Способ определения аномалий на политермах свойств высокотемпературных металлических расплавов (варианты)

Авторы патента:

Вьюхин Владимир Викторович (RU)

Конашков Виктор Васильевич (RU)

Цепелев Владимир Степанович (RU)

Поводатор Аркадий Моисеевич (RU)

G01N27/14 - электрически нагреваемого тела в зависимости от изменения температуры

Владельцы патента RU 2477852:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" (RU)

Изобретение относится к технической физике, а именно к способам контроля и измерения свойств веществ, и предназначено для определения аномалий на политермах свойств высокотемпературных металлических расплавов. Дополнительной сферой применения являются металлургические процессы, в частности разработка технологических схем формирования заданных свойств. В способе, при котором определяют политермы этих свойств, например кинематической вязкости, расплава с получением значений свойств в виде электрических сигналов, которые отображают на одном из каналов многоканального дисплея. При этом значения политерм расплава подают на вход дифференциатора, с его выхода снимают продифференцированные сигналы, которые отображают на втором канале многоканального дисплея. Затем продифференцированные сигналы подают на блок сравнения, выходные сигналы которого подают на вход блока сигнализации и третий канал многоканального дисплея, а также на вход сумматора, с выхода которого сигналы подают на четвертый канал многоканального дисплея и блока сигнализации. Техническим результатом изобретения является обеспечение получения дополнительных результатов и более достоверной информации, точности оценки аномалий на политермах и обеспечение возможности оценки результатов экспериментов персоналом невысокой квалификации. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к технической физике, а именно к способам контроля и измерения термозависимостей, или политерм, физических свойств веществ, и предназначены для определения аномалий на политермах свойств высокотемпературных металлических расплавов на основе железа, в частности при бесконтактном измерении политерм кинематической вязкости или электросопротивления этих расплавов нестационарным фотометрическим методом, основанным на затухании крутильных колебаний цилиндрического тигля с расплавом. Дополнительной сферой применения являются металлургические процессы, в частности разработка технологических схем формирования заданных свойств.

Изучение политерм свойств металлических расплавов, объемом в единицы см³, позволяет определить их структурно-чувствительные характеристики, проводить прогностический анализ и давать технологические рекомендации для получения сплавов с заданными характеристиками, например, выделять критические температурные точки и гистерезисные характеристики цикла нагрева - охлаждения. Для высокотемпературных (до 2000°C) исследований металлических расплавов, в частности на основе железа, преимущественно используют бесконтактный фотометрический (на базе измерения траектории отраженного от зеркала светового луча - «зайчика») способ определения параметров кинематической вязкости и (или) электросопротивления образца расплава, посредством изучения параметров декремента затухания δ крутильных колебаний упругой нити с подвешенным на ней в электропечи тиглем с образцом расплава - см. патент РФ №2349898 - аналог. На политермах свойств высокотемпературных металлических расплавов, часто имеются аномалии, которые представляют собой участки с отклонениями от предполагаемого теоретического вида, в идеале - экспоненты. В частности, имеются участки с ростом кинематической вязкости при увеличении температуры, в то время как кинематическая вязкость должна уменьшаться по экспоненте с ростом температуры. Анализ вида и характеристик таких аномалий необходим, поскольку они отражают различные физико-химические и структурные параметры данного расплава, в том числе скачкообразные структурные изменения, происходящие в расплаве, однако такой анализ требует высокой квалификации экспериментатора.

Недостатками определения параметров аномалий посредством вышеуказанного способа, являются сложность, неоднозначность и субъективность. Аномалии определяют качественно, но не количественно, поскольку количественные значения критериев аномалий неоднозначны. В конечном итоге, не обеспечена достоверность и точность оценки аномалий на политермах свойств высокотемпературных металлических расплавов.

Известен способ определения аномалий на политермах свойств высокотемпературных металлических расплавов, при котором определяют температурные зависимости этих свойств, например кинематической вязкости, расплава на основе железа, с получением значений свойств в виде электрических сигналов, которые отображают на одном из каналов многоканального дисплея - см. Б.А.Баум и др. «О природе аномалий на политермах свойств металлических расплавов», ж. Известия вузов, Черная металлургия, 1984, 11, с.54-57 - прототип. В случае неравновесных жидкостей, каковыми являются металлические расплавы, слабо перегретые над температурой плавления, могут наблюдаться аномалии на политермах. При измерении, например, кинематической вязкости, как указано выше, эти аномалии представляют собой участки с ростом вязкости при увеличении температуры, в то время как вязкость должна экспоненциально уменьшаться с ростом температуры. В реальных условиях свойства расплавов с изменением температуры практически всегда изменяются немонотонно, т.е. существуют аномалии на политермах свойств жидких металлов и расплавов - см. вышеуказанное Б.А.Баум и др…, с.55. Принято считать, что аномалии вызваны скачкообразным изменением структуры ближнего порядка, причем это многофакторное изменение может быть размытым в какой-либо области температур в зависимости от состава образцов расплава, хода и условий эксперимента. Поэтому фиксируемые проявления аномалий нестабильны - см. вышеуказанное Б.А.Баум и др… с.57. Например, в случае роста вязкости с ростом температуры, можно предположить, что структурные изменения в расплаве свидетельствуют о разупорядочении расплава, т.е. увеличении хаотичности расположении частиц в расплаве. Анализ вида и характеристик аномалий на политермах, который выполняет высококвалифицированный экспериментатор, необходим, поскольку они отражают физико-химические и структурные параметры данного расплава.

Недостатками определения параметров аномалий являются его сложность, неоднозначность и субъективность, что требует высокой квалификации экспериментатора. Не обеспечена возможность оценки результатов экспериментов персоналом невысокой квалификации, например студентами. По существу, параметры аномалий определяют только качественно, но не количественно, поскольку количественные значения критериев аномалий неоднозначны. В конечном итоге, не обеспечена наглядность, достоверность и точность оценки аномалий на политермах свойств высокотемпературных металлических расплавов.

Технической задачей предлагаемой группы изобретений является обеспечение получения дополнительных результатов и более достоверной информации, повышение наглядности, достоверности и точности оценки аномалий на политермах свойств высокотемпературных металлических расплавов, а также обеспечение возможности оценки результатов экспериментов персоналом невысокой квалификации, например студентами.

Для решения поставленной задачи предлагается способ определения аномалий на политермах свойств высокотемпературных металлических расплавов (варианты).

В способе определения аномалий на политермах свойств высокотемпературных металлических расплавов по первому варианту, при котором определяют температурные зависимости этих свойств, например кинематической вязкости расплава на основе железа, с получением значений свойств в виде электрических сигналов, которые отображают на одном из каналов многоканального дисплея, предлагается то, что значения температурных зависимостей свойств расплава подают на вход дифференцирующего устройства, с его выхода снимают продифференцированные сигналы, которые, синхронно со значениями температурных зависимостей свойств расплава, отображают на втором канале многоканального дисплея, затем продифференцированные сигналы подают на один из входов блока сравнения, выходные сигналы которого подают на один из входов блока сигнализации и на третий канал многоканального дисплея.

В способе определения аномалий на политермах свойств высокотемпературных металлических расплавов по второму варианту, при котором определяют температурные зависимости этих свойств, например кинематической вязкости расплава на основе железа, с получением значений свойств в виде электрических сигналов, которые отображают на одном из каналов многоканального дисплея, предлагается то, что значения температурных зависимостей свойств расплава подают на вход дифференцирующего устройства, с его выхода снимают продифференцированные сигналы, которые, синхронно со значениями температурных зависимостей свойств расплава, отображают на втором канале многоканального дисплея, затем продифференцированные сигналы подают на один из входов блока сравнения, выходные сигналы которого подают на один из входов блока сигнализации и на третий канал многоканального дисплея, а также на вход суммирующего устройства, с выхода которого сигналы подают на четвертый канал многоканального дисплея и блока сигнализации.

Отличительные признаки предложенных технических решений обеспечивают получение дополнительных результатов и более достоверной информации, повышение наглядности, достоверности и точности оценки аномалий на политермах свойств высокотемпературных металлических расплавов, а также обеспечение возможности оценки экспериментов персоналом невысокой квалификации, например студентами.

Группа изобретений поясняется чертежами:

фиг.1 Блок - схема измерительного комплекса;

фиг.2. Политерма и первая производная кинематической вязкости для чугуна СЧ-30 с экспериментальным модификатором;

фиг.3. Политерма и первая производная кинематической вязкости для чугуна СЧ-30 без модификатора.

Способ определения аномалий на политермах свойств высокотемпературных расплавов осуществляют посредством комплекса, который содержит лабораторную установку 1, компьютер 2 с дисплеем, связанный шиной данных и управляющих сигналов 3 с установкой 1, дифференцирующее устройство 4, блок сравнения 5, суммирующее устройство 6 с памятью, двухканальный блок сигнализации 7. Установка 1 предназначена для измерения кинематической вязкости и (или) удельного электросопротивления металлических расплавов фотометрическим методом, путем определения параметров декремента затухания 5 крутильных колебаний упругой нити с подвешенным на ней, внутри изотермической зоны 30-кВт вакуумной электропечи, керамическим тиглем с образцом расплава объемом в единицы см³ - см. вышеуказанный пат. РФ №2349898. Дисплей компьютера 2 используют, в том числе, как устройство отображения информации в виде многоканального дисплея. Дифференцирующее устройство 4, блок сравнения 5, суммирующее устройство 6 с памятью, двухканальный блок аудиовизуальной сигнализации 7 предпочтительно реализуют программно в виде виртуальных компьютерных блоков в составе компьютера 2, или в виде нижеперечисленных устройств. Дифференцирующее устройство 4 реализуют в виде дифференциатора на операционном усилителе (ОУ) с RC - цепью - см. Дж.Рутковски «Интегральные операционные усилители», М., Мир, 1978, с.295. Блок сравнения 5 представляет собой одно- или двухпороговый компаратор на ОУ - см. вышеуказанное Дж.Рутковски…, с.213, в котором на один из входов ОУ подают опорное напряжение (уровень) U_оп с регулируемой от нуля до +/- U_max величиной, в соответствии с опытом, накопленным за некоторое количество экспериментов. Суммирующее устройство 6 с памятью выполнено в виде интегратора со сбросом на ОУ - см. вышеуказанное Дж.Рутковски…, с.296. Двухканальный блок сигнализации 7 содержит в каждом канале триггер Шмидта на входе, выполненный на ОУ - см. вышеуказанное Дж.Рутковски…, с.234, который соединен со звуковым генератором на ОУ - см. вышеуказанное Дж.Рутковски…, с.297, нагруженным светодиодом АЛ307 и звуковым излучателем 0,25ГД10. Выходные сигналы дифференцирующего устройства 4, блока сравнения 5, суммирующего устройства 6 с памятью вводят через вход платы многоканального АЦП или через СОМ-порт в компьютер 2 и выводят на дисплее компьютера 2.

Способ определения аномалий на политермах свойств высокотемпературных расплавов осуществляют следующим образом. Проводят штатный эксперимент по регистрации политерм, например кинематической вязкости, на установке 1. При этом в конце эксперимента сохраненные в компьютере 2 сигналы 8, соответствующие значениям декремента затухания 5, т.е. одному из свойств высокотемпературных расплавов, которые отображают на одном из каналов многоканального дисплея компьютера 2, подают на вход дифференцирующего устройства 4. С его выхода снимают продифференцированные сигналы 9, которые, адекватно значениям температурных зависимостей свойств расплава, отображают посредством второго канала многоканального дисплея компьютера 2, затем продифференцированные сигналы 9 подают на вход блока сравнения 5, выходные сигналы 10 которого подают на один из входов блока сигнализации 7 и на третий канал многоканального дисплея компьютера 2, а также на вход суммирующего устройства 6, с выхода которого сигналы 11 подают на четвертый канал многоканального дисплея компьютера 2 и блок сигнализации 7. Визуально оценивают осциллограммы вышеуказанных каналов, причем в случае срабатывания блока сигнализации 7, при появлении положительных значений продифференцированного выходного сигнала 9 на каком-то температурном участке либо переходе этого сигнала через нулевое значение или определенный уровень U_оп, в том числе при скачкообразном изменении сигнала 9 в случае его отрицательных значений на каком-то температурном участке, делают вывод о параметрах аномалий на этих температурных участках. Относительно монотонный участок, отражающий находящиеся в пределах естественного разброса результаты эксперимента и 3% погрешности измерений, представляет собой область с набором величин продифференцированного выходного сигнала 9, соотносящихся с относительно небольшими аномалиями. Кроме того, в процессе эксперимента посредством суммирующего устройства 6 определяют площади фигур, ограниченных значениями огибающей продифференцированного выходного сигнала 9, например, положительными значениями продифференцированного выходного сигнала 9 и нулевым значением производной, т.е. нулевым уровнем U_оп, вычисляют по отдельности каждую площадь и (или) затем суммируют эти площади, соответствующие аномалиям. После завершения цикла нагрева и охлаждения образца расплава, в конце эксперимента, выходной сигнал 11 суммирующего устройства 6 подают на компьютер 2 с дисплеем и на блок сигнализации 7. В случае отличия от нуля выходного сигнала 11 и (или) срабатывания сигнализатора 7, экспериментатор получает дополнительную наглядную информацию о параметрах аномалий во всем температурном диапазоне.

В качестве первого примера на фиг.2 приведены политермы кинематической вязкости при нагреве 12 и охлаждении 13 образца чугуна СЧ-30 с экспериментальным модификатором, имеющих значительные аномалии. Величина первой производной кинематической вязкости по температуре, т.е. продифференцированный выходной сигнал 9, при нагреве 14 и охлаждении 15, наглядно демонстрирует участки 16 с высоким положительным значением аномальности при температуре +1250…1350°C, 1490…1600°C, когда первая производная больше нуля. Величина продифференцированного выходного сигнала 9 достигает +0,03…0,06 при пороговом уровне 18 величины U_оп в дифференцирующем устройстве 4, равном нулю. Относительно монотонный участок 19 на графике сигнала 9 - точки 6…9 на кривой 14 при нагреве, и точки 6…12 на кривой 15 при охлаждении, находится в этом случае на уровне -0,02…-0,06, величина сигнала 9 достигает максимально +0,09 при нагреве и +0,03 при охлаждении расплава. Физически это можно трактовать как увеличение скорости хаотичности расположении частиц в расплаве. Выходной сигнал 10 блока сравнения 5 в таком случае ненулевой, что вызывает срабатывание сигнализатора 7, например, включается акустический и (или) оптический сигнал. Имеются участки 17 аномальности с отрицательным по знаку и меньшим по величине значением, на которых имеются отрицательные скачки на графике сигнала 9. Тем не менее, выходной сигнал 10 блока сравнения 5 в данном случае нулевой, поскольку пороговый уровень 18 величины U_оп нулевой. Имеется монотонный температурный участок +1350…1480°C, где производная относительно мало меняется и выходной сигнал 10 блока сравнения 5 также нулевой, что можно трактовать как незначительную величину аномалий. При изменении порогового уровня 18 величины U_оп в дифференцирующем устройстве 4 до уровня, соответствующего отрицательной величине продифференцированного выходного сигнала 9, например, -0,02 или -0,04, даже некоторые отрицательные скачки продифференцированного выходного сигнала 9 обеспечивают ненулевой выходной сигнал 10 блока сравнения 5 и, соответственно, срабатывание сигнализатора 7. Кроме того, в случае двухпорогового блока сравнения 5 уровень 18 величины U_оп выбирают с «окном» шириной +/- U_оп=U, где U больше нуля. Это может быть использовано, например, при необходимости раздельного и (или) сравнительного анализа положительных и отрицательных скачков сигнала 9, в частности, когда может иметь значение модуль величины скачка сигнала 9, независимо от знака. Кроме того, площади участков с высоким значением аномальности, например ограниченные огибающей положительной величины продифференцированного выходного сигнала 9 и его нулевой величиной, в условных единицах измеряются на этих участках, каждая площадь отдельно, и (или) затем суммируются (интегрируются) суммирующим устройством 6. Соответственно, ненулевая величина просуммированного выходного сигнала 11 вызывает срабатывание сигнализатора 7, что является наглядной дополнительной информацией о значениях и параметрах аномалий.

В качестве второго примера на фиг.3 приведены политермы кинематической вязкости при нагреве 12 и охлаждении 13 образца чугуна СЧ-30 без модификатора, предположительно имеющие существенно меньшие, по сравнению с первым примером, аномалии. Эксперимент подтвердил это, во первых, отсутствием участков с положительными значениями первой производной над нулевым уровнем 18 величины U_оп, т.е. в этом случае величина продифференцированного выходного сигнала 9 не имеет участков с положительным значением, во вторых, наличием двух относительно небольших скачков: на участке + 1600…1700°C на ветви 14 нагрева и +1350…1470°C на ветви 15 охлаждения. Если считать точки величины продифференцированного выходного сигнала 9 на кривой нагрева 14 - со второй по пятую включительно, и точки на кривой охлаждения 15 - с первой по шестую (в обратном порядке) находящимися, как и первом примере - см. выше, в пределах относительно монотонного участка 19 естественного разброса результатов эксперимента и погрешности измерений, то эти скачки количественно более наглядно демонстрируют аномалии по сравнению с политермами 12 и 13. Условная величина скачков продифференцированного выходного сигнала 9 при нагреве 14 составляет, приблизительно, +0,01, а при охлаждении 15 - 0,03. В данном случае, если аналогично первому примеру нулевая величина продифференцированного выходного сигнала 9 соответствует выбранному нулевому пороговому уровню 18 величины U_оп, то выходной сигнал 10 блока сравнения 5 нулевой, выходной сигнал 11 суммирующего устройства 6 также нулевой, и сигнализатор 7 не включается. Таким образом, в случае относительно небольших аномалий выходной сигнал 11 суммирующего устройства 6 отсутствует. По мере накопления опыта по групповому использованию при экспериментах сигнала 8, соответствующего значениям политерм одного из свойств расплава, продифференцированного выходного сигнала 9 и просуммированного выходного сигнала 11, у экспериментатора появится наглядная дополнительная информация о значениях и параметрах аномалий на политермах, в том числе, в количественной форме, на основании чего можно делать вывод о необходимости коррекции технологии производства, а также допускать к работе малоквалифицированный персонал, например студентов.

Предложенное техническое решение, содержащее вышеуказанную совокупность отличительных признаков, а также совокупность ограничительных и отличительных признаков, не выявлены в известном уровне техники, что, при достижении вышеописанного технического результата, позволяет считать предложенное техническое решение имеющим изобретательский уровень. Использование предлагаемой группы изобретений обеспечивает технический результат - получение дополнительных результатов и более достоверной информации, повышение наглядности, достоверности и, в конечном итоге, точности оценки аномалий на политермах свойств высокотемпературных металлических расплавов, а также обеспечение возможности оценки результатов экспериментов персоналом невысокой квалификации, например студентами.

1. Способ определения аномалий на политермах свойств высокотемпературных металлических расплавов, при котором определяют температурные зависимости этих свойств, например кинематической вязкости, расплава на основе железа, с получением значений свойств в виде электрических сигналов, которые отображают на одном из каналов многоканального дисплея, отличающийся тем, что значения температурных зависимостей свойств расплава подают на вход дифференцирующего устройства, с его выхода снимают продифференцированные сигналы, которые, синхронно со значениями температурных зависимостей свойств расплава, отображают на втором канале многоканального дисплея, затем продифференцированные сигналы подают на один из входов блока сравнения, выходные сигналы которого подают на один из входов блока сигнализации и на третий канал многоканального дисплея.

2. Способ определения аномалий на политермах свойств высокотемпературных металлических расплавов, при котором определяют температурные зависимости этих свойств, например кинематической вязкости, расплава на основе железа, с получением значений свойств в виде электрических сигналов, которые отображают на одном из каналов многоканального дисплея, отличающийся тем, что значения температурных зависимостей свойств расплава подают на вход дифференцирующего устройства, с его выхода снимают продифференцированные сигналы, которые, синхронно со значениями температурных зависимостей свойств расплава, отображают на втором канале многоканального дисплея, затем продифференцированные сигналы подают на один из входов блока сравнения, выходные сигналы которого подают на один из входов блока сигнализации и на третий канал многоканального дисплея, а также на вход суммирующего устройства, с выхода которого сигналы подают на четвертый канал многоканального дисплея и блока сигнализации.

Изобретение относится к неразрушающему тепловому контролю и может быть использовано для контроля состояния протяженных железобетонных изделий, имеющих основную металлическую продольную несущую арматуру (например: опоры линий электропередач, балки, сваи, трубы и т.п.), применяемых в различных отраслях хозяйства в процессе производства, строительства и эксплуатации.

Способ определения газочувствительных характеристик и электрофизических свойств газочувствительного элемента в частотной области // 2439547

Изобретение относится к области измерения электрических характеристик наноразмерных газочувствительных материалов, в частности к измерению комплексной проводимости газочувствительных материалов, и может быть использовано в производстве сенсоров газа, основанных на полупроводниковых неорганических материалах сложного состава, а также для синтеза структур пленки эквивалентной схемой.

Газоанализатор водорода // 2371710

Изобретение относится к области измерения концентраций водорода и может быть использовано для контроля газовой атмосферы в помещениях промышленных предприятий с опасными условиями производства, в частности для обеспечения водородной взрывобезопасности под защитной оболочкой АЭС и взрывозащитных камер.

Способ определения концентрации водорода в присутствии газообразных примесей // 2371709

Изобретение относится к измерительным средствам для исследования и анализа газов при помощи электрических средств, в частности полупроводниковых сенсорных датчиков, и может быть использовано в системах пожарной сигнализации, сигнализаторах опасных газов и газоанализаторах.

Способ определения концентрации примеси газа в воздухе // 2279066

Изобретение относится к области аналитической химии, в частности к области анализа газовых смесей, и может быть использовано для определения типов различных газов и их количественного содержания в воздухе.

Установка для определения водорода в топливных таблетках из двуокиси урана // 2253915

Изобретение относится к аналитической химии, в частности определению общего водорода в таблетках из двуокиси урана. .

Способ определения водорода в металлах // 2216799

Изобретение относится к аналитической химии, в частности определению водорода в металлах. .

Анализатор водорода в топливных таблетках из двуокиси урана // 2210820

Изобретение относится к аналитической химии, в частности к определению общего водорода (свободного и связанного) в топливных таблетках из двуокиси урана. .

Анализатор водорода в топливных таблетках из двуокиси урана // 2151434

Интегральный тепловой элемент // 2141649

Изобретение относится к области микроэлектронных и микромеханических устройств и может быть использовано в качестве нагревателя интегрального полупроводникового газового датчика, инфракрасного излучателя адсорбционного оптического газоанализатора, активатора печатающей головки струйного принтера.

Полупроводниковый газовый сенсор // 2509303

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может быть использовано в газоанализаторах, газосигнализаторах и газовых пожарных извещателях для контроля довзрывных концентраций взрыво-пожароопасных газов и газовых смесей. Полупроводниковый газовый сенсор содержит корпус 1 реакционной камеры 2, выполненный из коррозионно-стойкой стали. Корпус 1, с торца закрытый сеткой 3 из проволоки нержавеющей стали диаметром 0,03-0,04 мм шагом 0,06-0,08 мм. В корпусе 1 по центру реакционной камеры 2 на контактных проводниках 4 установлен шарообразный полупроводниковый газочувствительный элемент 5 при помощи проводов нагревателя 6 и измерительного проводника 7. Внутри полупроводникового газочувствительного элемента 5 размещен нагреватель 6 в виде цилиндрической пружины, внутри которой по ее оси и по диаметру шарообразного полупроводникового элемента 5 расположен прямой измерительный проводник 7. Нагреватель 6 и измерительный проводник 7 газочувствительного элемента 5 выполнены из платиновой проволоки диаметром 0,01-0,02 мм, нагреватель 6 имеет 2-7 витка проволоки, шарообразный полупроводниковый газочувствительный элемент 2 имеет диаметр 0,4-0,8 мм и выполнен из смеси оксида олова SnO2: 5-95 мас.% и оксида индия In2O3: 5-95 мас.%. Изобретение обеспечивает повышение чувствительности полупроводникового газового сенсора к малым концентрациям газа, а также создание простого, надежного, сравнительно дешевого и быстродействующего сенсора, имеющего длительную работу в необслуживаемом режиме. 7 ил., 3 табл.

Способ измерения концентрации метана и устройство для осуществления этого способа // 2510499

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля концентрации метана в атмосфере горных выработок и шахт. Предлагаемый способ измерения концентрации метана основан на использовании термокаталитического сенсора с рабочим и сравнительным элементами, размещенными в реакционной камере с диффузионным доступом анализируемой среды. Рабочий и сравнительный элементы соединяют последовательно и подключают к стабилизатору постоянного тока, регулируемому внешним сигналом. При включении прибора регулированием тока цепи производят установку заданного начального значения напряжения на сравнительном элементе, при котором температура рабочего элемента превышает температуру начала полного окисления метана, после чего значение тока в цепи фиксируют и сохраняют постоянным до выключения прибора. Измеряют и запоминают начальное напряжение на рабочем элементе. Определение низких концентраций метана осуществляют, используя в качестве выходного сигнала напряжение на рабочем элементе. Параллельно этому контролируют напряжение на сравнительном элементе и при достижении последним заданной предельной величины измерения напряжения на рабочем элементе прекращают, а в качестве выходного сигнала для определения концентрации метана используют напряжение на сравнительном элементе до возвращения последнего к предельному значению. Устройство для измерения концентрации метана содержит стабилизатор постоянного тока, регулируемый внешним сигналом, термокаталитический сенсор с рабочим и сравнительным элементами, включенными последовательно, и процессор, соединенный через аналого-цифровой преобразователь с термокаталитическим сенсором, управляющий стабилизатором постоянного тока, обеспечивающий измерение напряжений на рабочем и на сравнительном элементах и обработку выходных сигналов. Изобретение направлено на расширение диапазона измерений при одновременном упрощении конструкции устройства и повышении точности измерений. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Датчик водорода // 2525643

Изобретение относится к анализу материалов, в частности, для определения содержания водорода и может быть использовано при изготовлении газоанализаторов водорода в космической технике, автомобильной промышленности, химической промышленности и т.д. Сущность изобретения: предложен резистивный датчик концентрации водорода, содержащий водородочувствительный элемент, выполненный в виде толстопленочного резистора, содержащего в материале, по крайней мере, оксид палладия и нагревательный элемент, подогревающий водородочувствительный элемент. Водородочувствительный элемент может быть выполнен из серебропалладиевой резистивной пасты.Техническим результатом является создание миниатюрного датчика водорода, как атомарного, так и молекулярного, позволяющего проводить качественные и количественные измерения. Датчик может быть изготовлен по простой, дешевой и широко применяемой в промышленности технологии. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 пр.

Способ и устройство для бесконтактного измерения удельного электрического сопротивления металлического сплава методом вращающегося магнитного поля // 2531056

Изобретение относится к измерительной технике, представляет собой способ и устройство для бесконтактного измерения удельного электрического сопротивления металлического сплава методом вращающегося магнитного поля и может использоваться для анализа материалов, в частности металлов и сплавов в жидком и/или твердом состоянии, путём бесконтактного определения электрического сопротивления нагреваемого тела в зависимости от температуры. Способ состоит в том, что определяют угол поворота образца во вращающемся магнитном поле, создаваемом магнитным узлом в виде трех катушек трехфазного статора, измеряют значения тока, по значениям угла поворота и тока определяют удельное электрическое сопротивление, при этом измерение тока в одной из катушек осуществляют посредством мультиметра, а нулевые значения тока в любой из катушек используют для сигнализации о нарушении параметров магнитного поля. Устройство для реализации способа включает источник вращающегося магнитного поля с магнитной системой в виде трех катушек трехфазного статора, датчики тока, подключенные к катушкам, и компьютер, дополнительный датчик тока, мультиметр и устройство сигнализации, содержащее три вычитающих устройства, сумматор, пороговый элемент, оптический индикатор, входы мультиметра соединены с дополнительным датчиком тока, выход мультиметра соединен с одним из входов компьютера, входы каждого вычитающего устройства подключены к выходам двух датчиков тока, подключенных к катушкам, выходы вычитающих устройств соединены со входами сумматора, выход которого через пороговый элемент соединен с оптическим индикатором, выход порогового элемента является выходом устройства сигнализации и соединен с другим входом компьютера. Техническим результатом является обеспечение сокращения времени измерений, упрощение эксперимента при сохранении требуемой точности. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Устройство для крепления электронагревателя в электропечи // 2531066

Изобретение относится к технической физике, а именно к анализу материалов путем определения вязкости и электрического сопротивления и плотности высокотемпературных металлических расплавов. Предлагается устройство для крепления электронагревателя в электропечи, содержащее, по крайней мере, два соединительных элемента электронагревателя, являющиеся и токоподводами, нижний фланец электропечи, имеющий, по крайней мере, два фланцевых узла крепления, также являющихся токоподводами, и, по крайней мере, два болтовых соединения. При этом в каждом из фланцевых узлов крепления выполнено клиновидное углубление, в клиновидном углублении каждого из фланцевых узлов крепления размещен, по крайней мере, один соединительный элемент электронагревателя, кроме того, в устройство введены, по крайней мере, два клиновидных элемента фиксации крепления, по крайней мере, один из которых размещен в клиновидном углублении каждого из фланцевых узлов крепления, а болтовые соединения осуществляют функцию зажатия клиновидных элементов фиксации крепления соединительных элементов электронагревателя во фланцевых узлах крепления. Технический результат - ускорение и упрощение замены электронагревателя, упрощение и удешевление экспериментов. 3 ил.

Способ определения удельного электросопротивления расплавов и устройство для его осуществления // 2535525

Группа изобретений относится к технической физике, а именно - к анализу материалов путем бесконтактного определения методом вращающегося магнитного поля электросопротивления образца в зависимости от температуры, в частности - к определению относительной электропроводности металлов и сплавов в жидком и/или твердом состоянии. Способ определения удельного электросопротивления расплавов, при котором тигель с расплавом подвешивают коаксиально в цилиндрической электропечи на нижнем конце рабочей части упругой проволоки, верхний конец упругой проволоки закреплен в узле фиксации. При этом перед исследованием расплава изменяют длину рабочей части упругой проволоки путем обеспечения неподвижности верхнего конца рабочей части упругой проволоки относительно узла фиксации. Устройство для определения удельного электросопротивления расплавов содержит тигель с расплавом, подвешенный коаксиально в цилиндрической электропечи на нижнем конце рабочей части упругой проволоки, верхний конец которой закреплен в узле фиксации. При этом в него введены струбцина и штифт, закрепленный некоаксиально в узле фиксации, струбцина закреплена на штифте с возможностью ее перемещения вдоль штифта и имеет средство для закрепления в струбцине верхнего конца рабочей части упругой проволоки. Технический результат - обеспечение сокращения времени экспериментов и их упрощение при определении электросопротивления различных сплавов в случае их смены. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Устройство для измерения температурных параметров сверхпроводников // 2556273

Изобретение относится к устройствам для исследования сверхпроводников с помощью электрических и магнитных средств и позволяет обеспечить высокую точность измерения температурных параметров сверхпроводников. В корпусе устройства установлены две катушки индуктивности. Оси катушек ориентированы параллельно друг другу и поверхности образца, расположенного между катушками. Для уменьшения поля рассеяния первичной катушки и увеличения величины спада сигнала при переходе в сверхпроводящее состояние катушки индуктивности выполнены с прямоугольным поперечным сечением и установлены меньшей стороной прямоугольника параллельно поверхности образца. Механизм регулировки и фиксации расстояния между образцом и поверхностью криоагента обеспечивает исключение влияния конвекционных паров вблизи поверхности криоагента. Корпус устройства выполнен из двух половин. Образец сверхпроводника установлен в плоскости разъема корпуса для обеспечения точности фиксации положения сверхпроводника относительно катушек индуктивности и поверхности криоагента. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Полупроводниковый газовый сенсор // 2557435

Изобретение может быть использовано в газоанализаторах, газосигнализаторах и газовых пожарных извещателях. Полупроводниковый газовый сенсор содержит корпус 1 реакционной камеры 2, выполненный из коррозионно-стойкой стали. Корпус 1, с торца закрытый сеткой 3 из проволоки диаметром 0,03…0,05 мм шагом 0,05…0,07 мм из нержавеющей стали. В корпусе 1 по центру реакционной камеры 2 на контактных проводниках 4 установлен шарообразный полупроводниковый газочувствительный элемент 5 при помощи проводов нагревателя 6 и измерительного проводника 7. Внутри полупроводникового газочувствительного элемента 5 размещен нагреватель 6 в виде цилиндрический пружины, внутри которой по ее оси и по диаметру шарообразного полупроводникового элемента 5 расположен прямой измерительный проводник 7. Нагреватель 6 и измерительный проводник 7 газочувствительного элемента выполнены из платиновой проволоки диаметром 0,015…0,03 мм, при этом нагреватель выполнен 2…8 витками этой проволоки с диаметром витков 0,3…0,6 мм. Пространство вокруг прямого измерительного проводника 7 и внутри цилиндрический пружины нагревателя 6 заполнено газочувствительным составом SnO2, вокруг которого (и нагревателя 6) расположен шарообразный пористый и газочувствительный слой 5 из In2O3; внешний диаметр которого составляет 0,8…0,9 мм. Изобретение обеспечивает повышение чувствительности, а также существенное улучшение механической прочности, долговременной стабильности, быстродействия и устойчивости к воздействию внешних факторов. 8 ил., 4 табл.

Способ анализа состава газовой среды // 2586446

Изобретение относится к области газового анализа, а именно к способам распознавания состава многокомпонентных газовых смесей. Задачей изобретения является разработка способа анализа состава газовой среды путем измерения полного сопротивления (импеданса) газочувствительного полупроводникового слоя, сегментированного набором компланарных электродов в составе мультисенсорного чипа, при воздействии различных газовых сред, позволяющего проводить их качественное распознавание. Техническим результатом является увеличение точности анализа состава газовой среды с помощью мультисенсорного чипа согласно принципам работы прибора вида «электронный нос» за счет увеличения количества характеристик, используемых для построения векторного отклика, чувствительного к виду газовой среды, путем определения набора параметров, изменяющихся при воздействии газов, по измерениям спектра (или частотной зависимости) импеданса отдельных сенсорных сегментов чипа. Важной особенностью способа является применение низких частот (10-2-102 Гц), в котором изменение импеданса, обусловленное адсорбцией газов, учитывает медленные процессы токопереноса в газочувствительном полупроводниковом материале, что определяет соответствующее изменение элементов эквивалентной электрической цепи, используемое в данном способе для решения задачи анализа газового состава. При этом измерение бòльшего количества сенсорных сегментов чипа позволяет увеличить размерность анализируемого векторного сигнала и повысить точность идентификации газа. 5 з.п. ф-лы, 7 ил.

Способ электрометрического измерения производной химического потенциала по температуре и устройство для его осуществления // 2617149

Изобретение относится к области электрометрического анализа химического потенциала μ c помощью модуляции температуры T и может быть использовано для исследования характеристик имеющихся и для конструирования новых элементов наноэлектроники. Предложен способ измерения ∂μ/∂T, который позволяет измерить ∂S/∂n в двумерных системах с изменяемой концентрацией n. В изобретении используется модуляция температуры структуры, изготовленной на поверхности исследуемого образца, и электрически эквивалентной плоскому конденсатору, одной из обкладок которого является исследуемое вещество, и последующее измерение возникающего тока перезарядки структуры. При этом структура (образец) размещается в экранирующем внешние электрические поля и теплопроводящем контейнере, обеспечивающем однородность температуры по площади образца. В случае если исследуемое вещество является двумерной системой с перестраиваемой концентрацией носителей заряда, то дополнительным результатом измерений является определение энтропии системы. Технический результат – повышение точности и достоверности измерения химического потенциала и энтропии. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 3 ил.