Устройство для измерения содержания горючего газа

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1 2796 А 1 Н 27/16 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ПНТ СССР ИЗОБРЕТЕНИЯИДЕТЕХЗЬСТВУ ПИ Н АВТОРСКО дела в совск когво н и Е.Ш,Ла да(56) Карпов Е.Ф. и дрАвтоматическая газовая защита и к роль рудничной атмосферы. М.: Недра, 1984, с,114-130.Авторское свидетельство СССР У 1040396, кя. С 01 Н 27/16, 1984. (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ГОРЮЧЕГО ГАЗА(57) Изобретение относится к средствам кондуктометрического контроля газовых сред и может быть использовано для измерения содержания горючих газов в воздухе при контроле атмосферы производственных го гаионт еыс имерительную ски устраня уля. Изобретение относится ствам кондуктометрическо газовых сред и может быт эовано для измерения сод рючих газов в воздухе пр атмосферы производственнь ний и сооружений в уголь вой, химической, нефтепе вающей и других отраслях ности, а также в подземных рах крупных городов и ин вых и гражданских сооруж к средо контроля Цель шение то . службы к яется повыние срокалемента.а блок-схения содерфиг. 2 - на фиг. 3 -исп ержания гон контроле х помещес жания г блок-с схемаУст ой, газоерабатыпромышлен,1) содержит упра ния, мостовую иэ 2, блок 3 управывания и дифферен ллек ерительнения, бл хе инже сч ях(72) Е.Ф.Карпов, Б.И 2помещений и сооружений в угольгазовой, химической, нефтеперебатывающей и др. отраслях промышпенности. Цель иэобретенйя - пшение точности измерений и увелчение срока службы каталитичесэлемента. Для этого в устройстдля измерения содержания горючза 1 состоящего из мостовой изметельной схемы, источника питаядифференциального усилителя, вдены блок управления и блок счиванияБлок питания выполнен сним управлением. Выход мостовоизмерительной схемы через блоктывания соединен с дифференциалным усилителем. По программе блуправления блок считывания реалзует селективн ю во в емени из у рРоцедуру, автоматичеую погрешность дрейфа ю изобретения явчности и увеличаталитическогоиг. 1 иэображеойства для иэмерорючего газа, нахема управления,блока считывания.ройство (фигблок 1 пита1 О 5 20 25 30 35 40 45 50 55 циальный усилитель 5. Блок питания 1 подключен к мостовой измерительной схеме 2 и снабжен системой управления, т.е, является управляемым. Выход мостовой измерительной схемы 2, в одной из плеч которой включен термокаталитический элемент, через блок 4 считывания подключен ко входу дифференциального усилителя 5. Первый выход блока 3 соединен с управляющим входом блока питания 1, а второй и третий выходы подключены к соответствующим входам блока считывания 4.Блок 3 управления, блок-схема которого изображена на Лиг.2, включает автогенератор 6 тактовой частоты, два десятичных счетчика 7 и 8, триггер 9, два элемента 2 И-НЕ 10 и 11, два инвертора 12 и 13.Блок управления предназначен для формирования управляющих сигналов включения и отключения питания мостовой измерительной схемы 2 и Аормирования двух сигналов считывания для управления аналоговыми ключами блокасчитывания 4.В блоке управления 3 выход автогенератора 6 подключен к счетному входу десятичного счетчика 7. Выход переноса счетчика 7 подключен к счетному входу десятичного счетчика 8.1, -й выход десятичного счетчика 8 подключен к счетному входу триггера 9, а 3 -й выход этого же счетчика -к входу обнуления триггера 9. Выходы п, и 1, десятичного счетчика 8 соединены с одним из входов элементов 2 И-НЕ 1 О и 11 соответственно. Выходы Ьи а, счетчика 7 соединены с другим входом элементов 2-НЕ 10 и11 соответственно. Выход элемента 10 соединен с входом инвертора 12. Выхолэлемента 11 соединен с входом инвертора 13.Блок считывания включает два аналоговых ключа 14 и 15, операционныеусилители 16 и 17 и конденсаторы 18и 19. Конденсаторы и операционныеусилители составляют схемы хранения.Выходы аналоговых ключей 14 и 15 соединены с конденсаторами 18 и 19 ивходами операционных усилителей 16и 17 соответственно.Устройство работает следующим образом.В данном устройстве о содержаниигорючего газа судят не по абсолютному значению сигнала с мостовой схемы 2, а по разности сигналов, снимаемых во время искусственного Лормируемого переходного процесса выжигания горючего газа, причем эта разность в свою очередь пропорциональна абсолютному значению содержания горючего газа н измеряемомдиапазоне.Для формирования переходного процесса используют датчики с пониженной проницаемостью газообменной стенки, при этом производительность рабочего термопреобразовательного элемента и объем реакционной камеры выбирают такими, при которых в стационарном режиме внутри реакционной камеры содержание горючего газа всегда ниже, чем снаружи,Переходный процесс вьпкигания горючего газа искусственно Лормируют путем периодического включения и отключения питания моста, а следовательно, термопреобразовательньж элементов. При этом при включении питания и нагреве рабочего элемента на нем происходит окисление горючего газа и его содержание в реакционной камере уменьшается. При отключении питания моста происходит выравнивание содержания горючего газа в реакционной камере термокаталитического элемента и в анализируемой среде.ДрейЛ нуля мостовой схемы одинаково сказывается на абсолютных значениях выходного сигнала в начале переходного процесса вьпкигания горючего газа, в любой другой его точке и в установившемся режиме. Для любого момента времени дрейЛ нуля или аддитивная погрешность входит в значение выходного сигнала мостовой схемы 2 как слагаемое Ь Я О. Если в качестве измеряемой величины, пропорциональной содержанию горючего газа в контролируемой среде, берут разность двух значений выходного сигнала моста, например,Б, и 8 , причем первое из них должно быть взято обязательно во время нерехолного процесса вьпкигания горючего газа, а второе значение, сдвинутое по фазе относительно первого, может бить взято либотакже во время переходного пропесса, либо в установившемся режиме, но обязательно до момента времени отключения питания моста, то в полученном таким образом сигнале компенсируется аддитивная погрешность измерения, 5 162 вызванная дрейфом нуля мостовой схемы 2.Такой процесс измерения реализуется в предлагаемом устройстве следующим образом.Под воздействием сигналов с блока упраиления 3 напряжение питания на мостовой измерительной схеме периодически изменяется от нуля до рабочего эначениЯ. УпРавлЯюЩие сигналы включения питания моста в виде импульсов положительной полярности формируются в блоке управления 3 при помощи триггера 9, прямой выход которого является первым выходом блока управления и подсоединен к блоку питания 1,Триггер 9 взводится в единичное состояние под воздействием импульса 1, , который поступает на счетный вход триггера. На прямом выходе триггера устанавливается положительный потенциал "1" и в блоке 1 питания к мостовой измерительной схеме 2 подключается рабочее напряжение питания.Под воздействием напряжения питания термокаталитический элемент разогревается, на нем происходит окисление горючего газа, а в реакционной камере происходит переходной процесс выжигания горючего газа, электрическим эквивалентом которого является выходной сигнал мостовой схемы.Для считывания двух значений этого выходного сигала в блоке управления 3 на втором и третьем выходах формируются сигналы считывания, которые также представляют собой импульсы положительной полярности.В качестве сигналов считывания используются импульсы а, и Ь с выхода десятичного счетчика 7, стробированные импульсами п ои к счетчика 8 таким образом, чтоб на втором и третьем выходах блока управления 3 эти импульсы возникали синхронно с включением питания мостовой схемы 2. Стробирование производится с помощью элементов 2 И-НЕ 10 и 11. Инвертора 12 и 13 служат для формирования необходимой полярности сигналов считывания.Выходной сигнал мостовой схемы 2 поступает на информационные входы аналоговых ключей 14 и 15 блока считывания 4. На управляющие входь, аналоговых ключей поступают сигналы считывания, Они управляют работой79606 510 15 20 25 ЗС 35 4 4. 5 5 с аналоговых ключей, т.еоткрывают их на время длительности сигнала считывания и в схемы хранения 18, 16, 19 и 17 заносятся значения выходного сигнала в моменты времени их считывания, т.е. значения Б и Б соответственно, Эти сигналы поступают на входы дифференциального усилителя 5, в качестве которого используется обыкновенный операционньп усилитель, На выходе усилителя формируется сигнал, равный разности входных сиг.налов, т.е. 8 пыХ 8( 82Аддитивная погрешность измерения или дрейф нуля моста, как величина медленно меняющаяся, имеет одинаковое значение для обоих моментов считывания с большой степенью точности, т.е. в изменяющемся во времени выходном сигнале дрейф нуля постоянен по крайней мере для одного переходного процесса. Поэтому в разности двух значений выходного сигнала аддитивная погрешность компенсируется.Таким образом достигается одна цель изобретения - повьппение стабильной точности измерения эа счет компенсации аддитивной погрешности.Цикл измерения заканчивается отключением питания моста, которое производится при обнулении триггера 9. Триггер обнуляется импульсомо счетчика 8, Генератор тактовой частоты 6, работающий в автоколебатепьном режиме, обеспечивает работу счетчиков 7 и 8 в необходимом режиме. Формула изобретения Устройство дляизмерения содержания горючего газа, содержащее управляемьй блок питания, подключенньп к мостовой измерительной схеме, в одно из плеч которой включен термокаталитический элемент, и дифференциальный усилитель, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повьппения точности измерений и увеличения срока службы термокаталитпческого элемента, в устройство введены блок управления и блок считывания, через который мостовая измерительная схема соединена с дифференциальным усилителем, причем первый вьхол блокауправления соединен с управлянщимвходом блока питания, а второй и 1627960третий ыходы подключены к соответ. ствующим входам блока считывания.1627960 Составитель Ю.КоршуновТехред М,Моргентал Корректор С,Шекмар Редактор Н,Горват ,Заказ 2459 Тираж 406 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. ужгород, ул. Гагарина, 101