Способ автоматического контроля концентрации горючих газов и паров

Способ автоматического контроля концентрации горючих газов и паров

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ГОРЮЧИХ ГАЗОВ И ПАРОВ термохимическим датчиком, заключающийся в том, что на чувствительные элементы датчика периодически подают импульсы тока питания с плоской вершиной и плавно изменяющимися фронтами, при этом контроль выходного сигнала датчика осуществляют с помощью измерительного порогового устройства с заданным уровнем срабатывания, соответствукяцим сигнальной концентрации, а контрсшь рабочей температуры чувствительных элементов проводят с помощью вспомогательного порогового устройства, отличающийся тем, что, с целью повьшения надежности контроля концентрации горючих газов и паров при циклическом питании чувствительных элементов термохимического датчика, в момент начала уменьшения температуры чувствительных элементов устанавливают уровень срабатывания измерительного порогового (Л устройстваравным максимальному выходному сигналу датчика, который определяют в переходных режимах питания чувствительных элементов при подаче к датчику эталонной газовой смеси с сигнальной концентрацией контролируемого компонента. ч э Nd XI.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 G 01 N 27/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3635165/24-25 (22) 17.08.83 (46) 30.08.85. Бюл. Ф 32 (72) A.С.Бурдейный и A.Н.Щербань (7.1) Институт технической теплофизики АН УССР (53) 543.274 (088.8) (56) Щербань А.Н. и др. Методы и средства контроля рудничного газа.

Киев: Наукова думка, 1965, с. 302308.

Авторское свидетельство СССР и 240324, кл. G 01. N 27/16, 1969. (54)(57) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО

КОНТРОЛЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ГОРЮЧИХ ГАЗОВ

И ПАРОВ термохимическим датчиком, заключающийся в том, что на чувствительные элементы датчика периодически подают импульсы тока питания с плоской вершиной и плавно изменяющимися фронтами, при этом контроль выходного сигнала датчика осущестÄÄSUÄÄ 1176228 вляют с помощью измерительного порогового устройства с заданным уровнем срабатывания, соответствующим сигнальной концентрации, а контроль рабочей температуры чувствительных элементов проводят с помощью вспомогательного порогового устройства, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности контроля концентрации горючих газов и паров при циклическом питании чувствительных элементов термохимического датчика, в момент начала уменьшения температуры чувствительных а элементов устанавливают уровень сра" д батывания измерительного порогового устройства равным максимальному выходному сигналу датчика, который определяют в переходных режимах питания чувствительных элементов при подаче к датчику эталонной газовой смеси с сигнальной концентрацией контролируемого компонента.

1176228

l5

25

40

55

Изобретение относится к газоанаяитическому приборостроению, в частности к способам контроля концентрации взрывоопасных горючих газов и паров термохимическим методом, и может быть использовано в химической нефтехимической и газовой отраслях промышленности для контроля загазованности производственной и бытовой атмосферы.

Целью изобретения является повышение надежности контроля концентрации горючих газов и паров при циклическом питании чувствительных элементов термохимического. датчика.

Способ автоматического контроля концентрации горючих газов и паров термохимическим датчиком осуществляется следующим образом.

Периодически подают на чувствительные элементы термохимического датчика импульсы тока питания с плоской вершиной и плавно изменяющимися, например, по экспоненциальному закону фронтами. Контролируют выходной сигнал датчика при установившейся рабочей температуре термоэлементов (плоская вершина импульса питания) с помощью измерительного порогового устройства с .заданным уровнем срабатывания, соответствующим сигнальной концентрации, а также одновременно с предыдущей операцией контролируют температуру термоэлементов,по достижению определенного значения какого-либо параметра питания датчика, например на-, пряжения, с помощью вспомогательного порогового устройства.

В момент начала уменьшения темпе.ратуры чувствительных элементов устанавливают уровень срабатывания измерительного порогового устройства равным максимальному выходному сигналу датчика, который определяют в переходных режимах питания чувствительных элементов, подавая к датчику эталонную газовую смесь с сигнальной концентрацией контролируемого компонента.

На чертеже представлена блоксхема устройства для осуществления предлагаемого способа.

Источник питания 1 через регуля- тор напряжения 2 соединен с измерительной схемой 3, преобразующей тепловой эффект от реакции каталитического окисления контролируемого компонента в электрический сигнал .

Измерительная схема (термохимический датчик) может быть выполнена, например, в виде дифференциального электрического моста, в плечи которого включены активный и компенсационный чувствительные термоэлементы.

Генератор импульсов 4 подключен к источнику питания 1. Выход генератора импульсов соединен с управляющим входом регулятора напряжения 2, Выход 5 измерительной схемы 3 подключен ко входу измерительного порогового устройства 6, уровень срабатывания которого по этому входу установлен соответствующим выходному сигналу датчика (измерительной схемы) при сигнальной концентрации контролируемого компонента.

Дополнительно измерительная схема 3 соединена с линией связи 7 с вспомогательным пороговым устройством 8, с помощью которого контролируется определенный параметр питания термоэлементов датчика (например, напряжение, ток и т.д.). Выход порогового устройства 8 соединен с управляющим входом 9, по которому изменяется (повышается) величина заданного уровня срабатывания порогового устройства б.

В процессе работы устройства генератор импульсов 4 генерирует прямоугольные импульсы длительностью, например, 0-60 с и периодом следования 12-15 мин. На выходе генератора для получения экспоненциально нарастающего (и спадающего) фронта импульсов установлена интегрирующая RC-цепочка (на чертеже не показана), постоянную времени которой выбирают меньшей длительности импульса генератора.

При отсутствии экспоненциально нарастающего импульса на управляющем входе регулятора напряжения 2, роль которого может выполнять, например, достаточно мощный транзистор, напряжение питания на чувствительных элементах измерительной схемы также практически отсутствует. При этом контролируемый параметр питания датчика оказывается меньше определенного заданного значения, соответствующего рабочей температуре термоэлементов. Благодаря этому срабатывает пороговое устройство 8 и через управляющий вход 9 повьппает уровень срабатывания измерительного порогового устройства 6 по входу 5.

Установившийся уровень срабатывания больше ранее установленного заданного уровня, соответствующего сигнальной концентрации, на величину, при котОрой исключается возможность срабатывания измерительного порогового устройства 6 от "паразитИ ного выходного сигнала измерительной схемы 3, появляющегося при нарастании и спаде импульсов тока питания чувствительных термоэлементов.

При воздействии экспоненциально нарастающего импульса, сформированного генератором 4, на управляющий вход регулятора напряжения 2 плавно открывается силовой транзистор регулятора, пропуская ток от источника питания 1 на термоэлементы измерительной схемы 3. Форма импульсов тока на термоэлементах соответствует форме экспоненциально нарастающего импульса, выдаваемого генератором 4.

При переходе экспоненциально нарастающего фронта в плоскую вершину импульса контролируемый параметр питания термоэлементов (напряжение, ток и т.д.) достигает своего заданного значения, срабатывает пороговое устройство 8 и через управляющий вход 9 снижает уровень срабатывания измерительного порогового устройства 6 по входу 5 до заданного значения, соответствующего контролируемой сигнальной концентрации.

Во время плоской вершины импульса питания гермоэлементов происходит контроль выходного сигнала датчика измерительным пороговым устройством

6. Если концентрация горючих газов или паров в контролируемой среде достигает сигнального значения, на выходе измерительной схемы 3 появляется соответствующий выходной сигнал, от которого срабатывает пороговое устройство 6 и выдает команду на включение сигнализации.

На завершающей фазе воздействия импульса питания, при переходе плоской вершины в экспоненциально спадающий фронт, контролируемый параметр питания термоэлементов становится меньшим своего заданного зна176228

4 чения. При этом пороговое устройство

8 переходит в свое изначальное состояние и через управляющий вход 9 повышает уровень срабатывания измерительного порогового устройства 6 по входу 5.

Повьппенный уровень срабатывания измерительного порогового устройст-. ва 6 устанавливают в процессе отладки способа. К датчику подают эта5

55 лонную газовую смесь с сигнальной концентрацией контролируемого компонента. С помощью вспомогательного измерительного прибора, например осциллографа или пикового вольтметра, определяют максимальную величину (амплитуду) паразитного выходного сигнала датчика при нарастании и спаде импульсного тока питания.

Полярность "паразитного" сигнала датчика при нарастании импульса тока питания и при его спаде различна (величина "паразитного" сигнала пропорциональна производной от скорости изменения импульса тока питания, а .она при нарастании и спаде меняет свое направление) . Исходная полярность паразитного" сигнала (для определенности,. например, при нарастании импульса тока питания) определяется соотношением теплофизических характеристик активного и компенсационного термоэлементов. При спаде импульса тОка питания полярность

tl 11 паразитного сигнала датчика противоположна.

Поэтому при отладке способа контроля определяют амплитуду "паразитtt ного сигнала, совпадающего по полярности с выходным сигналом датчика, который контролируется при плоской вершине импульса питания и соответствует сигнальной концентрации.

Повьппенный уровень срабатывания порогового устройства 6 устанавливают большим максимального измеренного значения "паразитного" сигнала датчика.

Выполнение приема установки повы" шенного уровня срабатывания определяется конкретной конструкцией порогового устройства. Если это, например, поворотное реле (стрелочный прибор), то повышенный уровень срабатывания устанавливают путем смещения контакта, замыкаемого подвижной частью этого реле, например стрел1176228

Составитель В.Екаев

Редактор С.Тимохина Техред М. Кузьма Корректор M,Ñàìáoðñêàÿ

Заказ 5352/43 Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæroðîä, ул.Проектная,4 кой. Если в качестве поворотного устройства используется электронный блок, построенный, например, на базе дифференциального усилителя с разомк- g нутой отрицательной обратной связью, то повышенный уровень срабатывания устанавливают путем подачи на один из его входов (на управляющий вход) определенного напряжения, от которо- 10 го уровень срабатывания по измерительному входу изменяется в большую сторону.

Преимущественным является вариант, при котором пороговое устройство вы- 15 полнено на дифференциальном усилителе, имеющем разйополярное питание.

Дифференциальный усилитель запитывается от двух источников постоянного напряжения положительной и отрицательной полярности, имеющих общую нулевую шину. Такое питание обычно используется и для остальных электронных блоков. Повышение порога срабатывания осуществляют путем уменьшения величины напряжения, подаваемого от "отрицательного" источника к дифференциальному усилителю.

Так, например, используя дифференци альный усилитель (микросхему) с питанием й6,3 В путем уменьшения его напряжения питания от -6,3 В до

-5, 1 В повышают уровень срабатывания порогового устройства, построенного на этой микросхеме, на 1 08 В.