Газоанализатор

 

ОПИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

<п1 46992!, Сова Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 14.04.72 (21) 1772081/26-25 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 05.05.75. Бюллетень № 17

Дата опубликования описания 13.08.75 (51) М, Кл. G 01п 27/70

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 543.272.32 (088.8) (72) Автор изобретения

И. И. Бакаев (71) Заявитель (54) ГАЗОАНАЛИЗАТОР

Изобретение относится к измерительной технике и может быть применено для автоматического газового анализа, например, углеводородных газов в воздухе.

Известен газоа нализ атор, состоящий из газорязрядной трубки, один конец которой соединен с вакуум — насосом, а другой— со штуцером подачи газа, двух электродов для возбуждения разряда внутри трубки, расположенных на ее внешней поверхности, двух измерительных электродов, входящих в измерительную ячейку, расположенную внутри газоразрядной трубки, регулировочных вентилей, с помощью которых регулируют поток анализируемой смеси, генератора переменного тока для питания разрядных электродов.

Недостатком известного газоанализатора является необходимость использования высокоомных резисторов (10 — 10" ом) и усилителя постоянного тока.

Поскольку сопротивление 10 — 10" ом сравнимо с сопротивлением изоляции, то трудно обеспечить стабильность входного сопротивления усилителя в условиях эксплуатации, когда анализируемая смесь содержит пары воды и другие вещества, загрязняющие внутреннюю поверхность газоразрядной трубки и другие изолирующие поверхности. Это снижает точность анализа и усложняет конструкцию газоанализатора.

Другим недостатком известного газоанализатора является зависимость нулевого уровня от интенсивности разряда.

Для устранения этих недостатков измерительную ячейку размещают перед зоной разряда со стороны штуцера подвода газа, а измерительные электроды снабжают источником питания. При выполнении газоанализатора по дифференциальной схеме газоразрядная трубка имеет две газовые линии, соединенные между собой и с вакуум-насосом с помощью тройника и расположенные симметрично относительно разрядных электродов. При этом через одну линию пропускают поток анализируемой смеси, а через другую — поток газа-носителя.

Два измерительных электрода (один рабочей, а другой сравнительной ячейки) распо20 ложены вблизи внешних электродов, непосредственно в зоне разряда, и электрически соединены между собой, два других измерительных электрода расположены вне разряда (один в потоке анализируемой смеси, а

25 другой — в потоке газа-носителя). Также введен источник напряжения постоянного тока для питания измерительных электродов. Это позволяет значительно увеличить полезный сигнал в цепи электродов до величины, котоЗО рая может быть непосредственно измерена

469921

65 без дополнительного усиления, например, с помощью микроамперметра магнитоэлектрической системы, в результате чего повышается точность и стабильность анализа. Кроме того, это позволяет исключить изменение нулевого уровня от интенсивности разряда, что также повышает точность анализа.

Предлагаемый газо анализатор, выполненный по дифференциальной схеме, приведен на чертеже.

В состав газоанализатора входят: газоразрядная трубка 1, присоединенная к магистрали отсоса, измерительные электроды 2, 3 сравнительной ячейки, внешние разрядные электроды 4, 5, измерительные электроды 6, 7 рабочей ячейки, вентиль 8 для регулирования скорости потока анализируемой смеси, размещенный в штуцере, вентиль 9 для регулирования скорости потока газа-носителя, размещенный в штуцере, измеритель постоянного тока (например, микроамперметр) 10, переменный резистор 11, источник питания

12 постоянным током системы измерительных электродов и генератор переменного тока 13.

Газоразрядная трубка 1 представляет собой отрезок стеклянной трубы длиной 200 мм и диаметром 40 мм. Давление в измерительной ячейке устанавливается в диапазоне

0,1 — 10 мм рт. ст. с помощью вентилей 8 и

9. Внешние электроды 4, 5 имеют форму .колец и выполнены из латуни. Расстояние между электродами 30 — 50 мм. Напряжение питающего генератора на электродах 2 — 3 кв, частота 20 — 100 кгц. В газоанализаторе используется тлеющий разряз между электродами 3 и 6.

Расстояние между электродами 2, 3 и 6, 7 равны между собой и составляют 25 — 30 мм.

Газовая линия, в которой расположены электроды 2, 3, омывается потоком газаносителя, а газовая линия, в которой размещены электроды 6, 7,— потоком анализируемой,смеси.

Работа газоанализатора основана на взаимодействии пучка электронов, вытягиваемого из разряда, с нейтральным газом.

Так как напряжение между электродами

2, 3 и 6, 7 не превышает 100 в, а длина свободного пробега электронов намного меньше расстояния между электродами, дополнительная ионизация газа в межэлектродных промежутках электронным пучком не возникает и взаимодействие электронов с молекулами газа сводится к упругим соударениям или к неупругим соударениям с образованием отрицательных ионов в результате прилипания электронов, а также к возбуждению колебательных уровней молекул. Интенсивность этих процессов зависит от рода газа и энергии электронов.

В качестве газа-носителя может быть использован воздух, подаваемый в трубку 1 через вентиль 9. Анализируемая смесь — уг5

55 леводородный газ в воздухе — подводится в правую часть камеры через вентиль 8. Равенство потоков в правой и левой частях камеры может быть установлено с помощью измерителя потока, подсоединяемого на вход вентилей 8 и 9 поочередно.

11ðè зажигании разряда в пространстве между электродами 3 и 6 в межэлектродных промежутках 2, 3 и 6, 7, которые вместе с переменным резистором 11 образуют измерительный электрический мост, протекает электронный ток, величина которого зависит от состава смеси. Если в анализируемой смеси отсутствуют определяемые компоненты, то измерительный мост уравновешен. Некоторая величина разбаланса, вызванная неточностью установки потока газа в правой и левой линиях трубки 1, может быть скомпенсирована переменным резистором 11.

При появлении в анализируемой смеси определяемого компонента, например углеводородного газа в воздухе, сопротивление межэлектродного промежутка 6, 7 возрастает, и в измерительной диагонали моста возникает полезный сигнал.

Газоанализатор имеет максимальную чувствительность в области малых концентраций. Чувствительность газоанализатора может быть повышена путем увеличения интенсивности разряда и величины тока вытягиваемых электронов из разряда. Газоанализатор не требует высокой стабильности генератора переменного тока.

Изменение интенсивности разряда не нарушает равновесия моста, поскольку вследствие идентичности геометрии электродов 2, 3 и 6, 7 и симметричности их расположения относительно разрядного промежутка, изменение электронного тока в обоих межэлектродных промежутках при изменении интенсивности разряда одинаково, Сопротивление межэлектродного промежутка определяется как отношение падения напряжения на электродах к электронному току между электродами 2, 3 и 6, 7.

В описанном газоанализаторе ток между электродами равен 0,1 — 0,5 ма в зависимости от давления газа в ионизационной камере. Зто соответствует максимальному сопротивлению межэлектродных промежутков 2, 3 и 6, 7 около 10 ом. Поэтому уменьшение сопротивления изоляции измерительных цепей до 10 ом практически не влияет на стабильность и точность анализа.

Предмет изобретения

Газоанализатор, содержащий газоразрядную трубку со штуцером подвода газа на одном конце и магистралью отсоса на другом, расположенные на трубке разрядные электроды с источником питания и измерительную ячейку, образованную двумя изме.

469921

Сиесо

Газ-и

h бакунин-иссох

Составитель Н. Преображенская

Редактор T. Орловская Техред Т. Миронова Корректор В. Брыксина

Заказ 1912,:6 Изд ¹ 705 Тираж 902 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4i5

Типография, пр. Сапунова, 2 рительными электродами, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности анализа, измерительная ячейка расположена перед зоной разряда со стороны штуцера подвода газа, а ее измерительные электроды снабжены источником питания.