Способ определения концентрации газов и жидкостей

Патент 763758

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОП ИГРАНИ Е

ИЗОБРЕТЕН Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (ii 763758 (61) Дополнительное к авт. свид-ву № 5346 8

{5i) М. Кл.а

G 01 N 25/32//

G О1 N 27/02 (22) Заявлено 18.04.78 (21) 2606385/18-25 с присоединением заявки №вЂ”

Государственный комитет (23) Приоритет вЂ”

Опубликовано 15.09.80. Бюллетень № 34

Дата опубликования описания 25.09.80 (53) УДК 543.274 (088.8) но делан изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

Д. И. Агейкин и В. С. Емельянов

Ордена Ленина Институт проблем управления (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ГАЗОВ

И ЖИДКОСТЕЛ

Изобретение относится к анализу газовых смесей.

По основному авт. св. № 534678 известен способ определения концентрации газов и жидкостей, заключающийся в том, что чувствительный элемент, выполненныЙ в виде терморезистора, покрытого слоем сорбента, помещают в анализируемую газовую смесь. После сорбции определяемых компонентов температуру терморезистора повышают с определенной скоростью от начального значения до полной десорбции компонентов из сорбента, а затем понижают с той же скоростью до начального значения О концентрации определяемых компонентов в смеси судят flo разности энергий, затраченных на повышение и понижение температуры. терморезистора 11).

Измеряемая по этому способу разность энергий пропорциональна массе поглощенных сорбентом компонентов, которая определяется сорбционной емкостью сорбента и зависит от их концентрации в анализируемой смеси. Фактически эта разность представляет собой энергию термодесорбции коМпонентов из сорбента. Описанный в основном изобретении способ значительно снижает влиянием температуры и теплопроводности газовой смеси на результат определения концентрации компонентов по сравнению с другими термодесорбционными способами.

Однако точность и достоверность полученного результата недостаточно высоки.

Этот недостаток обусловлен неоднозначной зависимостью между концентрацией определяемых компонентов в анализируемой смеси н тем их количеством, которое набирает сорбент. Такая неоднозначность опре10 деляется в основном гистсрезисом сорбента, наличием в смеси возможных примесей посторонних газов, а также изменением механического состояния сорбента-загрязнение, уменьшение массы и т.д., которое может иметь место при длительной эксплуатации чувствительного элемента.

Цель изобретения вЂ” повышение точности определения и одновременное диагностирование механического состояния сорбента.

Это достигается тем, что в известном способе определения концентрации газов и жидкостей по авт. св. № 5346?8 непосредственно после достижения температуры терморезистора, соответствующей полной десорбцни определяемых компонентов, дополнительно

763758 разогревают и охлаждают чувствительный элемент по циклическому закону, поддержи-. вая постоянной скорость повышения и понижения температуры терморезистора, измеряют затраченную при этом мощность в функции температуры терморезистора и текущего времени, по измеренной мощности вычисляют теплопроводность газовой смеси в функции температуры и времени и теплоемкость чувствительного элемента, по вычисленным значениям корректируют результат измерения концентрации определяемых компонентов, Кроме того, с целью обнаружения дополнительных газов, температуру терморезистора в первую половину цикла повышают до значения, при. котором обнаруживаемый газ имеет теплопроводность, отличающуюся от теплопроводности остальных составляющих газовой смеси.

Дополнительный цикл повышения и понижения температуры терморезистора, равномерный во времени, дает возможность проследить по затраченной мощности изменение теплопроводности газовой смеси в функции температуры терморезистора за время этого цикла и тем самым оценить состав смеси и его изменение в функции времени.

При этом одновременно можно оценить теп - 25 лоемкость.чувствительного элемента.

Теплопроводность газовой смеси в течение первой и второй половин цикла, при линейных нарастании и убывании температуры терморезистора, вычисляют соответственно по формулам. (1) е

%6 Зф) 4(6) вЂ” теплопроводность газовой ss смеси в течение первой и второй половин цикла; () - мощности, затраченные в течение первой и второй половин цикла соответственно для повышения температуры терморезистора по линейному закону;

С вЂ” теплоемкость чувствительного с(ц элемента;

K= g+ -скорость изменения температуры терморезистора, причем К= is

= const;

0 = Kt вЂ” перегрев терморезистора относительно температуры газовой смеси.

Здесь величины8 и К задаются (известны), P (9) и Р (f3) измеряются, а С, практически неизменная в течение « диого цикла, вычисляется по формуле:

- «C= + И< вак)-МаЛ (ф при условии, что переход от равномер.

5 ного разогрева, при достижении максимальной температуры терморезистора, к равномерному его охлаждению происходит скачко4 образно, в силу чего можно считать, что

Х (т««ак) = Л (e а к >, Уравнения (! вЂ” 3) получены по известным уравнениям теплового баланса термо-, резистора, нагреваемого электрическим током по заданному закону, Р(9)=Л«(9) 8+9-при линейном повышении температуры терморезистора, Q(8)-3,(9)+О(-при линейном положении, температуры терморезистора.

Таким образом, измеряя затраченную мощность в течение дополнительного цикла, получаем информацию о массе чувствительного элемента, о составе газовой смеси и, учитывая, что 9 = Kt v)K) = const, о скорости изменения концентрации в ней компонентов.

В некоторых случаях температуру9„щ„, до которой равномерно нагревают терморезистор, выбирают из учета того, что некоторые газы на повышенных температурах имеют одинаковую теплопроводность и не создают помех для обнаружения другого газа. о

Этот способ был применен, в частности, для измерения относительной влажности воздуха.

Температура терморезистора повышалась со скоростью 3 град/с до l80 С и понижалась с той же скоростью (3 град/с). Полученная при этом зависимость затраченной мощности от температуры терморезистора в течение - цикла позволила снизить погрешность от гиетерезиса сорбента, в качестве которой использовалась вискоза, в 3,раза, и при изменении влажности от 95 до 40 /о ее значение не превышало (,5 вЂ” 2 /р. При этом попутно оценивалась теплоемкость чувствительного элемента, значение которой соот-, ветствовало нормальной массе сорбента.

Таким образом, использование предлагаемого способа позволяет: повысить точность и достоверность определения концентрации газов; диагностировать механическое состояние сорбента и тем самым точно определять момент действительной выработки ресурса чувствительного элемента; обнаруживать дополнительные газы в сме. си, что расширяет функциональные возможности устройств, основанных на термодесорбцнонном принципе измерения.

Формула изобретения

Способ определения концентрации газов и жидкостей по авт. св. № 534б78, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений и одновременного диагностирования механического состояния сорбента, непосдерственно после достижения температуры терморезистора, соответствующей полной десорбции определяемых компонентов, дополнительно разогревают и охлаждают чувстнительный элемент по циклическому закону, поддерживая постоянной скорость повышения и понижения температуры терморезистора, измеряют затра щниую ректируют результат измерения концентрации определяемых компонентов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе !. Авторское свидетельство СССР № 534678, кл. G 01 N 25/32, (прототип).

763758 при этом мощность в функции температурн терморезистора и текущего времени, по измеренной мощности вычисляют теплопроводность газовой смеси в функции температуры и времени и теплоемкость чувствительного элемента, и по вычисленным значениям корСоставитель Л. Вякая

Редактор Г. Нечаева . Техред К. Шуфрнч Корректор В. Бутяга

За каз 6272/37 - Тираж 1019 Подннсное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам нзобретений и открытий! 13035, Москва, ж вЂ” 35, Раушская наб., д.. 4/5

Филиал ППП кПатента, г. Ужгород, ул. Проектная, 4