Способ измерения состава газов

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ х битовском свидвтильству

Союз Советски к

Социалистических

Республик

< >930073 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22)Заявлено 03.04.80 (21) 2905288/23-26 с присоединением заявки М(23) Приоритет

Опубликовано 23.05.82. Ьктллетень Ah19

Дата опубликования описания 23.05.82 (51)М. КЛ.

G 01 N 11/00

3Ъсударстынный комитет

СССР ао делан изобретений и открытий (53) УД К 543. 27 (088. 8) (72) Автор изобретения

А.А.Азимов

Среднеазиатский ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт ирригации им. В.Д. Журина (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СОСТАВА ГАЗОВ

Изобретение относится к измери тельной технике и может быть использовано для анализа состава газов, например, в помещениях при производстве полимеробетонных композиций строительных изделий, а также при автома« 5 тизации научных исследований с применением средств цифровой вычислительной техники.

Известен способ измерения состава

t0 газов, основанный на эффекте взаимодействия двух струй: струи сравнительного газа постоянного состава и струи анализируемого газа, вытекающих из сопел при постоянной скорости

15 истечения анализируемого. газа и постоянном давлении истечения сравнительного газа, направленных навстречу друг другу, в котором измсряют . изменение скорости истечения сравнительного газа и по результатам судят о составе газа(1 1.

Недостатком известного способа является то, что скорость истечения сравнительного газа регистрируется в аналоговой форме и обратно пропорционально зависит от состава гаЛа.

Известен также способ измерения состава газов путем сравнения давлений торможения в приемных каналах струй анализируемого и сравнительного газов, в котором, с целью получения дискретного сигнала, давление сравнительного газа перед приемным каналом изменяют скачкообразно, а давление сравнительного газа в камере, включенной последовательно с приемным каналом - экспоненциально, замеряют временной интервал достижения равенства указанных давлений торможения и по. нему судят о состаs|. газов(2 j.

Недостатком этого способа является низкая чувствительность и значительная погрешность измерения состава газов из-за наличия дополнительного канала со сравнительным газом, требующим стабилизации давления.

3 93007

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ измерения состава газов путем сравнения давлений анализируемого газа до и после ламинарного 5 дросселя(33 °

Недостатком известного способа является низкая точность измерения состава газов, обусловленная тем, что эамеряемый перепад давле- 1О ния на дросселе зависит от колебаний входного и выходного давлений анализируемого газа и формируется в аналоговой форме, что сужает об" ,пасть применения с пособа, а именно, 3 исключает возможность использования дискретных информационно-измерительных систем контроля и управления.

Цель изобретения - повышение точности измерения за счет исключения щ влияния колебаний входного и выходно" го давлений на формируемый инфарма" тивный сигнал.

Указанная цель достигается тем, что давление анализируемого газа до ламинарного дросселя изменяют скачкообразно и по времени достижения равенства этого давления с давлением в камере, включенной последовательно с ламинарным дросселем, определяют состав газа.

На фиr. 1 представлена блок схема устройства, реализующего способ измерения состава газов; на фиг. 2 - временная диаграмма работы устройства, 35 где Т1= 1,5 с для 504 состава азотоводородной смеси, Т 1,8 сдля 623 и T> = 2,4 с для 804 состава этой смеси.

Способ измерения состава газов осуществляется следующим образом.

При включении пусковой кнопки 1 срабатывает управляемый ею клапан 2, который разобщает с линией 3 атмосфер-" ного давления и сообщает с линией 4 анализируемого газа последовательно соединенные ламинарный дроссель 5 и камеру 6 постоянного объема, вызывая тем самым скачкообразное изменение давления перед дросселем 5. Включение кнопки 1 одновременно приводит счетчик 7 импульсов в исходное состояние, а также вызывает срабатывание триггера 8, открывающего ключ 9>> и начинается заполнение счетчика 7 импульсами опорной частоты от генератора 10.

3 ф

Скачкообразное изменение давления РВ анализируемого газа перед ламинарным дросселем вызывает изменение давления Рвь, в камере 6, которое будет изменяться до значения Р> по

ОХ экспоненциальному закону в соответствии с уравнением

Ф

"ВЫУ=1эВ„(-Е 1 ), где Ь " время, характеризующее вели чину давления анализируемого газа в камере 6, в данный момент времени, Т - постоянная времени, определяемая параметрами дросселя 5 . и камеры 6.

Постоянная времени последовательно соединенных дросселя 5 и камеры 6 при постоянной температуре анализируемого газа, характеризует . время,,за которое давление в камере 6 достигает значения, равного входному давлению перед дросселем 5, и определя" ется выражением

R8% где V — объем камеры 6, R - газовая постоянная, 9 - температура анализируемого газа, — проводимость дросселя 5.

Проводимость ламинарного дросселя при малых перепадах давления на нем зависит от состава газов и характеризуется выражением вида

>(у4g в,1 где Д и 8 - соответственно диаметр и длина ламинар. ного дросселя 5, P M Q - соответственно плотность и вязкость анализируемого газа.

Подставив выражение значения про водимости К дросселя в выражение постоянной времени Т, и считая, что размеры камеры 6 и сопротивление дросселя 5 не зависят от температуры, постоянную времени получим в виде т=

1189у 0 ф 4ррр

По истечении интервала времени

tg = 37 давление за ламинарным дросселем будет равно давлению анализируемого газа, и элемент 11 сравнения вырабатывает сигнал на переброску

9,30073 6 го и выходного давлений анализируемого газа (зависимость Т) и, кроме того, формируется в виде временного сигнала, который может быть измерен высокоточными измерителями.

Применение изобретения позволит увеличить точность в 2,5 раза.

Формула изобретения

,триггера 8 и закроет ключ 9. При этом одновременно срабатывает клапан

2 и анализируемый газ из внутренней полости камеры б истекает через линию 3 в атмосферу, чем обеспечивается подготовка устройства к следующему циклу измерения.

Интервал времени от момента скачкообразного изменения давления перед дросселем 5 до момента выравнивания 50 давления за ним будет зависеть от проводимости дросселя 5 и, следовательно, состава газа, и определения путем заполнения его импульсами опорной частоты. При изменении сос" .тава газа будет изменяться проводимость дросселя 5 и, как следствие этого будет изменяться проводимость

9 дросселя 5 и постоянная времени согласно выражению Т, графическая ин- 0 терпретация изменения которой показана на фиг.2.

Динамический диапазон работы устройства для реализации способа измерения состава газов определяется 25 .герметическими параметрами дросселя 5 и камеры б, которые могут выбираться в соответствии с желаемыми метрологическими показателями работы конкретной информационно-управляю- З0 щей системы.

Таким образом, в способе выходной информативный сигнал -". временной интервал - не зависит от колебаний входноСпособ измерения состава газов путем сравнения давлений анализируемого газа до и после ламинарного дросселя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения давление анализируемого газа до ламинарного дросселя изменяют скачкообразно и Ilo времени достижения равенства этого давления с давле". нием в камере, включенной последовательно с ламинарным дросселем, определяют состав газа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N 210447, кл. G 01 N 11/00, 1965.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке У 2784611/,кл. С 01 N 11/00, 1979

3. Булгаков Б.Б., Кубрак А.И.

Пневмоавтоматика. Киев, "Техника", 1977, с 94-96, рис.78.

930073

Составитель Н.Романникова

Редактор Т.Киселева Техред N. Надь КорректорА. Гриценко

Заказ 3454/53 Тираж 883 . Подписное

ВНИИПИ Государственного .комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35» Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4