Электрохимический датчик для контроля горючих газов в кислородсодержащей среде

СОВЭ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИКз бо С 01 И 27/46 ОСУДАРСТВ ПО ДЕЛАМ И ЕТЕНИ овскииоюзногои констртавтома 001, 1977 7 ЫЙ КОМИТЕТ СССРБРЕТЕНИЙ И ОЧМРЦТИЙ ОПИСАНИЕ АВТОРСНОЬЮС 8(54) (57) ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ДЛЯ КОНТРОЛЯ ГОРЮЧИХ ГАЗОВ В КИСЛОРОДСОДЕРЖАЩЕЙ СРЕДЕ, содержащий нагревательный элемент, внутри которо го размещен штабик-сопротивление с нанесенными на его противоположные поверхности каталитически актив ными электродами, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повыше ния точности измерений и упрощения конструкции, штабик-сопротивление выполнен из смеси оксидов кальция, неодима и титана в следующих количественных соотношениях, мас.7.:Оксид кальция 42-45 Оксид неодима 8-10 Оксид титана Остальное1124218 ми 23 Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может быть использовано для непрерывного контроля содержания горючих газов в кислородсодержащей среде. 5Известен датчик контроля горючего газа, содержащий нагревательный элемент, штабик-сопротивление и два каталитически активных электрода, расположенных на противополож О ных поверхностях штабика, причем электроды выполнены из материалов, обладающих разной каталитической активностью 1 1 3Недостатком данного датчика явля ется значительная ошибка измерения, .обусловленная тем, что на электроде, имеющем более высокую активность, процессы окисления идут более активно, что ведет к локальному повыше р нию температуры данного электрода и непосредственно прилегающего к нему слоя штабика. Разность температур на противоположных поверхностях штабика приводит к появлению паразитной термоЭДС, величина которой . зависит от перепада температур на электродах, материала электрода и концентрации горючих газов.Наиболее близок к предлагаемому электрохимический датчик для контроля горючих газов в кислородсодержащей среде, содержащий нагревательный элемент, внутри которого размещен штабик-сопротивление с нанесенными на его противоположные поверхности каталитически активными электродаНедостатком известного датчика 4 О является низкая точность при измере киях на потоянном токе, так как на электродах из штабика-сопротивленияф при температурах анализа около 300 С всегда генерируется паразитная ЭДС вследствие того, что штабик выполнен из материала, обладающего ионной проводимостью. Это обусловлено тем, что при относительно низких рабочих температурах невозможно 50 достичь термодинамического равнове" сия в системе: кислород в газовой фазе - кислород на электродах штабика-сопротивления, а возникающаяна электродах величина ЭДС вслед ствие характера проводимости материала штабика не постоянна, а носит случайных характер,2Цель изобретения - повышение точности измерений и упрощение конструкции эПоставленная цель достигается тем что в электрохимическом датчике для контроля горючих газов в кислородсодержащей среде, содержащем нагревательный элемент, внутри которого размещен штабик-сопротивле- . ние с нанесенными на его противоположные поверхности каталитически активными электродами, штабик-сопротивление выполнен из смеси оксидов кальция, неодима и титана в следующих количественных соотношениях, мас, :Оксид кальция 42-45Оксид чеодима . 8-10Оксид титана ОстальноеНа. фиг.1 схематически изображен электрохимический датчик для контроля горючих азов в кислородсодержащей среде; на фиг,2 - графическая зависимость изменения сопротивления датчика от температуры.Датчик содержит нагревательный элемент 1, штабик-сопротивление 2 из смеси оксидов титана, неодима и кальция, обладающих электронным хаактером проводимости и значительным изменением сопротивления от температуры, каталитически активные электроды 3 и 4, термопары 5, токосъемники 6 и 7, корпус 8 со штуцерами входа и выхода газа, автоматический омметр 9 и терморегулятор 10,Датчик работает следующим образом.Нагревательный элемент 1 прогревает штабик-сопротивление 2, а также подараемьй через штуцер входа газа в корпусе 8 анализируемый газ до рабочей температуры. Температура в рабочем объеме датчика измеряется термопарой 4 и поддерживается автоматически терморегулятором 10. Сопротивление цепи: токосъемник 6 -электрод 4 - штабик 2 - электрод 3 -токосъемник 7, лимитируется сопротивлением штабика 2, которое падает с ростом температуры. Суммарное сопротивление цепи измеряется автоматически омметром 9. Горючий газ, присутствующий в анализируемой газовойсреде, догорает на поверхности каталитически активного электрода 3. Выделяемое при сгорании тепло нагревает каталитически активные электроды 3 и 4 и штабик-сопротив3 1 ление 2. В результате суммарное сопротивление цепи падает, причем наиболее резкое изменение сопротивления от температуры находится в области низких температур, как показано на фиг,2, что упрощает эксплуатацию датчика.Наличие чистой электронной проводимости у материала штабика-сопротивления исключает возможность появления паразитной ЭДС во всем диапазоне. температур, что повышает точность измерения.Состав смеси оксидов для изго,товления штабика-сопротивления 2 обеспечивает наряду с чисто электронным характером проводимости и оптимальную абсолютную величину сопротивления штабика 2, например, при площади штабика 50 мм, толщине 3 мм в температурном интервале 40-100 С, сопротивление меняется от 5 до 2 Ом. Содержание оксида неодима в пределах 8-10 мас.7 обеспечи 124218вает необходимую крутизну зависимос.ти сопротивления штабика 2 от температуры. Содержание оксида кальция в данных пределах обеспечиваетоптимальную абсолютную величину сопротивления штабикаувеличение содержания оксида кальция более45 мас.7 снижает сопротивление штабика, а уменьшение содержания ниже 1 О (42 мас.7) увеличивает сопротивление штабика,Датчик повышает точность измерения горючих газов в кислородсодержащей среде по сравнению с известным, так как в штабике-сопротивлении, выполненном из смеси оксидов предлагаемого состава, не генерируется паразитная ЭДС, которая снижает точность измерения. Использование в датчике одного штабика-сопротивления вместо двух, предусмотренных в прототипе, значительно упрощает конструкцию датчика.1124218 7 д дд,Ю И Составитель Г.БоровикРедактор Л.Пчелинская Техред Ж.Кастелевич Корр ек Зимоко аз 8272/34ВИИИПИ одписно Ужгород, ул. Проектная ллизл ППП Пате Госу но делам 13035, Иоскв