Устройство для определения микроконцентраций горючих газов

.1 тГЪОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(61) Дополнительное к авт. свид- (22) Заявлено 20.12.78 (21) 2694с присоединением заявки8-2 Ч 11 з 6 01 М 25/32 сударственный комите СССР о делам изобретений и открвтий3) Приоритет3) Опубликовано 30.01.80. Бюллетень4 5) Дата опубликования описания 30.01.80 УДК 543.272) Авторы изобретения А. Н. Щербань, Н, И. Фурман, Н, С, Белоголовнн, , М. Скрынник, И. А, Каличко и А, С. Бурдейный Заявитель ститут технической теплофизики АН Украинской СС 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯКРОКОНЦЕНТРАЦИЙ ГОРЮЧИХ ГАЗОВ Изобретение относится к области аналитического приборостроения и может быть использовано при контроле загазованности производственных помещений биологически вредными горючими парами и газами,5При контроле предельно допустимых концентраций горючих газов в производственной атмосфере угольных шахт, калийных рудников и других предприятий, где существует опасность образования га зовоздушных смесей, применяется термохимический датчик, включенный в плечо мостовой схемы 1. Это устройство просто в эксплуатации, дешево при изготовлении и с успехом применяется 15 при определении таких горючих газов, как метан, пропан, у которых предельно допустимая концентрация составляет 300 мг/м.Однако для определения микроконцентраций токсичных горючих газов, таких как 20 СО, а также паров различных лакокрасочных растворителей это устройство непригодно, так как точность измерения их в лучшем случае +-0,1 об. %.Основной причиной высокой погрсшно сти этих устройств является большая разность температур катализатора термопреобразовательного элемента (т. п. э) и окружающей его газовоздушной смеси. На разогрев т. п. э при этом тратится значи- ЗО тельная электрическая мощность, что приводит к перегреву платиновой спирали, включенной в измерительный мост и являющийся нагревателем т. п. э и одновременно его термометром сопротивления. В результате перегрева спираль постепенно распыляется, ее сопротивление со временем растет, что приводит к медленному дрейфу нуля датчика. Кроме того, дрейф нуля датчика обусловлен изменением физических параметров анализируемой смеси (скорость, давление, тек псратура, теплопроводность и теплоемкость). Изменение параметров смеси влияет на теплоотдачу с поверхности и т.п.э. Причем это влияние тем сильнее, чем больше разность температур смеси п т. п. э. При этом наличие компенсационного т. п. э. не гарантирует полной компенсации возникаютцего быстрого дрейфа нуля датчка, так как параметры активного и компенсационного т. и. э. не полностью идентичны.Наиболее близким ио технической сущности и нзобретснгпо является устройство для определения микроконцентрацгй горючих гзов, содержащее камеру с помещенными в ней термопреобразовательнымн элементами, нагреватель камеры с регулятором нагрева, измерительньш мост и индикатор 21.5 1 О 15 20 25 зо 40 45 50 55 Однако в этом устройстве даже при жесткой стабилизации температуры анализируемой смеси температура чувствительного элемента (т. п. э.) будет изменяться при изменении давления, теплопроводности, теплоемкости и других параметров газовой смеси, от которых зависит теплоотдача с поверхности катализатора,Целью изобретения является повышение точности определения микроконцентраций горючих газов путем стабилизации тепло- отдачи с поверхности компенсационного элемента.Поставленная цель достигается тем, что устройство для определения микроконцентраций горючих газов, содержащее камеру с помещенными в ней термопреобразовательными элементами, нагреватель камеры с регулятором нагрева, измерительный мост и индикатор, снабжено компенсационным мостом, одной ветвью которого является ветвь измерительного моста с компенсационным чувствительным элементом, а диагональ подключена к регулятору нагрева.Введение в измерительную схему компенсационного моста позволяет учесть ме шающие факторы и стабилизировать тепло- отдачу с поверхности компенсационного элемента путем автоматического регулирования температуры камеры по сигналуразбаланса указанного моста.На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.Устройство для определения концентраций горючих газов содержит камеру 1 с помещенными в ней элементами: компенсационным 2 и активным 3. Компенсационный элемент 2 в сочетании с резисторами 4 - 6 образует компенсационный мост с ветвями 4 - 5, 6 - 2, к диагонали которого через операционный усилитель 7, резистор 8 и тиристор 9 подключен нагреватель 10. Активный элемент 3 в сочетании с резистором 11 и ветвью 2 - 6 образуют измерительный мост, к диагонали которого через масштабирующий усилитель 12 подключен индикатор 13.Устройство для определения микроконцентраций горючих газов работает следующим образом.После включения устройства начинается нагрев элементов 2 и 3. В начальный момент разбаланс моста 4 - 5, 6 - 2, усиленный операционным усилителем 7, отпирает тиристор 9 и включает нагреватель 10, который работает до тех пор, пока не наступит баланс моста, после чего тиристор запирается и включает нагреватель, регулируя таким образом нагрев камеры 1. Схема постоянно поддерживает баланс моста, при котором температура и электрическое сопротивление компенсационного элемента 2 постоянны, а при этом и теплоотдача с его поверхности в окружающую среду камеры также будет постоянна.При сбалансированном состоянии моста 4 - 5, 6 - 2 начинают измерение. Разбаланс измерительного моста 6 - 2, 3 - 11, вызванный окислением горючего газа на активном элементе 3 и снимаемый с диагонали, поступает на масштабный усилитель 12 и далее на индикатор 13, отградуированный в процентах содержания горючего газа в газовой смеси.Таким образом, включение и выключение нагревателя в зависимости от баланса компенсационного моста позволяет поддерживать теплоотдачу с поверхности компенсационного элемента постоянной, что обеспечивает повышение точности при определении микроконцентраций горючих газов до 0,001 об. % против 0,1 % об. прототипа.Устройство позволяет измерять микро- концентрации токсичных горючих газов с высокой точностью и заменяет применяемые в настоящее время для этой цели приборы, прп этом оно значительно дешевле,Формула изобретения Устройство для определения микроконцентраций горючих газов, содержащее камеру с помещенными в ней термопреобразовательными элементами, нагреватель камеры с регулятором нагрева, измерительный мост и индикатор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности определения микроконцентраций горючих газов, оно снабжено компенсационным мостом, одной ветвью которого является ветвь измерительного моста с компенсационным чувствительным элементом, а диагональ подключена к регулятору нагрева,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Патент Франции2071504, кл. б 01 Х 27/00, опублик. 1974.2, Патент США3476517, кл. 23 в 2, опублик, 1969 (прототип).Корректор Р. Беркович Редактор Н. Коляда Типография, пр. Сапунова,Заказ 2663/8 Изд х" 101 Тираж 1033 ПодписноеНПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открцтпй 1 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4,5