Способ определения состава газа

 

Союз Советских!

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДВТВЛЬСТВУ

< 655954 (61) Дополнительное к авт. свиа-ву(22) Заявлеио04.01.76 (21) 2309031/18-25 (5)} М. Кл. с присоединением эаявки № б 01 N 27/68

Государственный комхтет

СССР оо делом необретеннй н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 05.04. 79,бюллетень М 13 () У Д 543. 2 72 (088.8) Дата опубликования описания.08,04.79. (72) Авторы изобретения

}0. С. Спирицонов, И. Ф. Сенькин и Б. А. Пустынкнн (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТАВА ГАЗА

Изобретение относится к области аналитической техники, к способам исследования и анализа газа с помощью электрических средств, в частности, по характеристикам электрического разряда, и может быть использовано в алектронной технике и других областях народного хозяйства цля определения состава газа в гаэонаполненных приборах.

Известен способ анализа газа по токовым характеристикам электрического разряда., Проверяемый газ помещают в двухэлектродный прибор и подают на него импульсы напряжения с амплитудой, пре.вышающей напряжение пробоя газа, нахоцяшегося между эпектроцамн. Измеряют напряжение пробоя, например, с помощью г пик-вольтметра цпя чистого газа (этапой) и проверяемого газа, По различию межцу ними целают вывод о наличии примесей, имеющих потенциал ионизация, отличный от потенциала иониэации чистого газа.

Наиболее близким техническим реше° нием является способ определения состава газа в гаэонапопненном приборе, заключающийся в том, что на электроцы этого прибора поцают напряжение н измеряют ток разряца, по которому суцят о составе газа.

Исслецуемый газ помещают в двух.электроци и прибор, возбужцают коронный разряд и по току коронного разряца судят о количестве водяных паров в газовой атмосфере.

Чувствительность способа к воцным парам даже со специально подобранной оптимальной конфигурацией электроцов не превышает 0,01%, причем погрешность определения в циапаэоне 0,010,1% достигает 1007. Чувствительность по кислороду в инертном газе имеет тот же порядок.

Кроме того, способ осуществим только в приборах, имеющих опрецепенную конфигурацию электроцов н разряцного

655954 промежутка, позволяю«их получить коронный разряд.

Цель прецлагаемого изобретения— повышение чувствительности и точности определения состава газа. 5

Для этого на электроды подают нарастающее напряжение, снижающееся в момент пробоя цо погасания разряда, затем увеличивают скорость нарастания напряжения и измеряют ток в момент возникновения в приборе непрерывного оазряда.

Сущность способа состоит в том, что на электроды прибора,,заполненного

15 газом, подают плавно нарастающее напряжение, например, по линейному закону.

Следует отметить, что закон нарастания ролг, не играет. Важно только, чтобы нарастание было плавным, а не ступенча20 тым.

При достижении на электродах напряжения пробоя через газовый промежуток прибора проходит импульс тока и напряжение источника снижается цо напряжения

25 погасания разряда. После этого увеличивают скорость нарастания напряжения на электродах прибора. При этом увеличивается частота следования импульсов тока .через прибор и, соответственно, средняя сила тока в цепи. При определенной силе тока разряд из импульсного перехоцит в непрерывный. В момент перехода фиксируют силу тока и по ее величине судят о составе газа. Здесь возможно сравнение с газом-эталоном или использование калибровочной кривой, На фиг. 1 изображен один из вариантов схемы устройства, реализующего споC соб; на фиг. 2 приведена зависимость тока в момент возникновения непрерывного разряца от содержания кислорода.

В качестве источника нарастающего напряжения, в этом конкретном случае, используют источник 1 IIocTGIIHHoFo HB пряжения, с последовательно присоеци ненным к нему сопротивлением 2 и емкостью 3. Газонаполненный прибор 4 под-. ключен параллельно емкости. Наличие или отсутствие импульсов разряцного тока в приборе с газом фиксируют с помощью электронного осциллографа 5, подключенного через разцелительную емкость 6. Увеличение скорости нарастания напряжения осуществляют постепенным повышением напряжения источника 1, Например, в качестве такого источника используют генератор линейно-нарастающего напряжения, Частота генератора много меньше (л «а 2 порядка) частоты слецова«ия импульсов тока через газонаполненный прибор. Силу тока регистрируют измерительным прибором 7, Г!ри включении схемы напряжение

«а электродах прибора нарастает цо определенной величины, при которой про исходит пробой межэлектроцного промежутка, после чего оно снижается цо напряжения погасания разряда. Разряд гаснет и начинается рекомбинационный распад плазмы. Одновоеменно с деионизацией газа напряжение на электроцах прибора начинает возрастать. Как только оно станет равным напряжению зажигания разряца, снова произойцет пробой, в результате чего напряжение на электроцах снизится цо погасания разряца.

При увеличении скорости нарастания напряжения растет частота слецования импульсов разряц«ого тока через цвух, электродный газонаполненный прибор.

При опрецеленной частоте слецования этих импульсов время цеионизации становится сравнимым с периоцом повторения импульсов. B этот момент разряц в приборе перехоцит из импульсного в .непрерывный тлеющий разряц.

Ток в момент возникновения в приборе непрерывного разряца характеризует состав газа. В инертном газе при наличии примесей электроотрицательных газов возрастает скорость цеионизационных процессов и разряц перехоцит из импульсного в непрерывный тлеющий при большем значении тока.

На фиг. 2 привецена зависимость тока в момент возникновения непрерывного разряца от соцержания кислороца в аргоне. Данные получены в цвухэлектроцном приборе с плоско-параллельными электроцами из нержавеющей стали, имею«;ими профиль Роговского, при расстоянии межцу электроцами 1 см и цавлении аргона 6 мм рт.ст.

Чувствительность прецлагаемого способа составляет не хуже 0,001%. Точность опрецеления состава газа, опре, целяем ая точностью регистрирующих срецств и нестабильностью результатов при пов торных измерениях, составляет не хуже

+ 10%.

Предлагаемый способ может быть с высокой эффективностью применен цля опрецеления состава газа как в специальном детекторе газа, так и в готовых при655954 аw

////1 ЮП . Щ

Юеряаиие кисяюрвда, % ив. 2

Составитель В, Екаев

Редактор Q, Павлов Техред . я. Петко .КорректоР С Шекм аР

Заказ 1505/33 Тираж 1089 Подписное

IIHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35 Раушская наб., ц. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 оорах, например, в газовых лазерах, источниках высокоинтенсивного света, газонаполненных кварцевых резонаторах. On применим цля любой конфигурации электродов и разрядного промежутка. 5

Ток в момент перехоца импульсного разряда в непрерывный сравнивают с аналогичным током в приборе, заполненном газом-эталоном.

Точно также, приняв за эталон сам газонаполненный прибор, можно слецить за изменением состава наполняюшего газа во время хранения или эксплуатации.

Предлагаемый способ может быть. при- 15 менен для анализа газа и в многоэлектродных приборах. В этом случае прибор включают в схему как двухэлектродный.

Предлагаемый способ легко осушествим в производственных и лабораторных условиях, а сравнительная простота и небольшая стоимость измерительной аппаратуры позволят применять его во всех случаях, когда необходимо контролировать состав газа.

Формула изобретения

Способ определения состава газа в газонаполненном приборе, заключакидийся в том, что на электроды этого прибора подают напряжение и измеряют ток разряда, по которому судят о составе газа, о т л и ч а ю ш и.й с я тем, что, с целью повышения чувствительности и точности определения, на влек» троцы подают нарастающее напряжение, снижающееся в момент пробоя до погасания разряда, увеличивают напряжение . до возникновения в приборе непрерывного разряда и в этот момент измерают ток разряда.