Газоанализатор

Газоанализатор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскик

Социалистическик

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ («) 813 228

/ +,, Ф

-Фг., (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 111078 (21) 2677663/18-25 с присоединением заявки Но— (23) Приоритет—

Опубликовано 150381 Бюллетень М 10

Дата опубликования описания 150381 (51)М. Кл

С 01 М 27/02

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Р ) ПР 543.274 (088.8) (72) Авторы изобретения

О.В. Адылшин, Ю.И. Арутюнов и Е.Ф. Карпов, I !

Ю

4 -

Орсков

Андижанское специальное проектно-конструк бюро Объединения "Союз нефтеавтоматик (71) Заяв итель (54) ГАЗОАНАЛИЗАТОР

Устройство относится к аналитическому приборостроению и может быть использовано при разработке приборов и систем контроля атмосферы на объек5 тах нефтегазодобывающей и угольной промышленности, контроля содержания газов в нефтеперерабатывающей, химической и других отраслях промышленности и транспорта.

Известен газоанализатор, содержащий два регулируемых с помощью усилителей обратной связи моста, в плечи которых включены соответственно рабочий и компенсационный чувствительные элементы. При появлении горючего газа на поверхности рабочего чувствительного элемента происходит реакция, которая вызывает изменение условий тепломассообмена, что приводит к изменению тока, протекающего через чув- 20 ствительный элемент. Изменения тока через чувствительный элемент регистрируются измерительным прибором, включенным между мостами, который может быть отградуирован в единицах концентрации контролируемого компонента (1$ .

Недостатком этого газоанализатора является невысокая точность измерений, вследствие нелинейности выход- 30 ного .сигнала и зависимости ее от температуры окружающей среды, и большое потребление электрической мощности на активных элементах мостов и регулирующих элементах.

Известен также тепловой газоанализатор, содержащий источники переменного и постоянного токов, два терморезистора, один из которых размещен в проточной камере, другой в закрытой, подключенные к источникам токов, усилитель переменного тока, измерительный прибор, два ключа, включенные между источниками переменного тока и терморезистором, формирователь импульсов, фазочувствительный выпрямитель, включенный между усилителем переменного тока и измерительным прибором, триггерный делитель частоты, счетный вход которого через формирователь импульсов подключен к источнику переменного тока, а выходы соединены с управляющими входами ключей и фазочувствительного выпрямителя 2 .

Недостатками .указанного газоанализатора является зависимость выходного сигнала от неизмеряемых компонентов анализируемой смеси и большое потребление мощности.

813228

Известен также термохимический анализатор горючих газов с активными и компенсационными термоэлементаьи, включенными в обособленные измерительных мосты,,усилителями переменного тока, в коллекторную цель оконечных каскадов которых включены измерительные мосты, на входы поданы сигналы разбаланса моста, а базы оконечных каскадов усилителей активного и компенсационного мостов соединены посредством синхронизирующей емкости, либо посредством выходной цепи общего блок интегратора, схемно совмещенного с оконечным каскадом одного из усилителей.

Недостатком этого анализатора явФ и ляется то, что при импульсном регулировании питания чувствительных элементов изменяется частота (до 10 раз) импульсов питания, что требует применения широкополосных усилительных Щ устройств и ведет к снижению точности измерений.

Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому является газоанализатор, содержащий рабочий и сравнительный чувствительные элементы, каждый из которых включен в цепь обратной связи, содержащую синфазное усилительно-выпрямительное устройство, подключенное к цепям обратной связи, синхронизирующий генератор, измерительный прибор и источник пи- тания, подключенный к каждому чувствительному элементу через ключ 3).

Однако данный газоанализатор также не будет обладать высокой точностью и экономичностью.

Цель изобретения — уменьшение потребляемой мощности и повышение точности.

Указанная цель достигается тем, <0 что в газоанализаторе, содержащим рабочий и сравнительные чувствительные элементы, каждый из которых включен в цепь обратной связи, содержащую синфазное усилительно-выпрямительное устройство, подключенное к цепям обратной связи, синхронизирующий генератор,. измерительный прибор и источник питания, подключенный к каждому чувствительному эле- go менту через ключ, каждая цепь обратной связи снабжена преобразователем тока и задатчиком температуры чувствительного элемента, включенным между ключом и синфазным усилительновыпрямительным устройством, на выходе которого установлен подключенный к синхронизирующему генератору широтно-импульсный модулятор, соединенный линиями управления с ключом и усилительно-выпрямительным устройством. 6G

На чертеже приведена одна из возможных схем реализации устройства.

Устройство содержит источник 1 питания, подключенный через ключи 2 и

3 к рабочему 4 и сравнительному 5 чув-65 ствительным элементам, к задатчикам б и 7 температуры рабочего и сравнительного элемента и к измерительному прибору 8, преобразователи 9 и 10 тока, усилители 11 и 12 переменного тока, к дифференциальным входам которых подключены выходы преобразователей тока и задатчиков температуры чувствительных элементов, синфазные выпрямители 13 и 14, подключенные к усилителям 11 и 12, широтно-импульсные модуляторы 15 и 16, подключенные к выходам синфазных выпрямителей, синхронизирующий генератор 17, подключенный к запускающим входам широтночмпульсных модуляторов. Усилители переменного тока с синфазными выпрямителями образуют два синфазных усилительно-выпрямительных устройства.

Устройство работает следующим образом.

Открыванием ключа 2 управляет широтно-импульсный модулятор 15, на вход которого подается усиленная и выпрямленная разность сигналов от преобразователя 9 тока и задатчика б температуры.

При увеличении температуры рабочего чувствительного элемента 4 уменьшается величина проходящего через него импульсного тока. Это, в свою очередь, вызывает уменьшение сигнала на выходе преобразователя тока, что приводит к уменьшению разности между . сигналом преобразователя тока и задатчика температуры. A это вызывает уменьшение напряжения на выходе синфазного выпрямителя 13 и уменьшение длительности открывания ключа 2 широтно-импульсным модулятором 15, что приводит к охлаждению рабочего чувствительного элемента 4. При переохлаждении элемента 4 происходит обратный процесс. Таким образом, происходит поддержание температуры рабочего чувствительного элемента на уровне, задаваемом задатчиком б температуры.

Аналогично поддерживается температура сравнительного чувствительного элемента 5 ° При изменении условий тепломассообмена рабочего чувствительного элемента с окружающей средой,. вызванном появлением анализируеьых комгонентов в смеси газов, происходит изменение длительности открывания ключа 2, пропорциональное изменению подводимой к рабочему чувствительному элементу 4 электрической мощности. Это изменение длительности открывания ключа 2 регистрируется измерительным прибором 8. Выпрямление сигнала усилителей переменного тока в фазе с сигналом широтно-импульсного модулятора позволяет исключить возникновение автоколебаний температуры чувствительных элементов при достаточно больших коэффициентах усиления.

В качестве задатчика температуры могут быть применены опорные элемен813228 ты, делители напряжения, обмотки трансформаторов, электромагнитов, индуктивности, емкости и др., а в качестве преобразователей тока — включенные в цепь электромагнита магниторезисторы, оптроны, обмотки трансФорматоров и другие элементы, параметры которых зависят от величины протекающего по ним тока.

Задатчик температуры чувствительных элементов может быть выполнен регули- о руемым, а два задатчика могут быть функционально связаны. Такое выполнение позволяет снимать сигналы элементов в функции их температуры.

Улучшение точности устройства достигается за счет того, что изменение условий теплообмена чувствительных элементов при постоянной их температуре приводит к равным изменениям их теплоотдачи, что, в свою очередь, вызывает равные изменения длительности 20 открывания ключей, не внося погрешность в результаты измерения.

Прямо пропорциональная зависимость между изменением длительности открывания ключа и изменением подводимой 25 к нему электрической мощности позволяет расширить динамический диапазон линейной зависимости выходного сигнала.

Предлагаемое устройство обладает повышенной экономичностью, вследствие того, что расходуется энергия в основном только на нагрев чувствительных элементов до рабочей температуры за счет исключения из цепи питания элементов, потребляющих электрическую мощность, а также за счет поддержания постоянной их температуры при изменениях условий тепломассообмена.

Предлагаемый газоанализатор обладает более широкими функциональными воз-4О можностями.

Разработка на базе предлагаемого устройства переносных приборов анализа газов позволит использовать источники питания с минимальной емкостью. Импульсная форма выходного сигнала, следующего с определенной частотой позволяет применить узкополосные каналы измерения сигнала с высокой точностью.

Выходной сигнал предлагаемого газоанализатора также очень просто может быть развязан от искроопасных цепей. формула изобретения

Газоанализатор, содержащий рабочий и сравнительный чувствительные элементы, каждый из которых включен в цепь обратной связи, содержащую синфазное усилительно-выпрямительное устройство, синхронизирующий генератор, измерительный прибор и источник питания, подключенный к каждому чувствительному элементу через ключ, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью уменьшения потребля мой мощности и повышения точности, каждая цепь обратной связи снабжена преобразователем тока и задатчиком температуры чувствительного элемента, включенным между ключом и синфазным усилительновыпрямительным устройством, на выходе которого установлен подключенный к синхронизирующему генератору широтно-импульсный модулятор, соединенный линиями управления с ключом и усилительно-выпрямительным устройством.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Троицкий Н.С. и др. Повышение быстродействия термохимических преобразователей с тонкопленочными чувствительными элементами. Измерительная техника. М., 1976, Р 8, с. 79.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 553530, кл. G 01 N 27/00, 1974.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 273507, кл. G 01 N 27/00, 1965 (прототип).

813228

Составитель Ю. Коршунов

Редактор A. Наурсков Техред Е. Гаврилешко Корректор Н. Стец

Закав 758/52 Тираж 907., Подпис ное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4