Универсальный метаномер

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН дац601И2 14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Il0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ " - :.:-., К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3379651/I8-25 (22) 11.01,82 (4б) 07.06,83, Бюл. и 21 (72) Ф.. А. Абрамов, В. А. Бойко, В., E фрундин и П.Л. Лимаренко (7l ) Институт геотехнической механики AH Украинской ССР (53) 543.274(088.8), (56) 1. Патент ФРГ и 1281722, кл. 6 О1 и 27/l4, опублик. l972, 2 „Патент Великобритании

И 1099929, кл. 6 01 М 25/32, "опублик. 1975 (прототип). (54)(57 ) УНИВЕРСАЛЬНцй ИЕТАНОИЕР, ..содержащий автономный блок питания, . две снабженные цепями питания измерительные мостовые схемы., в одну из которых включен термокаталитический датчик, а в другую - термокон.,80„„ 1022030 A

Ъ дуктометрический, переключающее устройство и усилитель сигналов мос-: тов .с показывающим прибором, о т личающийся тем, что, сцелью улучшения метрологических x3p3K теристик в широком диапазоне. концентраций и повышения экономичности .метаномера, датчики установлены в общей камере анализа,выход усилите-. ля сигналов мостов соединен с входам переключающего устройства,.размыкающие контакты которого включены в цель питания моста с термокаталитическим датчиком k$ между его измерительной диагональю и. входом усилителя, а замыкающие контакты - в цепь в питания моста с термокондуктометри- . ческим датчиком и между его измерительной диагональю и входом усилите . ля.

1 1022030 2

Изобретение относится к .аналитиче- скому приборостроению . и может быть цспольэовано при создании автоматических приборов контроля концентрации метана преимущественно в атмосфе ре горных выработок шахт, Известен прибор для измерения кон центрации горючих газов и паров, который имеет термокаталитический датчик, включенный в мостовую измери10 тельную схему и термокондуктометрический датчик, управляющий переключателем, который подключает показыва. ющий прибор к источнику питания через ограничивающий резистор при превышении содержания метана в анализируемой среде диапазона измерения. Этим обеспечивается -однозначность показаний прибора при любых концентрациях метана в анализируемой среде (1 j.

Однако информация об истинной кон-. центрации в случае, если его содержание превышает диапазон измерения термокаталитического датчика, отсутствуетт, 25

Наиболее близким к изобретению я вляется уни ввр сальный мет ан омер, содержащий автономный блок питания, две снабженные цепями питания измврительные мостовые схемы в одну З0 из которых включен термокаталитический, а so вторую - термокондуктометри ческий датчики, переключающее устройство и усилитель сигналов мостов с показывающим прибором f2 ), 35

Однако известное устройство только в узком диапазоне. измеряемых кон. центраций имеет удовлетворительные метрологические характеристики, Кро-. ме того, подключение в процессе ра- 40 боты обоих датчиков к источнику пи тания неэкономично.

Целью изобретения является улучшение метрологических характеристик . в широком диапазоне концентраций и 45 повышение экономичности метаномера.

Поставленная цель достигается тем, что в универсальном метаномере, содержащем автономный блок, две снабженные цепями питания измеритель- 50 ные мостовые схемы,в одну из которых включен термокаталитический,а во вторую - термокондуктометрический датчики, переключающее устройство и усилитель сигналов мостов с покаэываккцим прибором, датчики установлены в общей камере анализа, выход усилителя сигналов мостов соединен с входом переключающего устройства, раэмыкающие контакты которого включены в цепь питания моста с .термокаталитическим датчиком и меж1 ду его измерительной диагональю и входом усилителя, а замыкающие контакты - в цепь питания моста с термокондуктометрическим датчиком и между его измерительной диагональю и входом усилителя, Установка обоих датчиков в общей термореакционной камере обеспечивает возможность мгновенного поочередного их включения, причем, благодаря идентичности тепловых параметров термокаталитического: и термокондуктометрического датчиков, обеспечивается постоянный температурный режим и условия обмена анализируемогр воздуха в термореакционной камере, Изобретение повышает экономич- ° ность устройства практически в два раза без ухудшения метрологических характеристик. 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 с термокаталитическим, и термокондуктометрическими датчиками; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг.2.

Устройство содержит автономный блок 1 питания (батарею герметичных аккумуляторов ), стабилизированный преобразователь 2 напряжения, мостовую измерительную. схему 3 с термокаталитическим датчиком, мостовую измерительную схему 4 с термокондуктометрическим датчиком, усилитель 5 сиrналов мостов, выпрямитель 6 для питания усилителя сигналов мостов, показывающий прибор 7, регистрирующий прибор 8, переключающее устройство 9, Искробезопасность автономного блока 1 питания достигается включением резистора 10, ограничивающего ток короткого:замыкания. Напr ряжение с автономного блока пйтания поступает на стабилизированный преобразователь 2 напряжения, выходное напряжение которого практически не зависит от степени разряда батареи аккумуляторов. Преоб4

Термокаталитический 63 и термокондуктометрический 64 датчики (фиг, 2 ) установлены в общей камере 65 реакции . При примерно одинаковой потребляемой мощности любой включенный датчик обеспечивает постоянный.температурный режим в камере реакции.

Иетаномер работает следующим образом.

При появлении метана в анализируемой среде последний поступает с рудничным воздухом в камеру 65 реакции за счет свободной конвекции и окисляется на рабочем элементе 17 термокаталитического датчика, Повышается температура термометра сопротивления рабочегв элемента, что приводит к разбалансу мостовой измерительной схемы 3. Выходной сигнал 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 и цепочку задержки на резисторе 52, конденсаторе 57 поступает на вход схемы сравнения, выполненнОй на транзисторе 47. Напряжение сравнения задается на диоде 55. Настройка схемы сравнения производится потенциометром 53. Если содержание метана в анализируемой среде превысит диапазон измерения термо.каталитического датчика (5 об.ь СН+), транзистор 47 открывается и включается промежуточное реле 58, которое своим контактом 60 включает реле 59.

Загорается светодиод 56, сигналиэирующий о переключении прибора на другой предел измерения, реле 59 своими контактами 28 и 61 отключает цепи пи" тания и выходного сигнала термокаталитического моста, а контактами 39 и 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 до

100 об.4.

3 1022030 разованное напряжение с половины обмотки 11 детектируется диодом 12, фильтруется конденсатором 13 и в сумме со стабилизированным напряжением источника питания использу5 ется для питания параметрического стабилизатора, выполненного на резисторе 14 и диоде-стабилитроне 15, переключающего устройства 9. Обмотка

16 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 резисторного делителя 21-25, где 21,22,23 и 25постоянные сопротивления, а 24 - потенциометр для подстройки нуля. Выходной сигнал с местЬ через резис. тивный делитель 26-27 и контакт 28 выходного реле переключающего устройства поступает. на вход усилителя

5 сигналов мостов.

Для питания мостовой схемы с термокондуктометрическим датчиком служит обмотка 29 преобразователя.

Измерительная схема 4 с термокондуктометрическим датчиком состоит из рабочего 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. Сигнал разбаланса моста поступает .через резистивный делитель 37 и 38 и контакт 39 выходного реле переклю.чающего устройства на вход усилителя 5 сигналов мостов. Усилитель сигналов мостов собран на микросхе40 мах 40-42 и транзисторе 43. Выходной сигнал с усилителя поступает на 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 срабатывания и отпускания. Реле 58 своим контактом 0 включает реле 59. Реле 59 коммутирует своими контактами 28, 6.1 и 39, 62 цепи измерительных диаго- > налей и, соответственно, термокаталитического и термокондуктометрического мостов.

2030, 6 ,товых измерительных схем и метаномер будет продолжать измерения содержания метана (в пределах 0-5 обЛ) термокаталитическим датчиком..

5 и 102

При снижении. содержания метана . в анализируемом воздухе ниже диапазона измерения термокаталитического датчика (3 об.3 СН ) открывается транзистор 45, порог срабатывания которого настраивается потен, циометром 50. Транзистор 45 открывает . транзистор 46, который шунтирует реле

58, последнее обесточивается и отключа ет реле 59. Произойдет переключение мос- 1

Предлагаеьей метаномер повысит качество и надежность контроля одного из оснавных опасных KoMhoHBHToS рудничной атмосферы - метана и повысит безопасность труда горнорабочих.

1022030

1022030 баг 3

Заказ 4029/35 Тираж 873

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1!3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д..4/5

Подписное

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

Ф

Составитель Ю. Коршунов

Редактор O,Юрковецкая Техред Т.Фанта Корректор О. Билак