Гигрометр

Авторы патента:

Семчевский Анатолий Константинович (RU)

Габа Александр Михайлович (RU)

Носенко Леонид Федосеевич (RU)

Рудых Игорь Александрович (RU)

Пирог Виктор Павлович (RU)

G01N27/42 - измерение количества материала

Владельцы патента RU 2413935:

Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие ОКБА" (RU)

Изобретение относится к области аналитического приборостроения. Гигрометр содержит датчик, который включает блок формирования потока со стабилизатором расхода газа. Также устройство содержит кулонометрическую ячейку, состоящую из двух частей, рабочей и контрольной, которые расположены друг за другом. При этом соотношение длин контрольной и рабочей частей не менее 1/3. Кроме того, гигрометр содержит источник питания, входной резистор, а также резистор рабочей части кулонометрической ячейки. Также гигрометр содержит контроллер, в алгоритм работы которого введен автоматический режим определения составляющей основной приведенной погрешности, обусловленной неполным извлечением влаги кулонометрической ячейки, и ее полной компенсации. Техническим результатом изобретения является повышение точности измерений влажности в газах. 1 ил., 3 табл.

Изобретение относится к области аналитического приборостроения, предназначено для измерения объемной доли влаги в газах и может быть использовано в гигрометрах, основанных на кулонометрическом методе измерения влажности в газах.

Техническим результатом изобретения является повышение точности измерений объемной доли влаги гигрометров, использующих кулонометрический метод измерения влажности в газах.

Известен гигрометр (а.с. СССР 1404917, кл. G01N 27/42), содержащий датчик, включающий блок формирования потока со стабилизатором расхода газа, измерительный канал, в котором установлены последовательно рабочий и контрольный чувствительные элементы, источник питания, в цепи которого установлен измерительный прибор, устройство сравнения выходных сигналов чувствительных элементов. Чувствительные элементы включены как смежные плечи в соединенную с источником питания мостовую схему, другими плечами которой являются переменные резисторы. При неполном извлечении влаги чувствительными элементами срабатывает устройство сравнения, тем самым указывает на превышение допустимого предела поглощаемости чувствительными элементами и на необходимость проведения техобслуживания.

Недостатком такого гигрометра является, то что при срабатывании устройства сравнения о неполном извлечении влаги приходится останавливать работу гигрометра для проведения техобслуживания.

На чертеже приведена функциональная схема гигрометра.

Гигрометр содержит датчик (1), включающий блок формирования потока (2) со стабилизатором расхода газа, кулонометрическую ячейку (3), состоящую их двух частей рабочей 4 (L_p) и контрольной 5 (L_k), расположенных друг за другом и покрытых пленкой сорбента. Соотношение длин контрольной части и рабочей не менее Вместе с общим электродом 6 они выполнены в виде геликоидальных несоприкасающихся спиралей.

Гигрометр работает следующим образом.

Анализируемый газ проходит через блок формирования потока и поступает в кулонометрическую ячейку. Расход анализируемого газа через кулонометрическую ячейку поддерживается постоянным с помощью стабилизатора расхода газа. Влага, содержащаяся в анализируемом газе, поглощается пленкой сорбента и под действием напряжения от источника постоянного тока, приложенного к электродам кулонометрической ячейки, подвергается электролизу. Суммарный ток I₀ электролиза влаги рабочей 4 и контрольной 5 части кулонометрической ячейки при постоянном расходе газа пропорционален объемной доле влаги, содержащейся в анализируемом газе (В_H2O) и определяемой по формуле

где - объемная доля влаги в анализируемом газе;

- электрохимический эквивалент воды;

Q - расход газа;

I₀ - суммарный ток электролиза влаги рабочей и контрольной части кулонометрической ячейки.

Напряжение, падающее на резисторе R₀, определяемое током I₀ и пропорциональное объемной доле влаги в анализируемом газе, подается на плату контроллера 8, где оно измеряется и преобразуется в единицы влажности, с выдачей этой информации на показывающее устройство 9.

Основная приведенная погрешность (δ₀,%) гигрометра состоит из следующих составляющих:

δ₁ - приведенная погрешность преобразования тока кулонометрической ячейки в показания гигрометра, %;

δ_Q - приведенная погрешность, обусловленная отклонением расхода газа через кулонометрическую ячейку от номинального значения, %;

δ_H - приведенная погрешность, обусловленная неполным извлечением влаги кулонометрической ячейкой, имеет всегда отрицательное значение, %;

δ_ф - приведенная погрешность, обусловленная фоновым показанием гигрометра, имеет всегда положительное значение, %.

Значение основной приведенной погрешности рассчитывают по формуле

δ₀=δ₁+δ_Q+δ_H+δ_ф.

Определения значения составляющей основной приведенной погрешности δ_H, обусловленной неполным извлечением влаги кулонометрической ячейкой проводят следующим образом. Гигрометр включают в работу на анализируемом газе с объемной долей влаги, соответствующей диапазону измерений гигрометра. После выхода гигрометра на режим контроллер дает команду на запоминание показаний В_г, затем дает команду на кратковременное переключение тока рабочей части кулонометрической ячейки на резистор R_p.В этот момент через резистор R₀ проходит только ток контрольной части кулонометрической ячейки, который с помощью контроллера преобразуется в единицы влажности и запоминается в памяти контроллера В_к, затем подается команда на вычисление δ_н которая определяется по формуле

где К - значение коэффициента, определяется конкретным типом гигрометра и приводится в методике поверки;

В_к - показание гигрометра при нажатой кнопке КОНТРОЛЬ, млн^-1;

В_г - показание гигрометра, млн^-1.

Формула (1) взята из методики поверки на кулонометрические гигрометры.

Все команды, которые осуществляет контроллер, предусмотрены алгоритмом работы гигрометра и находятся в постоянной памяти гигрометра.

После определения δ_н контроллер дает команду на увеличение показаний В_г на величину К·В_к·10^-2, до следующего определения δ_н. Такой алгоритм, заложенный в программе контроллера гигрометра, позволяет убрать из основной приведенной погрешности составляющую δ_н, что повышает точность измерения влажности кулонометрическими гигрометрами.

Для подтверждения промышленной применяемости изобретения и лучшего понимания предложения приводим примеры его конкретной реализации, которые не исчерпывают сущности заявляемого решения.

Для определения неполноты извлечения влаги были использованы результаты приемосдаточных испытаний гигрометров "Байкал-5Ц" исп.3, кулонометрические ячейки которых изготовлены с электродами из родия. В гигрометры подавались анализируемые газы (азот или воздух) с объемной долей влаги более 100 млн^-1 от генератора влажного газа РОДНИК-4. После установления показаний гигрометров определялась приведенная погрешность δ_н, обусловленная неполным извлечением влаги кулонометрической ячейкой, по формуле (1). В расчетах величина коэффициента К принята 14,8.

Результаты измерений приведены в таблице 1. Объемная доля влаги после введения компенсации погрешности δ_н обозначена как

Таблица 1
№ п/п	В_г, млн^-1	В_к, млн^-1	δ_н, %	К·В_к·10^-2, млн^-1	млн^-1
1	160,8	4,04	0,93	0,59	161,4
2	229,0	5,52	0,36	0,82	229,8
3	341,2	5,47	0,24	0,81	342,0
4	444,6	6,79	0,23	1,0	445,6
5	531,0	20,9	0,58	3,09	534,1
6	654,4	20,3	0,50	3,00	657,4
7	717,5	16,4	0,34	2,43	719,9
8	858,1	17,5	0,30	2,59	860,7
9	944,0	24,5	0,38	3,63	947,7

По этой же методике проводились испытания гигрометров "Байкал-5Ц", поступивших на поверку через один год эксплуатации. Результаты измерений приведены в таблице 2.

Таблица 2
№ п/п	В_г, млн^-1	В_к, млн^-1	δ_н, %	К·В_к·10^-2, млн^-1	млн^-1
1	73,2	3,37	0,68	0,50	73,7
2	112,8	4,85	0,6	0,72	113,5
3	487,2	21,4	0,65	3,17	490,4
4	854,8	40,2	0,69	5,92	860,7

Дополнительно были проведены испытания четырех гигрометров "Байкал-5Ц" исп.3 при подаче на вход приборов анализируемых газов: кислород и водород. Кислород подавался на вход гигрометров от генератора влажного газа РОДНИК-4 с объемной долей влаги более 800 млн^-1. Определение δ_н и В'_H2O выполнялось по предыдущей методике.

Анализируемый газ (водород) подавался в гигрометры из баллона через стабилизатор давления газа, и после установления показаний гигрометров записывались результаты измерений и определялись относительные погрешности гигрометров, вызванные неполнотой извлечения влаги δ_н по формуле (1).

В таблице 3 приведены результаты определения погрешностей гигрометров, вызванных неполнотой извлечения влаги в КЭЯ на кислороде и водороде.

Таблица 3
№ п/п	В_г, млн^-1	В_к, млн^-1	δ_н,%	К·В_к·10^-2, млн^-1	В'_Н2О млн^-1	Анализируемый газ
1	860,7	49,7	0,86	7,36	868,1	Кислород
2	872,5	38,3	0,65	5,67	878,2	Кислород
3	236,4	35,9	2,25	5,31	241,7	Водород
4	286,2	38,9	2,01	5,76	292,0	Водород

Проведенные испытания показали, что предлагаемый автоматический режим компенсации относительной погрешности гигрометров, вызванной неполнотой извлечения влаги, позволит повысить точность измерений.

Гигрометр, содержащий датчик, включающий блок формирования потока со стабилизатором расхода газа, кулонометрическую ячейку, состоящую из двух частей - рабочей и контрольной, расположенных друг за другом, соотношение длин контрольной и рабочей не менее 1/3, источник питания, входной резистор, резистор рабочей части кулонометрической ячейки, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, используется контроллер, в алгоритм работы которого введен автоматический режим определения составляющей основной приведенной погрешности, обусловленной неполным извлечением влаги кулонометрической ячейки, и ее полной компенсации.

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам потенциометрического определения веществ с использованием двух стандартных добавок определяемого вещества к анализируемому раствору этого вещества, и может быть использовано при анализе объектов со сложной матрицей, а также при наличии в пробе примесей неконтролируемого (переменного) содержания.

Способ определения органических веществ // 2408878

Изобретение относится к области аналитической химии и может найти применение при проведении анализов растворов на количественное определение органических веществ, в частности при определении фенолов в водных растворах, например воды, взятой из водоемов.

Способ электрохимического анализа // 2382354

Способ определения доннановского потенциала // 2364859

Изобретение относится к области аналитической химии и мембранных технологий и может быть использовано для потенциометрического определения ионного состава электромембранных систем.

Способ определения концентрации фторид-ионов в воде (варианты) // 2331873

Изобретение относится к потенциометрическим методам определения концентрации фторид-ионов в водной среде. .

Способ определения неиногенных пав в их сульфатированных производных // 2329497

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано для определения массового содержания остаточных количеств полиоксиэтилированных неионогенных ПАВ в их сульфатированных производных.

Измерение способности к образованию осадка с помощью микровесов // 2310835

Изобретение относится к способу и устройству для измерения способности к образованию осадка у текучих сред и эффективности ингибиторов осаждения. .

Способ определения концентрации ионов в объеме жидких нефтепродуктов, протекающих в трубопроводах, и устройство для его осуществления // 2273022

Изобретение относится к области физики статического электричества и может быть использовано в газовой, нефтеперерабатывающей и химической промышленности, а именно для определения концентрации ионов в объеме нефтепродуктов.

Способ и устройство для измерения образования накипи оксалата кальция // 2251100

Изобретение относится к измерительной технике. .

Способ определения доннановского потенциала // 2250456

Изобретение относится к области мембранных технологий разделения и очистки веществ и может быть использовано для определения свойств селективной проницаемости ионообменных мембран.

Способ и устройство для измерения концентрации субстрата // 2457474

Изобретение относится к измерению концентрации субстрата посредством аккумулирования энергии, полученной из реакции между биокатализатором и субстратом, распознаваемым биокатализатором

Способ определения платины в водных растворах методом хронопотенциометрии // 2494384

Изобретение направлено на определение платины в водных растворах методом хронопотенциометрии и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства для определения содержания в растворах различных концентраций ионов металлов. Способ определения ионов металлов включает определение платины (IV) методом хронопотенциометрии при контролируемом потенциале минус 0,24 B в режиме реального времени на графитовом электроде. Определение ионов платины (IV) на графитовом электроде в перемешиваемом растворе при контролируемом потенциале минус 0,24 B и регистрацией отклика на фоновом электролите 0,1 М HCl относительно насыщенного хлоридсеребряного электрода методом добавок аттестованных смесей. Изобретение обеспечивает возможность снизить предел и нижнюю границу определяемых содержаний платины (IV) по пику электровосстановления в режиме реального времени. 2 пр., 1 табл., 2 ил.

Способ определения золота в водных растворах методом хронопотенциометрии // 2494385

Изобретение направлено на определение золота в водных растворах методом хронопотенциометрии и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства для определения содержания в растворах различных концентраций ионов металлов. Способ определения ионов металлов включает определение золота (III) методом хронопотенциометрии, при контролируемом потенциале минус 0,3 B в режиме реального времени на графитовом электроде. Определение проводят на графитовом электроде в перемешиваемом растворе на фоновом электролите 0,1 M HCl, относительно насыщенного хлоридсеребряного электрода методом добавок аттестованных смесей. Изобретение обеспечивает возможность снизить предел и нижнюю границу определяемых содержаний золота (III) по пику электровосстановления в режиме реального времени при контролируемом потенциале на графитовом электроде. 2 пр., 1 табл., 2 ил.

Кулонометрическая установка с контролируемым потенциалом // 2545318

Изобретение направлено на повышение точности и упрощение конструкции кулонометрической установки с контролируемым потенциалом. Указанный результат достигается тем, что кулонометрическая установка с контролируемым потенциалом, содержащая потенциостат, задатчик потенциала, подключенный к первому входу потенциостата, трехэлектродную электролитическую ячейку, рабочий электрод, которой соединен с общим проводом потенциостата, электрод сравнения соединен со вторым входом потенциостата, а вспомогательный электрод соединен с выходом потенциостата, резисторный преобразователь ″ток-напряжение″, включенный между выходом потенциостата и вспомогательным электродом ячейки, первый и второй развязывающие резисторы, переключатели, интегратор напряжения, блоки регистрации и управления, дополнительно содержит операционный усилитель, переключатель полярности и сдвоенный переключатель с первой и второй группами переключающих контактов, при этом вход переключателя полярности через первый и второй развязывающие резисторы соединен с резисторным преобразователем ″ток-напряжение″, а выход - со входом и общим проводом операционного усилителя, выход которого соединен со входом интегратора напряжения, переключающий контакт первой группы сдвоенного переключателя подключен к выводу резисторного преобразователя ″ток-напряжение″, нормально разомкнутый и нормально замкнутый контакты этой группы сдвоенного переключателя соединены соответственно со вспомогательным электродом электролитической ячейки и с общим проводом, переключающий контакт второй группы сдвоенного переключателя подключен ко второму входу потенциостата, нормально разомкнутый и нормально замкнутый контакты этой группы переключателя соединены соответственно с электродом сравнения электролитической ячейки и с выходом потенциостата, а управляющие входы задатчика потенциала, сдвоенного переключателя, переключателя полярности, операционного усилителя, интегратора напряжения и блока регистрации соединены с соответствующими выходами блока управления. 5 з.п. ф-лы, 5 табл., 1 ил.

Кулонометрическая потенциостатическая установка // 2549550

Изобретение относится к аналитическому приборостроению. Кулонометрическая потенциостатическая установка, содержащая потенциостат, задатчик потенциала, подключенный к первому входу потенциостата, трехэлектродную электролитическую ячейку, рабочий электрод, которой соединен с общим проводом потенциостата, а электрод сравнения - со вторым входом потенциостата, резисторный преобразователь ″ток-напряжение″, включенный между выходом потенциостата и вспомогательным электродом ячейки, блок переключения полярности, подключенный к резисторному преобразователю ″ток-напряжение″, интегратор напряжения, выполненный по схеме интегрирующего преобразователя ″напряжение-частота″ с подключенным на его выходе счетчиком импульсов, блоки регистрации и управления, первый и второй развязывающие резисторы, первый и второй переключатели и эталонный резистор, причем вход и общий провод интегратора напряжения соединены с выходом блока переключения полярности соответственно через первый и второй развязывающие резисторы, а управляющие входы задатчика потенциала, блока переключения полярности, первого и второго переключателей, интегратора напряжения и блока регистрации соединены с соответствующими выходами блока управления. В установку дополнительно введено устройство контроля фонового тока, включающее третий и четвертый развязывающие резисторы и дополнительный интегрирующий преобразователь ″напряжение-частота″, вход и общий провод последнего через третий и четвертый развязывающие резисторы соединены с выходом блока переключения полярности, а выход соединен с блоком регистрации. Изобретение обеспечивает возможность упрощения конструкции потенциостатической кулонометрической установки, что позволило одновременно обеспечить проверку правильности хода процесса электролиза и измерение массы определяемого химического элемента. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ определения платины в рудах методом хронопотенциометрии // 2549554

Изобретение может быть использовано в гидрометаллургии, в различных геологических разработках при поиске и разведке. Способ определения платины в руде методом хронопотенциометрии заключается в том, что платину (IV) переводят в раствор и проводят хронопотенциометрическое определение. При этом согласно изобретению платину (IV) переводят в растворе в фосфатный комплекс и проводят определение ионов платины (IV) на графитовом электроде в перемешиваемом растворе, при контролируемом потенциале минус 0,3 B и с регистрацией отклика на фоновом электролите 0,1 М H3PO4, относительно насыщенного хлоридсеребряного электрода методом добавок аттестованных смесей. Изобретение позволило существенно улучшить метрологические характеристики анализа платины (IV); повысить чувствительность определения до 0,0005 мг/дм3. 2 пр., 1 табл., 2 ил.

Способ стабилизации динамических характеристик кулонометрических гигрометров // 2572064

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и предназначено для измерения объемной доли влаги (ОДВ) в газах. Способ стабилизации динамических характеристик кулонометрических гигрометров заключается в том, что в гигрометре с целью стабилизации динамических характеристик независимо от температуры окружающей среды используется кулонометрическая ячейка, в которой поддерживается постоянной температура сорбента с использованием общего электрода ячейки. Техническим результатом является стабилизация динамических характеристик кулонометрических гигрометров независимо от температуры окружающей среды. 1 ил., 1 табл.

Гигрометр // 2589516

Изобретение относится к области аналитического приборостроения, предназначено для измерения объемной доли влаги в газах, может быть использовано в гигрометрах, основанных на кулонометрическом методе измерения влажности. Гигрометр содержит датчик, включающий блок формирования потока со стабилизатором расхода газа, измерительный канал, в котором установлен кулонометрический чувствительный элемент, источник постоянного тока, измеритель тока электролиза. Для достижения технического результата включен дополнительный источник постоянного тока, который подключается к электродам кулонометрического чувствительного элемента с помощью контактов многопозиционного выключателя общего питания гигрометра. Технический результат заключается в сокращении времени подготовки гигрометра к работе. Данный гигрометр рекомендуется применять в технологиях с прерывистым циклом, имеющим большие перерывы в работе. Наиболее эффективно применение данного технического решения в переносном гигрометре. Это решение увеличивает ресурс основного источника питания, экономит анализируемый газ, гигрометр становится более оперативным и мобильным. 1 ил.

Способ определения примесей органических веществ в воде и ее растворах // 2611390

Изобретение относится к области аналитической химии и может быть использовано при экологическом мониторинге природных, сточных вод при контроле состояния объектов окружающей среды. Способ определения примесей этилбензола, декана, никотиновой кислоты, никотинамида в воде включает в себя отбор проб в картридж, наполненный полимерным сорбентом. В качестве полимерного сорбента используют сшитый акриловый сополимер акриламида, содержащего в своем составе макромолекулы от 5 до 100 мол.% карбоксилатных звеньев диметиламиноэтилметакрилата или 2-акриламидо-пропансульфокислоты или 1-10% звеньев хитозана со степенью водопоглощения от 10 до 200 г/г. Проводят анализ содержимого экстракта из сорбента с помощью известных аналитических методов. Использование способа позволяет сократить продолжительность отбора водной пробы в различных температурных режимах окружающей среды в 10 раз и определение в жидкой пробе таких классов органических веществ, как предельные и ароматические углеводороды, органические амиды и кислоты. 1 табл., 5 пр.

Способ оперативной оценки качества винодельческой продукции // 2631489

Изобретение относится к винодельческой промышленности и может быть использовано для оценки качества и установления натуральности (фальсификации) вин и виноматериалов. Способ предусматривает одновременное потенциометрическое титрование с кулонометрически генерированным основанием двух одинаковых анализируемых проб, построение средней кривой титрования по двум параллельным кривым, нанесение на этот график зависимости относительного отклонения от единичного конкретного значения времени титрования и по точке пересечения перпендикуляра, опущенного из точки максимума на среднюю кривую титрования, находят время, соответствующее точке конца титрования, по параметрам кривой титрования рассчитывают: концентрацию титруемых кислот в расчете на титруемые ионы водорода в ячейке, массовую концентрацию титруемых кислот, в пересчете на винную кислоту, формальное время титрования солевой части, суммарное содержание органических кислот в ячейке, содержание щелочных металлов, в пересчете на калий, буферную емкость, отношение активной кислотности к титруемой кислотности и относительную часть титруемых кислот в пробе; причем значения определяемых и рассчитанных параметров в качественной винодельческой продукции должны не выходить за установленные диапазоны. Достигается оперативность, высокая достоверность и невысокие трудозатраты. 2 ил., 3 табл., 5 пр.