Газоанализатор

Союз Советскик Социалистическик Республик(22) Заявлено 111078 (21) 2677663/18-25с присоединением заявки Но -(51) М. Кл. С 01 М 27/02 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий(54) ГАЗОАНАЛИЗАТОР Устройство относится к аналитическому приборостроению и может быть использовано при разработке приборов и систем контроля атмосферы на объек 5 тах нефтегазодобывающей и угольной промышленности, контроля содержания газов в нефтеперерабатывающей, химической и других отраслях промышленности и транспорта.10Известен газоанализатор, содержащий два регулируемых с помощью усилителей обратной связи моста, в плечи которых включены соответственно рабочий и компенсационный чувствительные элементы. При появлении горючего 15 газа на поверхности рабочего чувствительного элемента происходит реакция, которая вызывает изменение условий тепломассообмена, что приводит к изменению тока, протекающего через чув ствительный элемент. Изменения тока через чувствительный элемент регистрируются измерительным прибором, включенным между мостами, который может быть отградуирован в единицах концентрации контролируемого компонента 1 .Недостатком этого газоанализатора является невысокая точность измерений, вследствие нелинейности выход ного .сигнала и зависимости ее от температуры окружающей среды, и большое потребление электрической мощности на активных элементах мостов и регулирующих элементах,Известен также тепловой газоанализатор, содержащий источники переменного и постоянного токов, два терморезистора, один из которых размещен в проточной камере, другой в закрытой, подключенные к источникам токов, усилитель переменного тока, измерительный прибор, два ключа, включенные между источниками переменного тока и терморезистором, Формирователь импульсов, фазочувствительный выпрямитель, включенный между усилителем переменного тока и измерительным прибором, триггерный делитель частоты, счетный вход которого через формирователь импульсов подключен к источнику переменного тока, а выходы соединены с управляющими входами ключей и фазочувствительного выпрямителя 23Недостатками .указанного газоанализатора является зависимость выходно" го сигнала от неизмеряемых компонентов анализируемой смеси и большое потребление мощности.Известен также термохимический анализатор горючих газов с активными и компенсационными термоэлементаьи, включенными в обособленные измерительных мостыусилителями переменного тока, в коллекторную цель оконечных каскадов которых включены измерительные мосты, на входы поданы сигналы разбаланса моста, а базы оконечных каскадов усилителей активного и компенсационного мостов соединены посредством синхронизирующей емкости, либо посредством выходной цепи общего блок интегратора, схемно совмещенного с оконечным каскадом одного из усилителей.Недостатком этого анализатора яв 1 й ляется то, что при импульсном регулировании питания чувствительных элементов изменяется частота (до 10 раз) импульсов питания, что требует применения широкополосных усилительных 20 устройств и ведет к снижению точности измерений.Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому является газо- анализатор, содержащий рабочий и сравнительный чувствительные элементы, каждый из которых включен в цепь обратной связи, содержащую синфазное усилительно-выпрямительное устройство, подключенное к цепям обратной связи, синхронизирующий генератор, измерительный прибор и источник пи- тания, подключенный к каждому чувствительному элементу через ключ 3,Однако данный газоанализатор также не будет обладать высокой точностью и экономичностью.Цель изобретения - уменьшение потребляемой мощности и повышение точности.Указанная цель достигается тем, 40 что в газоанализаторе, содержащим рабочий и сравнительные чувствительные элементы, каждый из которых включен в цепь обратной связи, содержащую синфазное усилительно-выпрямительное устройство, подключенное к цепям обратной связи, синхронизирующий генератор,. измерительный прибор и источник питания, подключенный к каждому чувствительному эле менту через ключ, каждая цепь обратной связи снабжена преобразователем тока и задатчиком температуры чувствительного элемента, включенным между ключом и синфазным усилительновыпрямительным устройством, на выходе которого установлен подключенный к синхронизирующему генератору широтно-импульсный модулятор, соединенный линиями управления с ключом и усилительно-выпрямительным устройством. ЬОНа чертеже приведена одна из возможных схем реализации устройства.Устройство содержит источник 1 питания, подключенный через ключи 2 и 3 к рабочему 4 и сравнительному 5 чув.65 ствительным элементам, к задатчикам б и 7 температуры рабочего и сравнительного элемента и к измерительному прибору 8, преобразователи 9 и 10 тока, усилители 11 и 12 переменного тока, к дифференциальным входам которых подключены выходы преобразователей тока и задатчиков температуры чувствительных элементов, синфазные выпрямители 13 и 14, подключенные к усилителям 11 и 12, широтно-импульсные модуляторы 15 и 16, подключенные к выходам синфазных выпрямителей, синхронизирующий генератор 17, подключенный к запускающим входам широтночмпульсных модуляторов. Усилители переменного тока с синфазными выпрямителями образуют два синфазных усилительно-выпрямительных устройства.Устройство работает следующим образом.Открыванием ключа 2 управляет широтно-импульсный модулятор 15, на вход которого подается усиленная и выпрямленная разность сигналов от преобразователя 9 тока и задатчика б температуры.При увеличении температуры рабочего чувствительного элемента 4 уменьшается величина проходящего через него импульсного тока. Это, в свою очередь, вызывает уменьшение сигнала на выходе преобразователя тока, что приводит к уменьшению разности между . сигналом преобразователя тока и задатчика температуры, А это вызывает уменьшение напряжения на выходе синфазного выпрямителя 13 и уменьшение длительности открывания ключа 2 широтно-импульсным модулятором 15, что приводит к охлаждению рабочего чувствительного элемента 4. При переохлаждении элемента 4 происходит обратный процесс, Таким образом, происходит поддержание температуры рабочего чувствительного элемента на уровне, задаваемом задатчиком б температуры.Аналогично поддерживается температура сравнительного чувствительного элемента 5При изменении условий тепломассообмена рабочего чувствительного элемента с окружающей средой,. вызванном появлением анализируеьых комгонентов в смеси газов, происходит изменение длительности открывания ключа 2, пропорциональное изменению подводимой к рабочему чувствительному элементу 4 электрической мощности. Это изменение длительности открывания ключа 2 регистрируется измерительным прибором 8. Выпрямление сигнала усилителей переменного тока в Фазе с сигналом широтно-импульсного модулятора позволяет исключить возникновение автоколебаний температуры чувствительных элементов при достаточно больших коэффициентах усиления.В качестве задатчика температуры могут быть применены опорные элементы, делители напряжения, обмотки трансформаторов, электромагнитов, индуктивности, емкости и др., а в качестве преобразователей тока - включенныев цепь электромагнита магниторезисторы, оптроны, обмотки трансформаторови другие элементы, параметры которыхзависят от величины протекающего поним тока.Задатчик температуры чувствительныхэлементов может быть выполнен регули- оруемым, а два задатчика могут бытьфункционально связаны. Такое выполнение позволяет снимать сигналы элементов в функции их температуры.Улучшение точности устройства достигается за счет того, что изменениеусловий теплообмена чувствительныхэлементов при постоянной их температуре приводит к равным изменениям ихтеплоотдачи, что, в свою очередь, вызывает равные изменения длительности 20открывания ключей, не внося погрешность в результаты измерения,Прямо пропорциональная зависимостьмежду изменением длительности открывания ключа и изменением подводимой 25к нему электрической мощности позволяет расширить динамический диапазонлинейной зависимости выходного сигнала.Предлагаемое устройство обладаетповышенной экономичностью, вследствиетого, что расходуется энергия в основном только на нагрев чувствительныхэлементов до рабочей температуры засчет исключения из цепи питания элементов, потребляющих электрическуюмощность, а также за счет поддержанияпостоянной их температуры при изменениях условий тепломассообмена.Предлагаемяй газоанализатор обладает более широкими функциональными воз можностями,Разработка на базе предлагаемогоустройства переносных приборов анализа газов позволит использовать источники питания с минимальной емкостью. Импульсная форма выходного сигнала, следующего с определенной частотой позволяет применить узкополосные каналы измерения сигнала с высокой точностью,Выходной сигнал предлагаемого газоанализатора также очень просто может быть развязан от искроопасных цепей.формула изобретенияГазоанализатор, содержащий рабочийи сравнительный чувствительные элементы, каждый из которых включен вцепь обратной связи, содержащую синфазное усилительно-выпрямительное устройство, синхронизирующий генератор,измерительный прибор и источник питания, подключенный к каждому чувствительному элементу через ключ, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения потребля .мой мощности и повышения точности, каждая цепьобратной связи снабжена преобразователем тока и задатчиком температурычувствительного элемента, включенныммежду ключом и синфазным усилительновыпрямительным устройством, на выходе которого установлен подключенныйк синхронизирующему генератору широтно-импульсный модулятор, соединенныйлиниями управления с ключом и усилительно-выпрямительным устройством.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Троицкий Н.С, и др. Повышениебыстродействия термохимических преобразователей с тонкопленочными чувствительными элементами. Измерительнаятехника. М., 1976, Р 8, с. 79.2. Авторское свидетельство СССРР 553530, кл. С 01 й 27/00, 1974.3. Авторское свидетельство СССРР 273507, кл. 6 01 й 27/00, 1965813228 Составитель Ю. Коршуноваурсхов Техред Е.Гаврилешко Корректор Н. Ст А еда Закав 758/52ВНИИПИ лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Т Госу по делам 3035, Москваж 907 ., рственн обретен Ж,Подпис нго комитета СССРй и открытийаушская наб., д. 4/5