Газоанализатор

 

Союз Советскик

Социалистическик

Республик

)890210 (51) М. Кл.з

G 01 N 27/14

Гасударственный комитет по делам нэебретеннй и еткрмтнй (53) УДК 543.274 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. Ф. Луценко, С. М. Королев, М.Ю. Марченко, Я. Л. Са нкин и В. В. Бушуев

Всесоюзный научно-исследовательский институт ананщического .сприборостроения Киевского научно-производственного .--объединения «Аналитприбор» (71) Заявитель (54) ГАЗОАНАЛИЗАТОР

Изобретение относится к аналитическому приборостроению, а именно к газоаналитическим приборам, и может быть использовано, в частности, при создании тепловых газоанализаторов.

Известен газоанализатор по теплопроводности, который содержит измерительную мостовую схему, состоящую из измерительных и сравнительных (заключенных в ампулы с газом, соответствующим по составу началу шкалы) термочувствительных элементов, и сравнительную мостовую схему, в плечах которой находятся термочувствительные элементы, заключенные в ампулы с газом, соответствующим по составу началу и концу шкалы. Наличие сравнительного места позволяет скомпенсировать некоторые погрешности измерения (1) .

Но такое устройство не защищено от влияния такого важного фактора как наличие неизмеряемых компонентов в анализируемой смеси.

Влияние неизмеряемых компонентов устраняется в газоанализаторе, в котором в сравнительной мостовой схеме по крайней мере один из чувствительных элементов выполнен открытым и помещен в ту же газовую среду, что и чувствительные элементы измерительного моста, но очищенную от измеряемого компонента (2).

Существенным недостатком обоих описанных устройств является нелинейность выходного сигнала ($„„) 10 /p), что затрудняет его использование в устройствах автоматики, телемеханики и обработки информации.

Наиболее близким к предлагаемому является газоанализатор, содержащий по тракту измерения содержания водорода в анализируемой газовой смеси подсоединенную к источнику питания мостовую измерительную схему с измерительными и сравнительными (заключенными в запаянные ампулы с газом, соответствующим по составу началу шкалы) термочувствительными элементами, соединенный с этой схемой через устройство преобразования сигнала измеритель.

В устройстве преобразования сигнала производится нормирование, усиление, линеариза20 ция, основанная на принципе кусочно-линейной апроксимации, сигнала, поступающего с датчика. Остаточная нелинейность сигнала

3н.„ 0 5о/о (3) .

890210

Недостатком описанного газоанализатора является наличие устройства линеаризации характеристики выходного сигнала датчика, имеющего сложную электрическую схему, обладающую большой трудоемкостью изготовления и настройки, причем настройка производится индивидуально для выходной характеристики каждого датчика и требует периодической проверки и корректировки в процессе эксплуатации. Наличие сложной электронной схемы влечет за собой снижение надежности прибора в целом. Кроме того, устройство линеаризации требует специальных стабилизированных источников питания.

Целью изобретения является увеличение точности анализа при одновременном упрощении, снижении стоимости и улучшении технологичности.

Указанная цель достигается тем, что в газоанализаторе, содержащем подсоединенную к источнику питания мостовую измерительную схему с измерительным и сравнительным термочувствительными элементами, соединенный с этой схемой через устройство преобразования сигнала измеритель, имеются дополнительный регулируемый источник питания и мостовая измерительная схема, соединенная в устройстве преобразования сигнала с сумматором через управляемый делитель, а на выходе мостовых измерительных схем установлены измерители нелинейности, соединенные через блок сравнения с управляющими входами делителя и дополнительного регулируемого источника питания.

Мостовые измерительные схемы в предлагаемом устройстве обладают различной нелинейностью выходных сигналов при однозначной зависимости каждого из них от концентрации измеряемого компонента анализируемой газовой смеси.

Различная нелинейность сигналов достигается, например, за счет различия в режимах питания мостовых схем, в частности

1)пит,(Кч ) — const для одного моста и 1пит. (К„. ) = const для другого моста. Здесь Цщт, 1п„т — соответственно напряжение и ток питания термочувствительных элементов;

Кч,— сопротивление термочувствительных элементов. Известно, что относительная нелинейность сигнала в режиме Unm (Кчэ) =

=const не превышает 10 /р, а в режиме 1пит, (Кч ) = const достигает 25 /р.

Йа фиг. 1 изображена функциональная блок-схема газоанализатора; на фиг. 2 кривые, иллюстрирующие процесс линеаризации характеристики выходного сигнала в устройстве преобразования сигнала.

Газоанализатор содержит стабилизированный 1 и регулируемый 2 источники питания мостовых измерительных схем 3, 4, измерители нелинейности,, 6, блок сравнения 7, управляемый делитель 8, сумматор 9.

Управляемый делитель 8 и сумматор 9 обра о

1$

25 зо зз

4$

so

S$ зуют устройство преобразования сигнала 10, выход которого подключен к измерителю 11.

На фиг. 2 кривая 12 представляет собой характеристику выходного сигнала UBq x g мостовой схемы 4, кривая 13 — характеристику выходного сигнала UBbÄ мостовой схемы 3; кривая 14 — характеристику сигнала UBь«д после делителя 8; 15 — характеристика результирующего сигнала Upend = т т

= 1- ьы» - выл:

В предлагаемом газоанализаторе мостовые схемы 3, 4 находятся в различных режимах питания чувствительных элементов. За счет этого в произвольно выбранной точке диапазона измерения отклонения характеристик выходных сигналов мостовых схем 3, 4 U » и UB>zg от линейного закона (нелинейности) Ь и Ьг, соответственно, таковы, что — — — . Выходные сигналы мостоЬй и вых2 вых схем 3, ч подаются на измерители нелинейности 5, 6 соответственно и в устройство преобразования сигнала 10. С измерителей нелинейности 5, 6 информация о величине нелинейностей Ь и Л поступает в блок сравнения 7, выдающий управляющий сигнал на регулируемый источник питания 2 и на управляемый делитель 8. Под действием управляющего сигнала с блока сравнения 7 регулируемый источник 2 создает режим питания чувствительных элементов мостовой схемы 4, обеспечивающий оптимальное различие характеристик выходных сигналов 1)в,х, и U „z. На управляемом делителе 8 устанавливается коэффициент деления К= Ь вЂ”. Преобразованный на делитеЬ2 ле 8 сигнал UBtlxa= KUBbu.2 имеет характеристику 14, у которой нелинейность в произвольно выбранной точке Ьр — — Ьq После сумматора 9 получают сигнал Upe3. = UBblxl—

U+« (при условии, что Л > и hi одного знака; если режимы питания мостовых схем тактовы, что Ь | и Ь имеют разные знаки, UpeB = U «<+ 1-)выход например, за счет сочетания режимов питания мостовых схем 3

4 11пит. (Кчэ) = const и Кч.q (С) = const, где С вЂ” концентрация анализируемого компонента газовой смеси), характеристика 14 которого практически линейна, что отвечает требованиям, предъявляемым к унифицированным сигналам. Например при величинах в конце диапазона измерения U x. 200 MB и U =400 B и К=- - —, Бра 100 мВ при остаточной нелинейности 5 0,2 /о.

Предлагаемое устройство позволяет без применения сложных электронных схем для преобразования выходных сигналов получить результирующий сигнал с практически линейной характеристикой, удовлетворяющей требованиям, предъявляемым к унифицированным сигналам ГСП по ГОСТ 9895—

69, пригодным для работы в сочетании с устройствами обработки информации и автоматического управления технологическими процессами. Остаточная нелинейность в

890210 несколько раз меньше, чем в известных устройствах. Блочно-функциональная и принципиальная электрическая схемы предлагаемого устройства просты, что обеспечивает выигрыш в стоимости, трудоемкости изготовления, надежности, габаритах и вес газоанализатора.

Формула изобретения

Газоанализатор, содержащий подсоединенную к источнику питания мостовую измерительную схему с измерительным и срав-. нительным термочувствительными элементами, соединенный с этой схемой через устройство преобразования сигнала измеритель, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности анализа, он снабжен дополнительным регулируемым источником питания и мостовой измерительной схемой, соединенной в устройстве преобразования сигнала с сумматором через управляемый делитель, а на выходе мостовых измерительных схем установлены измерители нелинейности, соединенные через блок, сравнения с управляющими входами делителя и дополнительного регулируемого источника питания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 268745, кл. G 01 N 25/18, 1965.

2. Авторское свидетельство СССР № 326499, кл. G 01 N 25/32, 1970.

3. Система газоаналитическая АСГА — К.

Руководство по эксплуатации АПИ 2.950.002

РЭ, СКБ АГС, Смоленск, 1976, с. 10 (прототип).

890210

Редактор С. Тимохина

Заказ 10958/69

Составитель Ю. Коршунов

Тех ред А. Бойкас Корректор Г. Решетник

Тираж 910 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4