полем 21 и блоком исполнительного устройства 24 по нейтрализации отравляющих веществ и токсинов, соединенным выходами с исполнительными механизмами 25-27.

Изобретение относится к области анализа технического состояния трубопроводов, используемых в нефте- и газопроводах, по результатам коррозионных обследований всей протяженности трассы.

Использование: для определения кристаллической фазы в аморфных пленках наноразмерной толщины. Сущность заключается в том, что выполняют бомбардировку поверхности пучком ионов и регистрацию интенсивности отраженных ионов, при этом анализируемую поверхность бомбардируют ионами инертного газа с энергией менее 100 эВ и регистрируют энергетический спектр отраженных ионов в диапазоне энергий, больше энергии первичных ионов, затем по энергиям пиков парного соударения в полученном спектре определяют типы атомов в одном верхнем монослое атомов, по наличию пика с энергией, равной энергии бомбардирующих ионов, судят о наличии кристаллической фазы на аморфной или аморфизованной поверхности, в том числе в пленке наноразмерной толщины, а по отношению величин указанного пика без потерь энергии к пику или пикам парного соударения определяют поверхностную концентрацию кристаллической фазы на аморфной или аморфизованной поверхности.
Использование: для детектирования монооксида углерода (угарный газ) в воздухе. Сущность изобретения заключается в том, что способ изготовления включает получение нанокристаллических широкозонных полупроводниковых оксидов MeO (SnO2, ZnO, In2O3), получение золей квантовых точек узкозонных полупроводников CdX (X=Se, Те, S) и пропитку оксидов золями квантовых точек с последующей сушкой для формирования гетероконтактов MO/CdX. Технический результат: обеспечение возможности понижения температуры полупроводниковых сенсорных материалов до комнатной при детектировании монооксида углерода в воздухе и обеспечение высокой чувствительности и низкого энергопотребления сенсора. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к электроаналитическим системам. Система состоит из двух перистальтических насосов, содержащего петлю инжектора, проточной амперометрической ячейки с включенным биосенсором, потенциостата. В качестве биосенсора электроаналитическая система содержит лактатный биосенсор. Причем в петлю инжектора включена концентрирующая колонка. Техническим результатом является повышение селективности и чувствительности определения, а также снижение предела обнаружения лактата. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области аналитической химии и может быть использовано для определения содержания хлорбензола в природных, поверхностных, подземных, сточных и технологических водах. Способ определения хлорбензола в природных и сточных водах с использованием газовой хроматографии, с применением анализа равновесного пара, включает определение хлорбензола на капиллярной хроматографической колонке в потоке газа-носителя, представляющем собой азот; образование и регистрации пламенно-ионизационным детектором исследуемых ионов, образующихся в пламени. При этом готовят основной раствор, используя более вязкий растворитель этиленгликоль, поэтому основной раствор хорошо сохраняется 2 месяца при температуре от -2°C до -10°C. Затем готовят градуировочные растворы для диапазона концентраций хлорбензол 0,0003-0,02 мг/дм3. Далее делают пробоподготовку, градуируют хроматограф, прокалывая паровую фазу приготовленных концентраций, строят градуировочный график, выполняют пробоподготовку для исследуемых проб воды, паровую фазу прокалывают в испаритель хроматографа. При этом полученные данные обрабатывают компьютерной программой ChemStation, которой комплектуется хроматографический комплекс МАЭСТРО 7820А, и получают качественную идентификацию и количественное содержание определяемого вещества. Техническим результатом является повышение логичности и точности анализа, сокращение времени выполнения способа и удобство выполнения анализа в условиях экологического мониторинга. 6 табл., 2 ил.

Изобретение относится к области машиностроения для легкой промышленности и может быть использовано для создания систем обнаружения металлических частиц в текстильных материалах, в нетканой основе при производстве синтетической кожи, фетра и т.д. Способ обнаружения металлических частиц в перемещаемом волокнистом материале заключается в размещении перемещаемого волокнистого материала в рабочей области катушки индуктивности колебательного контура, в котором с помощью генератора создаются высокочастотные колебания. Далее происходит усиление и детектирование высокочастотного напряжения на выходе генератора. При этом на выходе усилителя-детектора формируется импульс необходимой длительности для надежного срабатывания исполнительного механизма. Из условий требуемой чувствительности задают амплитуду высокочастотного напряжения на выходе генератора, преобразуют напряжение на выходе усилителя-детектора и сравнивают его с задающим напряжением. Полученную разность напряжений интегрируют и применяют напряжение на выходе интегратора для стабилизации амплитуды высокочастотного напряжения на выходе генератора. При этом процесс интегрирования прерывают в момент формирования импульса на интервал времени, значение которого определяют как функциональную зависимость от линейной скорости волокнистого материала, а возобновляют процесс интегрирования при завершении и импульса и интервала времени прерывания процесса интегрирования, при этом в момент приведения схемы в рабочее состояние блокируют срабатывание исполнительного механизма на интервал времени, заведомо больший длительности затухающих переходных процессов в наиболее инерционном узле схемы. Технический результат: повышение надежности обнаружения металлических частиц в перемещаемом волокнистом материале и обеспечение автоматической компенсации внешних возмущающих воздействий. 1 ил.

Изобретение относится к области машиностроения для легкой промышленности и может быть использовано для создания систем обнаружения металлических частиц в текстильных материалах, в нетканой основе при производстве синтетической кожи, фетра и т.д. Способ обнаружения металлических частиц в перемещаемом волокнистом материале заключается в размещении перемещаемого волокнистого материала в рабочей области катушки индуктивности колебательного контура, в котором с помощью генератора создаются высокочастотные колебания. Далее происходит усиление и детектирование высокочастотного напряжения на выходе генератора. При этом на выходе усилителя-детектора формируется импульс необходимой длительности для надежного срабатывания исполнительного механизма. Напряжение на выходе усилителя-детектора сравнивают с задающим напряжением. Полученную разность напряжений интегрируют и применяют напряжение на выходе интегратора для стабилизации амплитуды высокочастотного напряжения на выходе генератора, причем процесс интегрирования прерывают на время действия сформированного импульса. Технический результат: повышение надежности обнаружения металлических частиц в перемещаемом волокнистом материале и обеспечение автоматической компенсации внешних возмущающих воздействий. 1 ил.

Изобретение относится к текстильной промышленности и может быть использовано в системах управления транспортированием текстильного материала в процессе технологической обработки в форме жгута. Способ обнаружения шва обрабатываемого в форме жгута текстильного материала включает размещение перемещаемого текстильного материала внутри катушки индуктивности колебательного контура, усиление и детектирование высокочастотного напряжения на выходе генератора и формирование при снижении напряжения на выходе усилителя-детектора импульса необходимой длительности для надежного срабатывания исполнительного механизма. При этом шов текстильного материала обеспечивают электропроводной меткой, задают из условий требуемой чувствительности амплитуду высокочастотного напряжения на выходе генератора, преобразуют напряжение на выходе усилителя-детектора и сравнивают его с задающим напряжением, а полученную разность напряжений интегрируют и применяют напряжение на выходе интегратора для стабилизации амплитуды высокочастотного напряжения на выходе генератора, причем процесс интегрирования прерывают на время действия сформированного импульса. В качестве электропроводной метки используют, например, металлизированную нить, которой сшивают куски текстильного материала в непрерывное полотно. Технический результат: повышение надежности обнаружения шва обрабатываемого в форме жгута текстильного материала и обеспечение автоматической компенсации внешних возмущающих воздействий. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и обеспечивает измерение плотности тока в локальных объемах твердых сред. Датчик устройства представляет собой толстостенную трубку-дюбель 1, выполненную из диэлектрического пластичного материала, на наружной цилиндрической поверхности которой укреплены токовые электроды 2 и 3, разъединенные пластичными диэлектрическими прокладками 4 и с обратной стороны . Трубка-дюбель с электродами вставлена в отверстие 6, предварительно просверленное в твердой среде, и расперта в ней завернутым в нее шурупом 10. Прокладки 4 и 5 установлены перпендикулярно линии тока 8, протекающего в твердой среде. Между токовыми электродами 2 и 3 включен регистратор 9 тока. На верхней части диэлектрической трубки перпендикулярно разрезу трубки-дюбеля укреплен поворотный рычаг-указатель 11. Технический результат заключается в повышении точности измерения плотности тока в локальных объемах твердых сред. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области измерения влагосодержания газов. Техническим результатом изобретения является повышение чувствительности. Измерительный сосуд с установленным в нем емкостным датчиком в виде многоэлектродного плоскопараллельного воздушного конденсатора, к которому последовательно подключают измерительный конденсатор известной емкости, заполняют исследуемым газом и фиксируют значение температуры и давления. Подают высокое постоянное напряжение на емкостной датчик, установленный в измерительном сосуде и на измерительный конденсатор известной емкости. Измеряют выходное напряжение на измерительном конденсаторе и определяют влагосодержание исследуемого газа по температурно-влажностной характеристике датчика. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля, в частности к контролю целостности протяженных изделий: электрических проводников, изделий металлопроката, оптоволоконных линий и кабелей связи, и может быть использовано в электротехнике, электроснабжении, горной промышленности, строительстве и других областях. Технический результат заключается в повышении эффективности и снижении погрешности определения качества протяженных изделий. Устройство включает датчик скорости, датчик-электрод и источник напряжения. Оно дополнительно снабжено микроконтроллером, устройством ввода и отображения информации, микроамперметром, регулируемой катушкой индуктивности, смазывающим устройством, сопротивлением и ключом, а датчик-электрод выполнен в виде конденсатора из двух изолированных друг от друга полуцилиндров, при этом ключ соединен с микроконтроллером, выходы которого подключены к источнику напряжения, регулируемой катушке индуктивности, смазывающему устройству и к устройству ввода и отображения информации, а входы к датчику скорости, микроамперметру и устройству ввода и отображения информации. Сопротивление, конденсатор, регулируемая катушка индуктивности, источник напряжения и микроамперметр подключены последовательно. В качестве источника напряжения используют источник напряжения высокой частоты. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к технике измерений относительной электрической проводимости и солености жидкостей (например, морской воды) и может быть использовано в метрологии в качестве образцовых средств, а также для измерения активных проводимостей и сопротивлений. Технический результат - повышение точности измерения и расширение функциональных возможностей. Дополнительный технический результат - возможность прецизионного измерения активных проводимостей и сопротивлений. Сущность: кондуктометр содержит генератор (1) переменного напряжения, выход которого подключен к опорному входу преобразователя (2) код-напряжение и к трансформаторному дифференциальному кондуктометрическому преобразователю (3). Трансформаторный преобразователь (3) содержит первый (4), второй (5) и третий (6) трансформаторы, первый элемент связи (8), охватывающий сердечники первого (4) и третьего (6) трансформаторов, и второй элемент связи (11), охватывающий сердечники второго (5) и третьего (6) трансформаторов. Он также содержит первую проводную обмотку связи (9), между первым (4) и третьим (6) трансформаторами, выводы которой подсоединены к первому клеммнику (14), и вторую проводную обмотку связи (12), между вторым (5) и третьим (6) трансформаторами, выводы которой подсоединены ко второму клеммнику (15). Первый вывод первой обмотки (7) первого трансформатора (4) соединен с выходом генератора (1) переменного напряжения, опорным входом синхронного детектора (17) и опорным входом преобразователя (2) код-напряжение, выход которого непосредственно соединен с первым выводом первой обмотки (10) второго трансформатора (5). Управляющий вход преобразователя (2) код-напряжение соединен с выходом блока управления (18). Первый вывод первой обмотки (13) третьего трансформатора (6) соединен с входом избирательного усилителя (16), выход которого соединен с управляющим входом синхронного детектора (17), выход которого соединен последовательно с блоком управления (18), микроконтроллером (19) и устройством-цифровой индикации (20). Вторые выводы первых обмоток всех трех трансформаторов соединены с общей шиной устройства. 1 н. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано при испытаниях на быстродействие газоаналитических датчиков с временем отклика менее 4 секунд. Сущность изобретения заключается в том, что смена контрольных газовых смесей с разными заданными концентрациями контролируемого компонента на чувствительном элементе газоаналитического датчика осуществляется в динамическом режиме при постоянных и одинаковых, равных заранее установленным, расходах из разных источников контрольных газовых смесей с разными заданными концентрациями контролируемого компонента. При этом смена газовых смесей с разными заданными концентрациями контролируемого компонента на чувствительном элементе газоаналитического датчика и достижение стабилизации выходного сигнала датчика, соответствующего уровню концентрации контролируемого компонента на чувствительном элементе газоаналитического датчика, обеспечивается при одинаковых параметрах контрольных газовых смесей и в минимальное время, которое легко рассчитывается и учитывается при определении быстродействия газоаналитического датчика. Это и обеспечивает достоверность определения быстродействия газоаналитического датчика. Применение динамического режима подачи первой газовой смеси, а также замены первой газовой смеси на вторую газовую смесь во время испытания газоаналитического датчика позволяет быстрее стабилизировать заданную концентрацию контролируемого компонента на чувствительном элементе газоаналитического датчика и тем самым обеспечить постоянство давления и состава газовых смесей на чувствительном элементе датчика, что повышает достоверность оценки его быстродействия. При таком режиме подачи газовых смесей рабочие характеристики газовых редукторов на источниках подачи контрольных газовых смесей остаются динамическими и не влияют на процесс подвода стабильной газовой смеси при программных переключениях клапанов. Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в повышении достоверности определения быстродействия газоаналитического датчика за счет подачи на чувствительный элемент газоаналитического датчика стабильных по составу и давлению контрольных газовых смесей в динамическом режиме. Техническим результатом является повышение достоверности определения быстродействия газоаналитического датчика за счет подачи на чувствительный элемент газоаналитического датчика стабильных по составу и давлению контрольных газовых смесей в динамическом режиме. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Наверх