Универсальный метаномер

,1022030 1 И 2 1 Ь ф+фифа азу ИЗОБРЕТЕН К АВТОРС Ф 34 Я т есЮ Ю М УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОМУ СВИДЕТЕЛЬС(71) Институт геотехнической мехники АН Украинской ССР(54 )(57 ) УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ИЕТАНОИЕРсодержащий автономный блок питандве снабженные цепями питания измерительные мостовые схемы., в одиз которых включен термокаталитикий датчик, а в другую - термоко Ъдуктометрический, переключающее устройство и усилитель сигналов мос-: тов .с показывающим прибором, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения метрологических характеристик в широком диапазоне. концентраций и повышения экономичности .метаномера, датчики установлены в общей камере анализа,выход усилите-. ля сигналов мостов соединен с входам переключающего устройства,.разйыкающие контакты которого включены в цель питания моста с термокаталитическим датчиком и между его измери- тельной диагональю и. входом усилителя, а замыкающие контакты - в цепь питания моста с.термокондуктометри- . ческим датчиком и между его измерительной диагональю и входом усилите, ля.Изобретение относится к .аналитиче-скому приборостроению . и может бытьцспольэовано при создании автоматических приборов контроля концентра"ции метана преимущественно в атмосфере горных выработок шахт,Известен прибор для измерения кон.центрации горючих газов и паров,который имеет термокаталитический датчик , включенный в мостовую измери 10тельную схему и термокондуктометрический датчик, управляющий переключателем, который подключает показыва,ющий прибор к источнику питания черезограничивающий резистор при превышениисодержания метана в анализируемойсреде диапазона измерения. Этимобеспечивается .однозначность показаний прибора при любых концентрацияхметана в анализируемой среде 1 1.Однако информация об истинной кон-.центрации в случае, если его содержание превышает диапазон измерения термокаталитического датчика, отсутствует,25Наиболее близким к изобретениюя вляется уни ввр сальный мет ан омер,содержащий автономный блок питания,две снабженные цепями питания измЕрительные мостовые схемы в одну З 0из которых включен термокаталитический, а во вторую - термокондуктометрический датчики, переключающее устройство и усилитель сигналов мостовс показывающим прибором 2 .35Однако известное устройство только в узком диапазоне измеряемых кон. центраций имеет удовлетворительныеметрологические характеристики, Кроме того, подключение в Ьроцессе работы обоих датчиков к источнику питания неэкономично.Целью изобретения является улучшение метрологических характеристик .в широком диапазоне концентраций и 45повышение экономичности метаномера.Поставленная цель достигаетсятем, Что в универсальном метаномере,содержащем автономный блок, две снабженные цепями питания измерительные мостовые схемы,в одну из которыхвключен термокаталитический,а вовторую - термокондуктометрическийдатчики, переключающее устройствои усилитель сигналов мостов с показывающим прибором, датчики установлены в общей камере анализа, выход усилителя сигналов мостов соединен с входом переключающего устройства, раэмыкающие контакты котороговключены в цепь питания моста с.термокаталитическим датчиком и меж 1ду его измерительной диагональюи входом усилителя, а замыкающиеконтакты - в цепь питания моста стермокондуктометрическим датчикоми между его измерительной диагональю и входом усилителя,Установка обоих датчиков в общейтермореакционной камере обеспечивает возможность мгновенного поочередного их включения, причем, благодаряидентичности тепловых параметровтермокаталитического: и термокондуктометрического датчиков, обеспечивается постоянный температурный режим и условия обмена анализируемогр воздуха в термореакционной камере, Изобретение повышает экономич-ность устройства практически в двараза без ухудшения метрологическиххарактеристик. Использование в предлагаемом метаномере термокаталитического и термокондуктометрического датчиков в измерительном режим:позволяет получить высокие метрологические характеристики во всем диапазоне, включая малые концентрации,На фиг. 1 изображена принципиальная схема универсального метаномера; на фиг, 2 - камера реакции стермокаталитическим, и термокондуктометрическими датчиками; нафиг. 3 - разрез А-А на фиг.2.Устройство содержит автономныйблок 1 питаниябатарею герметичныхаккумуляторов ), стабилизированныйпреобразователь 2 напряжения, мостовую измерительную. схему 3 с термокаталитическим датчиком, мостовую изме.рительную схему 1 с термокондуктометрическим датчиком, усилитель 5 сигналов мостов, выпрямитель 6 дляпитания усилителя сигналов мостов,показывающий прибор 7, регистрирующий прибор 8, переключающее устройство 9,Искробезопасность автономногоблока 1 питания достигается включением резистора 10, ограничивающего ток короткого:замыкания, НапГряжение с автономного блока пйтания поступает на стабилизированныйпреобразователь 2 напряжения, выходное напряжение которого практически не зависит от степени разряда батареи аккумуляторов, Преоб4Термокаталитический 63 и термокондуктометрический 64 датчики1,фиг. 2 ) установленц в общей камере 65 реакции. При примерно одинаковой потребляемой мощности любойвключенный датчик обеспечивает пес"тоянный.температурный режим в камеререакции.Ивтаномер работает следующимобразом,При появлении метана в анализируемой среде последний поступаетс рудничным воздухом в камеру 65 реакции за счет свободной конвекции иокисляется на рабочем элементе 17термокаталитического датчика,Повышается температура термометрасопротивления рабочегв элемента,что приводит к разбалансу мостовойизмерительной схемы 3, Выходнойсигнал схемы 3 усиливается усилителем 5 сигналов мостов и поступает на показывающий 7 и оегистрирующий 8 приборы и вход переключающего устройства 9,В переключающем устройстве сигнал проходит через эмиттерный повторитель на транзисторе 44, резисторе 48 и через делитель 49 и 53 ицепочку задержки на резисторе 52,конденсаторе 57 поступает на входсхемы сравнения, выполненнОй натранзисторе 47. Напряжение сравнения задается на диоде 55. Настройка схемы сравнения производится потенциометром 53. Если содержание метана в анализируемой средепревысит диапазон измерения термо.каталитического датчика (5 об."ь СН),транзистор 47 открывается и включается промежуточное реле 58, котороесвоим контактом 60 включает реле 59,Загорается светодиод 56,сигналиэирующий о переключении прибора на другойпредел измерения, реле 59 своимиконтактами 28 и 61 отключает цепи пи"тания и выходного сигнала термокаталитического моста, а контактами 39и 62 включает, питание и вход усилителя 5 в измерительную диагональ термокондуктометрического моста, После переключения транзистор 47 закроется, но реле останется включенным,так как ток, протекающий через резистор 54, обеспечивает удержание реле,но не обеспечивает его включение. Иетаномер осуществляет измерение концентрации метана в диапазоне до100 об,4. 35 3 1022030разованное напряжение с половиныобмотки 11 детектируется диодом 12,фильтруется конденсатором 13 и всумме со стабилизированным напряжением источника питания использу 5ется для питания параметрическогостабилизатора, выполненного на резисторе 14 и диоде-стабилитроне 15,переключающего устройства 9, Обмотка16 преобразователя служит для питания мостовой схемы 3 с термокаталитическим датчиком, Иостовая измерительная схема 3 состоит иэ рабоче- го каталитического элемента 17,сравнительного элемента 18, балластных резисторов 19 и 20 и резисторногоделителя 21-25, где 21,22,23 и 25постояннце сопротивления, а 24 - потенциометр для подстройки нуля. Выходной сигнал с местЬ через резис. тивнцй делитель 26-27 и контакт 28выходного реле переключающего устройства поступает на вход усилителя5 сигналов мостов.Для питания мостовой схемы с термокондуктометрическим датчикомслужит обмотка 29 преобразователя,Измерительная схема 4 с термокондуктометрическим датчиком состоит израбочего элемента 30, сравнительного элемента 31, балластных резисторов 32 и 33, рези.сторного делителя 34-36, где 34 и 36 - постоян.ные сопротивления, а .35- потенциометр для балансировки нуля. Сигналразбаланса моста поступает .черезрезистивный делитель 37 и 38 иконтакт 39 выходного реле переклю.чающего устройства на вход усилителя 5 сигналов мостов. Усилительсигналов мостов собран на микросхе 40мах 40-42 и транзисторе 43. Выходной сигнал с усилителя поступаетна показывающий прибор 7, регистрирующий прибор 8 и вход переключающего устройства 9.Переключающее устройство 9 выполнено на транзисторах 44-47,резисторах 48-54, диодах 55 и 56, конденсаторе 57, реле 58 и 59 и представляет собой пороговое устройство с настраиваемыми порогами срабатыванияи отпускания. Реве 58 своим контактом 50 включает реле 59. Реле 59коммутирует своими контактами 28,6.1 и 39, 62 цепи измерительных диагоналей и, соответственно, термокаталитического и термокондуктометрического мостов.,товых измерительных схем и метаномер будет продолжать измерения содержания метана (в пределах 0-5 обЛ) термокаталитическим датчиком5 3 102При снижении. содержания метана .в анализируемом воздухе ниже диапазона измерения термокаталитического датчика (3 об.Ф СН) открывается транзистор 45, порог срабаты- вания которого настраивается потенциометром 50. Транзистор 45 открываеттранзистор 46, который шунтирует реле 58, последнее обесточивается и отключает реле 59. Произойдет переключение мос ф/ Предлагаемый метаномер. повысит ка. чество и надежность контроля одного из основных опасных компонентов рудничной атмосферы " метана и повысит безопасность труда горнорабочих.1022030 Сост а вител ь Ю, Коршуновковецкая Техред Т.Фанта Корректор О, Билак едакто раж 873го комитета СССРний и открытийРаушская наб д Подписно 029/35 Т ВНИИПИ Государственн по делам изобрет 13035, Москва, Ж