Устройство для измерения концентрации кислорода в газах

Устройство для измерения концентрации кислорода в газах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к газоаналитическому приборостроению и может быть использовано для измерения концентрации кислорода в газах. Для повьшения точности измерения устройство для измерения концентрации кислорода в тазах содержит твердоэлектролитную ячейку (ТЭЯ) с электродами в качестве чувствительного элемента и одновременно датчика темпе ратуры. Регулятор температуры, управляющий датчиком, состоит из усилителя, генератора рабочей частоты, неуравновешенного моста переменного тока, коммутатора и измерительного прибора. В схему дополнительно введены компаратор подогрева ТЭЯ, генератор треугольных импульсов, электронный ключ и компенсационный резистор нагрева. Выход усилителя соединен с входом электронного ключа и одним входом компаратора подогрева ТЭЯ. Другой вход компаратора соединен с одним из выходов генератора треугольных импульсов, а выход - с управляющей цепью электронного ключа. Выход электронного ключа соединен с одним входом компаратора нагрева ТЭЯ. Другой вход компаратора соединен с другим выходом генератора треугольш 1х импульсов и одним концом компенсационного резистора нагрева ТЭЯ. Выход компаратора нагрева ТЭЯ соединен с управляющей цепью коммутатора, один из выходов которого соединен последовательно с нагревателем и питающей сетью. Другой выход коммутатора соединен с другим концом компенсационного резистора и питающей сетью.1 ил. (Л с го СП со 1C

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (5g 4 G 01 N 27/46

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

«

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3889296/24-25 (22) 23.04.85 (46) 23.09.86. Вюл. У 35 (71) Киевское научно-производственное объединение "Аналитприбор" (72) И.И. Скочко, П.Н. Донец, В Ф. Цокало, Г М. Сьгчев, В И. Сморчков, В.И. Кривошей и В.В. Нестеров (53) 543.247(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 636521, кл. G 01 N 27/46, 1978.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1056034, кл. G 01 М 27/46, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ КИСЛОРОДА В ГАЗАХ (57) Изобретение относится к газоаналитическому приборостроению и может быть использовано для измерения концентрации кислорода в газах. Для повышения точности измерения устройство для измерения концентрации кислорода в газах содержит твердоэлектролитную ячейку (ТЭЯ) с электродами в качестве чувствительного элемента и одновременно датчика температуры. Регулятор температуры, управляющий датчиком, . состоит из усилителя, генератора ра.SU„„1259172 А 1 бочей частоты, неуравновешенного моста переменного тока, коммутатора и измерительного прибора. В схему дополнительно введены компаратор подогрева ТЭЯ, генератор треугольных импульсов, электронный ключ и компенсационный резистор нагрева. Выход усилителя соединен с входом электронного ключа и одним входом компаратора подогрева ТЭЯ. Другой вход компаратора соединен с одним из выходов генератора треугольных импульсов, а выход - e управляющей цепью электронного ключа. Выход электронного ключа соединен с одним входом компаратора нагрева ТЭЯ. Другой вход компаратора соединен с другим выходом генерато- ф/ ра треугольных импульсов и одним кон- цом компенсационного резистора нагре- С ва ТЭЯ. Выход компаратора нагрева

ТЭЯ соединен с управляющей цепью 3 коммутатора, один из выходов которого соединен последовательно с нагревателем и питающей сетью. Другой выход коммутатора соединен с другим концом компенсационного резистора

3и ь и питающей сетью.. 1 ил.

1259172

Изобретение относится к газоаналитическому приборостроению и может быть использовано для измерения концентрации кислорода в газах.

Цель изобретения — повышение точ- 5 ности измерения.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

УстРойство содержит твердоэлектролитную ячейку 1 с электродами 2, регулятор температуры, состоящий из генератора 3 рабочей частоты, усилителя 4, генератора 5 треугольных мпульсов, коммутатора 6, нагреватея 7, неуравновешенного моста переменного тока, плечи которого образованы сопротивлениями 8-10 и твердоэлектролитной ячейкой 1 с электродами 2, измерительного прибора 11, компаратора 12 нагрева твердоэлектролитной ячейки, компенсационного резистора 13 нагрева твердоэлектролитной ячейки, компаратора 14 подогрева и твердоэлектролитной ячейки и электронного ключа 15.

Устройство работает следующим образом.

От генератора 3 рабочей частоты напряжение частотой не менее 1 кГц подается на неуравновешенный мост переменного тока, переменный резистор 10 которого служит для установки рабочей температуры твердоэлектролитной ячейки 1. В первоначальный момент при включении устройства максимальное напряжение разбаланса моста порядка 20-30 мВ, пропорциональное электрическому сопротивлению твердоэлектролитной ячейки 1, заключенной между электродами 2, с диагонали неуравновешенного моста переменного тока поступает на вход усилителя 4.

Величина электрического сопротивления твердоэлектролитной ячейки I, заключенной между электродами 2, обРатно пропорциональна температуре твердоэлектролитной ячейки 1. Усиленный сигнал с выхода усилителя 4 поступает на вход электронного ключа 15 и один иэ входов компаратора 14 подогрева твердоэлектролитной ячейки, на другой вход которого подается сигнал с выхода генератора 5 треугольных имйульсов. Уровень этого сигнала выбран таким, что на выходе компаратора подогрева твердоэлектронной ячейки

Формируется импульсный сигнал со скважностью два. С выхода компаратора 14 подогрева твердоэлектролитнон ячейки сигнал поступает на управляющую цепь электронного ключа 15.

Таким образом, постоянный сигнал с выхода усилителя 4 посредетвом электронного ключа 15 преобразуется в импульсный сигнал и поступает на один из входов компаратора нагрева твердоэлектролитной ячейки, на второй вход которого подается сигнал с выхода генератора 5 треугольных импульсов, уровень которого выбран таким, что компаратор нагрева твердоэлектролитной ячейки работает как повторитель, т.е, с выхода компаратора нагрева твердоэлектролитной ячейки импульсный сигнал со скважностью, равной двум, подается на управляющую цепь коммутатора 6, который подключает нагреватель 7 к питающей сети каждые.полпериода управляющего импульса с выхода компаратора нагрева

12 твердоэлектролитной ячейки.

В первоначальный момент на нагре- ватель поступает половина мощности питающей сети, что позволяет обеспечить плавное повышение температуры твердоэлектролитной ячейки 1 и исключить возможность теплового удара твердоэлектролитной ячейки 1, который может привести к появлению микротрещин в электролите твердоэлектролитной ячейки 1 и тем самым значительно снизить точность измерения концентрации кислорода в газах.

По мере увеличения температуры твердоэлектролитной ячейки 1 уменьшается напряжение разбаланса неуравновешенного моста переменного тока.

Величина сигнала, поступающего с выхода усилителя 4 на вход компаратора

14 подогрева твердоэлектролитной ячейки, уменьшается до величины амплитуды треугольных импульсов, поступающих на второй вход компаратора 14 подогрева твердоэлектралитной ячейки с генератора 5 треугольных импульсов. При этом с выхода компаратора 14 подогрева твердоэлектролитной ячейки на управляющую цепь ключа 15 поступает постоянный сигнал.

Таким образом, в дальнейшем с выхода усилителя 4 через электронный ключ

15 на вход компаратора нагрева 12 твердоэлектролитной ячейки сигнал поступает без преобразования. При этом с выхода компаратора 12 нагрева твердоэлектролитной ячейки на

1239172 управляющую цепь коммутатора 6 поступает импульсный сигнал, скважность которого .увеличивается и зависит от соотношения величины входных сигналов компаратора 12 и нагрева твердоэлект- 5 ролитной ячейки. По мере дальнейшего увеличения темгературы твердоэлектролитной ячейки 1 наступает баланс моста — устанавливается заданная рабочая температура твердоэлектролит-10 ной ячейки I Скважность импульсного сигнала с выхода компаратора нагрева 12 твердоэлектролитной ячейки при этом нормальна, В дальнейшем при уменьшении рабочей температуры 15 твердоэлектролитной ячейки 1 появляется напряжение разбаланса, скваж-ность управляющих импульсов уменьшается, мощность, поступающая на нагре:ватель, увеличивается до установления20 заданной температуры твердоэлектролитной ячейки 1. Таким образом устройство.позволяет автоматически поддерживать рабочую температуру твердоэлектролитной ячейки 1 постоянной и практически исключает погрешность измерения от температуры.

Напряжение питающей сети через компенсационный резистор 13 нагрева твердоэлектролитной ячейки подается 30 на тот же вход компаратора 12 нагре- ва твердоэлектролитной ячейки, что и сигнал с выхода генератора 5 треугольных импульсов. При изменении напряжения питающей сети,а ономожет достигать достаточной величины, меняется уровень суммарного сигнала на .входе компаратора 12 нагрева твердоэлектролитной ячейки, что приводит к изменению скважности импульсного 4О сигнала на его выходе пропорционально напряжению питающей сети. При этом мощность, подводимая к нагревателю 7 с помощью коммутатора 6 остается неизменной,а значити рабочая 4 температура твердоэлектролитной ячейки 1 остается постоянной.

При измерении концентрации кислорода на электродах 2 твердоэлектро литной ячейки 1 наводится ЗДС, которая подается на измерительный прибор

11, и по измеренному значению выходного сигнала судят о величине .концентрации кислорода в газах. Точность измерения концентрации кислорода в газах повышается в 3 раза, а также удается исключить стабилизатор сетевого напряжения и тем самым значительно снизить металлоемкость, вес и габариты на 60, 60 и 40Х соответственно.

Формула изобретения

Устройство для измерения концентрации кислорода в газах, содержащее чувствительный элемент в виде твердоэлектролитной ячейки с электродами, датчик температуры и управляемый этим датчиком регулятор температуры твердоэлектролитной ячейки, состоящий из усилителя, генератора рабочей частоты, нагревателя, неуравновешенного моста переменного тока, коммутатора и измерительного прибора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в регулятор температуры дополнительно введены компаратор подогрева твердоэлектролитной ячейки, компаратор нагрева твердоэлектролитной ячейки, генератор треугольных импульсов, электронный ключ и компенсационный резистор нагрева твердоэлектролитной ячейки, причем выход усилителя соединен с входом электронного ключа и одним из входов компаратора подогрева твердоэлектролитной ячейки, другой вход которого соединен с одним выходом генератора треугольных импульсов, а выход соединен с управляющей цепью электронного ключа, выход которого соединен с одним входом компаратора нагрева твердоэлектролитной ячейки, а Другой вход — с другим выходом г.енератора треугольных импульсов и одним концом компенсационного резистора нагрева твердоэлектролитной ячейки, выход компаратора нагрева твердоэлектролитной ячейки соединен с управляющей цепью коммутатора, один из выходов которого соединен последовательно с нагре-. вателем и питающей сетью, а другой с другим концом компенсационного резистора нагрева твердоэлектролитной ячейки и питающей сетью.

1259172

Составитель.Г, Боровик

Редактор Н. Марголина ТехредИ.Верес . Корректор ". Решетник

Заказ 5115/42 Тираж 778 Подписное

ВНИИЙИ Государственного комитет» (ХС1 по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4