ТЕРМОХИМИЧЕСКИЙ ГАЗОАНАЛИЗАТОР

Полезная модель относится к аналитической технике, а именно к средствам измерений концентрации горючих веществ в воздухе.
Известен термохимический газоанализатор (Тарасевич В.И. Металлические терморезистивные преобразователи горючих газов. - Киев: Наукова думка. 1988, С. 204, таблица 30, второй рисунок), содержащий проточную камеру, в которой размещены измерительный и сравнительный пеллисторы. Эти пеллисторы включены в неуравновешенный электрический мост и нагреваются его током до температуры 300-400°С. Каждый пеллистор представляет собой проволочку, заключенную в шарик из оксида алюминия. Причем измерительный пеллистор покрыт слоем платина-палладиевого катализатора. При протекании через проточную камеру воздуха, содержащего горючие вещества (газы или пары жидких углеводородов) последние частично сгорают на измерительно пеллисторе, вызывая увеличение его температуры. При этом увеличивается сопротивление проволочки измерительного пеллистора и на измерительной диагонали неуравновешенного моста возникает разбаланс, который несет информацию о концентрации горючего вещества в воздухе.
Недостатком такого газоанализатора является то, что в нем функции нагревания пеллистора и измерения его сопротивления совмещены, что ограничивает возможные схемотехнические решения при использованию пеллисторов.
Наиболее близким по технической сущности является термохимический газоанализатор (Алексейченков В.Л. и др. Способ балансировки мостовой схемы термохимического газоанализатора. Авторское свидетельство 1453294, Бюл №3, 1989), содержащий измерительный и сравнительный пеллисторы, два фотоприемника, стабилизированный источник электропитания и вторичный прибор, вход которого подключен к резисторному делителю напряжения. В этом анализаторе измерительный и сравнительный пеллисторы включены в смежные плечи неуравновешенного электрического моста, а против каждого из пеллистров размещен фотоприемник. При чем эти фотоприемники включены в неуравновешенный мост и через регулируемые диафрагмы находятся в оптическом контакте с пеллисторами. При протекании через проточную камеру воздуха, содержащего горючие вещества, последние частично сгорают на измерительном пеллисторе, что вызывает разбаланс электрического неуравновешенного моста. В таком газоанализаторе фотоприемники и регулируемые диафрагмы используются для балансировки неуравновешенного электрического моста.
Недостатком такого газоанализатора является то, что выходной сигнал газоанализатора формируется, как и в других термохимических газоанализаторах, в виде разбаланса неуравновешенного электрического моста, а фотоприемники используются для балансировки этого моста совместно с механическими элементами, какими являются регулируемые диафрагмы.
Проблемой полезной модели является расширение арсенала средств термохимического контроля газов.
Технический результат - создание термохимического газоанализатора с генераторным выходным сигналом, использующего для получения измерительной информации изменения инфракрасного (ИК) излучения термохимических активных элементов - пеллисторов.
Технический результат достигается тем, что термохимический газоанализатор, содержащий измерительный и сравнительный пеллисторы, два фотоприемника, стабилизированный источник электропитания и вторичный прибор, вход которого подключен к резисторному делителю напряжения, согласно полезной модели дополнительно содержит измерительную и сравнительную проточные камеры с входными и выходными штуцерами, размещенные в общем корпусе, стабилизатор расхода газа с выходным штуцером, соединенным с тройником, выход которого подключен к двум трубкам для подачи газа к входным штуцерам измерительной и сравнительной камер, при этом в трубку для подачи газа в измерительную проточную камеру включено устройство ввода пробы анализируемого газа, кроме того, измерительный и сравнительный пеллисторы размещены, соответственно, в измерительной и сравнительной проточных камерах и подключены последовательно к стабилизированному источнику электропитания, фотоприемники выполнены в виде инфракрасных фотодиодов, включенных по вентильным схемам, соединены между собой встречно, подключены к резисторному делителю напряжения и встроены в стенки измерительной и сравнительной камер с возможностью обеспечения оптического контакта между поверхностями пеллисторов и элементами фотоприемников, чувствительными к электромагнитному излучению.
Такая конструкция термохимического газоанализатора позволяет использовать для получения измерительной информации ИК излучения пеллистора, возникающее при сгорании на нем горючих веществ. Изменение ИК-излучения вызывает изменение выходного электрического сигнала фотоприемника ИК-излучения, что позволяет сформировать выходной генераторный электрический сигнал газоанализатора, удобный для обработки и дальнейшего использования, а также расширить арсенал средств термохимического контроля газов.
По сравнению с прототипом заявляемая конструкция имеет отличительную особенность совокупности элементов и их взаимном расположении.
Схема термохимического газоанализатора показана фиг. 1.
Термохимический газоанализатор, содержащий измерительный 1 и сравнительный 2 пеллисторы, два фотоприемника 3 и 4, стабилизированный источник электропитания 5 и вторичный прибор 6, вход которого подключен к резисторному делителю напряжения 7.
Он дополнительно содержит измерительную 8 и сравнительную 9 проточные камеры с входными 10 и 11 и выходными 12 и 13 штуцерами, размещенные в общем корпусе 14, стабилизатор расхода газа 15 с выходным штуцером 16, соединенным с тройником 17, выходы которого подключены к двум трубкам 18 и 19 для подачи газа к входным штуцерам измерительной и сравнительной камер, при этом в трубку 18 для подачи газа в измерительную проточную камеру включено устройство ввода пробы анализируемого газа 20, кроме того, измерительный и сравнительный пеллисторы размещены, соответственно, в измерительной 8 и сравнительной 9 проточных камерах и подключены последовательно к стабилизированному источнику электропитания 5, фотоприемники 3 и 4 выполнены в виде инфракрасных фотодиодов, включенных по вентильным схемам, соединены между собой встречно, подключены к резисторному делителю напряжения и встроены в стенки измерительной и сравнительной камер с возможностью обеспечения оптического контакта между поверхностями пеллисторов и элементами фотоприемников, чувствительными к электромагнитному излучению.
Термохимический газоанализатор работает следующим образом. Газ-носитель с постоянным объемным расходом (например воздух) подается из стабилизатора расхода 15 через штуцер 16 в тройник 17, а затем поступает во входные штуцеры 10 и 11 измерительной 8 и сравнительной 9 проточных камер. Измерительный и сравнительный пеллисторы 1 и 2 нагреты до температуры 300-400°С, при этом возникающие от них инфракрасные излучения воспринимаются инфракрасными фотодиодами 3 и 4. Электрические эти фотодиоды включены встречно, поэтому на резисторе 7 делителя напряжения возникает начальный сигнал, часть которого направляется к вторичному прибору 6. При анализе с помощью устройства ввода пробы 20 из потока анализируемого газа, поступающего в это устройство, отбивается постоянная по объему проба анализируемого газа объемом 1-2 мл. Эта проба вводится в поток газа-носителя, протекающего в трубку 18. Этот поток транспортирует пробу в измерительную камеру 8. При попадании пробы, содержащей горючий газ или пары углеводородной жидкости, на измерительный пеллистор это горючее вещество частично сгорает, что сопровождается увеличением инфракрасного излучения пеллистора, вызывает сигнал фотодиода 3 и увеличение падения напряжения на резисторе 7, часть которого поступает к вторичному прибору 6. Сигнал детектора имеет форму пика, высота или площадь которого несут информацию о концентрации горючего вещества в анализируемом газе.
Работоспособность предлагаемого термохимического детектора была проверена при использовании пеллисторов типа ТТЧЭ-2УХЛ4 и фотодиодов типа ФД-265.
Преимуществами предлагаемого технического решения являются:
- простота конструкции;
- генераторный выходной сигнал;
- возможность проверки перед началом каждого измерения начального уровня сигнала газоанализатора.
Предлагаемый термохимический газоанализатор может быть реализован на базе стандартных пеллисторов и инфракрасных фотодиодов, а также распространенной электроизмерительной аппаратуры.
Термохимический газоанализатор может найти применение в системах контроля взрывоопасных концентраций на промышленных объектах.