Электромагнитный измерительный преобразователь концентрации парамагнитных газов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 109655 9) 8 3 Ш01 Н 27/72 писдние изоврятьниЯ 1 РИТЕЛЬИИй камеа и выи см а ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБ ЕТЕНИй И ОТКРЫТИЙ ОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54)(57) ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ИЗМЕ НЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КОНЦЕНТРАЦ ПАРАМАГНИТНЫХ ГАЗОВ, содержащи ру измерения со штуцерами ввод вода пробы парамагнитной газов си и герметичную заполненную п,магнитным газом камеру сравнения,снабженные микрофонами, присоединенными к измерительной системе, и излучателем электромагнитной энергии,камеру выравнивания давлений, присоединенную проточной полостью к вы ходу камеры измерения, а второй полостью - к камере сравнения, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения систематических погрешностей измерения, он снабжен включенным в измерительную схему двухкамерным акустическим преобразователем,в каждой камере которого установленизлучатель звука и микрофон, однакамера акустического преобразователяустановлена между штуцером вывода пробы и проточной полостью камеры выравнивания давлений, а другая подсоединена ко второй полости камеры вырав- феффенивания давлений,Изобретение относится к технике анализа газовых смесей и может бьгт"ь использовано в устройствах для изме-. рения концентрации парамагнитных газов в системах регулирования тех" 5 нологическими.процессами и жизнеобеспечения.Известен оптико-акустический преобразователь концентрации газа в смесях, содержащих компонент поглощающий свет в определенном диапазоне длины волны. Оптика-акустический преобразователь состоит иэ сосуда с окном, прозрачном для принятога диапазона длины волны света микрофона и измерительного прибора, присоединенного к микроФону, Сосуд наполнен газовой смесью, способной поглощать свет. Если в сосуд через окно направить прерываемый с некато рой частотой поток света, то в газе возникнет пульсация давления, преобразуемая микрофоном в сигнал, несущий измерительную инфармацию,Оптико-акустические преобразователи отличаются высокой степенью иэбирательнасти к одному из компонентов анализируемой газовой смеси1 3,К недостаткам этих преобразователей относится чувствительность к из- ЗО менениям температуры преобразователя и давления пробы газовой смеси.Так, изменение только температуры ь рабочих условиях на 10 К вызывает относительную погрешность около 1,3% а изменение только давления пробы на 1 кПа - 0,45%. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является элект ромагнитный измерительный преобразователь концентрации парамагнитных газов, содержащий камеру измерения со штуцерами ввода и вывода пробы парамагнитной газовой смеси и герметичную заполненную парамагнитным газом камеру сравнения, снабженные микрофонами, присоединенными к измерительной системе, и излучателем электромагнитной энергии, камеру выравни" 5 О вания давлений, присоединенную проточной полостью к выходу камеры измерения, а второй - к камере срав: нения 1, 3.Известный газаанализатар обладает55 высокой степенью избирательности к измеряемому компоненту пробы газовой смеси и нечувствителен к неиэмеряемым компонентам. Кроме того чувствительность преобразователя к изменениям давленияи темперагуры вызывает погрешность при измерении концентрации, а газы, молекулы .:Отарых состоят из одинаковых атаман, например, кислорода. :еспас бны поглощать инфракрасную радиациа поэтому смеси, состоящие из этих газов, не могут быть объектом анализа сптика-акустического преабразова-;:ля концентрации газов.Целью изобретения является снижение систематических погрешностейизл 1 тчениь,Поставленная цель достигается те:ч, гга электромагнитный измерительный преобразователь концентрации парамагнитных газов, содержащий камеру измерения са штуцерами ввода и вывода пробы парамагнитнай газовой смеси и герметичную заполненную парамагнитным газом камеру сравнения, снабженные микрофонами, присоединенными к измерительной системе, и излучателем электромагнитной энергии, камеру выравнивания давлений, присоединенную проточной полостью к выходу камер: измерения, а второй полостью - к камере сравнения, снабжен включенным в измерительную схему двухкамерым акустическим преобразователем:.,враждой камере которого установлен,излучатель звука и микрофон, од: а камера акустического преобразователя установлена между штуцером вывода пробы и проточнойпаласг;ю камеры выравнивания давлений, г другая падсоединена кавгарай полости камеры выравниваниядавлений,Необходимость введения акустического преобразователя вызвана тем, чта сиг ал измерительной информации, формирующийся в камере измерения, отягчен влияющей величиной - плотностью гробы и другимитермадинамическими характеристиками газовой смеси, которые при неизменяющейся концентрации измеряемого компонента могут принимать различные значения, например при переходегазовая (меси ки ларад 10 абц% азот - остальное, на смесь кислород - 10 аб,%, двуокись углерода 10 об.% остальное азот, отношение плотностей смесей 1,05 б, чта вызывает погрешность около 2,8 аб.У кислорода. Камера сравнения напалне 1096559на парамагнитным газом или смесью парамагнитного и диамагнитных газов с известной магнитной проницаемостью, например воздухом, Поскольку энергию электромагнитных волн инфракрасного диапазона не могут поглощать газы, молекулы которых состоят из одинаковых атомов, в частности кислорода, излучатель электромагнитных волн выполнен в виде электрической обмотки,10 возбуждаемой переменным током, например переменным током промышленной частоты,На чертеже изображен электромагнитный измерительный преобразователь кон 15 центрации парамагнитных газов, разрез.Электромагнитный измерительный преобразователь концентрации парамагнитных газов имеет камеру 1 измерения, 0 микрофон 2 с контактами 3 для присое" динения к измерительной схеме, Для ввода пробы парамагнитной газовой смеси служит штуцер 4, для вывода пробы из камеры служит штуцер 5. Герметич 1 ная камера 6 сравнения содержит микро- фон 7 с контактами 8 для присоединения к измерительной схеме, Камера сравнения имеет выводную трубку 9, соединенную с выполненной из газонепро 0 ницаемого материала полостью 10 камеры выравнивания давлений, Камера сравнения заполнена парамагнитным газом, магнитная проницаемость которого известна. Объем и степень наполнения газом камеры сравнения и полости 10 обеспечивают, так называемое, вялое состояние материала стенок полости 10 при допускаемых колебаниях давления и температуры пробы газовой смеси. Камеры измерения и сравнения находятся в тепловомконтакте и выполнены из диэлектрика. Излучатель электромагнитной энергии в виде электрической обмотки 11 с контактами 12 для присоединения к источнику переменного тока расположен вне камер измерения и сравнения, но часть магнитного потока возбужденной обмотки должна пронизывать часть объема как камеры измерения, так и камеры сравнения, Штуцер 5 присоединен к двухкамерному акустическому преобразователю, а именно к одной из его камер 13, в которой находится излучатель 14 звука с контактами 15 для присоединения к источнику переменного тока и микрофон 16 с контактами 17 для присоединения к устройствам обработки измерительной информации. Для вывода пробы газовой смеси из этой камеры 13 служит трубка 18, подсоединенная к проточной полости 19 камеры выравнивания давлений.Проба газовой смеси выводится трубкой 20. Камера 21 акустического преобразователя содержит излучатель 22 звука с контактами 23 для присоединения к источнику переменного тока и микрофон 24 с контактами 25 для присоединения к устройствам обработки измерительной информации, трубкой 26 камера 21 сравнения соединена полостью 10.Преобразователь работает следующим образом. Через штуцер 4 подают пробу пара- магнитной газовой смеси в камеру 1 измерения, далее проба через штуцер 5 поступает в камеру 13 акустического преобразователя и по трубке 18 в проточную полость 19 камеры выравнивания давлений и выходит по трубке 20, Контакты электрической обмотки 12 и контакты акустического преобразователя 15 и 23 подключают к источникам переменного тока. Переменный ток, протекающий по электрической обмотке 11, возбуждает переменный магнитный поток, пронизывающий часть объема как камеры 1 измерения, так и камеры б сравнения. Поскольку камеры наполнены парамагнитными газами, в областях газа, находящихся под действием переменного магнитного потока, происходит поглощение электромагнитной энергии. При неизменяющемся эффективьом значении напряженности магнитного поля поглощено электромагнитной энергии пропорциоиально магнитной восприимчивости парамагнитного газа, Явление поглощения электромагнитной энергии вызывает пульсацию давления газа, находящегося в камерах измерения и сравнения. При звуковой частоте переменного тока пульсация газа является источником акустической эмиссии. Звуковое давление формирует сигнал измерительной информации. Звуковое давление измеряется в камерах микрофонами 2 и 7, Сигналом измерительной информации является отношение значения сигнала, снимаемого с контактов 3, к значению сигнала, снимаемого с контактов 8. Полученный сигнал измерительной информации отягчен систематической погрешностью, вызываемой переменной плотнос1096559 Составитель О. КоршуновРедактор Г. Волкова Техред Л,Иартяшова Корректор М, Иароши Заказ 3817/32 Тираж 823 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Иосква, Ж, Раушская наб., д. 4/5Подписное Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 тью и другими термодинамическими характеристиками пробы при анализе многокомпонентнык парамагнитных газовых смесей, Для исключения этой погрешности пробу пропускают через акустический преобразователь, отношение значения сигнала, снимаемого с контактов 17, к значению сигнала, снимаемого с контактов 25, функционально однозначно зависит от фактической плот-,10 ности и влияния термодинамических характеристик пробы, протекающей через камеру измерения. Отношение значения сигнала измерительной информации к значению сигнала измерительной 15 информации акустического преобразователя однозначно определяет концентра" цию парамагнитного компонента в любых газовых смесях. Сравнение сигналов производят известным Способом, напри" 20 мер применяя промежуточные измерительные преобразователи.При изменении давления и температуры пробы газовой смеси происходит адаптация электромагнитного измери тельного преобразователя к изменив" шимся влияющим величинам, например при увеличении только давления пробы газовой смеси, выходящий по трубке 18 газ заполняет проточную полость зО 19. Под действием повысившегося давления сокращается объем полости 10, что вызывает повышение давления в камере 6 сравнения и в камере 21 до значения давления в камере 1 измерения. Отношение значения давления в камере 1 измерения к значению давления в камере 6 сравнения "не изменится, этим исключается влияние давления на отношение значений магнитной восприимчивости - парамагнитных газов, заполняющих камеры. При повышении только температуры пробы газовой смеси часть тепловой энергии, внесенной газом в камеру 1 измерения повысит температуру камеры, Поскольку камера и измерения находится в тепловом контакте с камерой 6 сравнения, в последней находящийся гаэ нагревается и расширяется, избыточный объем газа через трубку 9 перетекает в полость 10. Отношение значения температур, а также и давления газов в камерах 1 и б не изменится этим исключается влияние температуры на отношение значений магнитной восприимчивости парамагнитных газов, заполняющих камеры.При падении давления или температуре, либо их одновременного изменения адаптация преобразователя аналогична описанному.В конструкции предлагаемого преобразователя могут применяться серийно выпускаемые промышленностью иэделия как излучатеди звука, микрофоны, промежуточные и функциональные преобразователи и т.д. Преобразователь не требует применения устройств для ста" билизации давления и температуры пробы газовой смеси.Изобретение позволит исключить иэ состава обязательных для термомагнитных газсанализаторов ряд проверок при проведении приемочных испытаний или ввести их в состав периодических испытаний, что сократит продолжительность технологического цикла иэготовения газоанализаторов.