ЭЛЕКТРЕТНЫЙ ГАЗОАНАЛИЗАТОР

Полезная модель относится к измерительной технике, а именно, к средствам определения состава бинарных газовых сред.
В настоящее время известен акустический детектор для газов и паров (RU 33822 U1, 10.11.2003), характеризующийся тем, что он содержит отрезок трубы, в стенку которой вмонтирован штуцер, а также содержит миниатюрный электретный микрофон.
Задачей и техническим результатом полезной модели является расширение арсенала средств для контроля состава бинарных газовых сред.
Поставленная задача и технический результат достигается тем, что электретный анализатор содержит отрезок металлической трубки, в стенку которой вмонтирован штуцер. К одному из торцев трубки прикреплена металлическая гибкая мембрана, поверхность которой, обращенная во внутреннюю полость трубки, покрыта слоем электрета. На другом торце трубки, на изоляторе, установлен металлический дисковый электрод, поверхность которого параллельна поверхности металлической мембраны. Гибкая мембрана и электрод подключены к электронному усилителю, выход которого соединен с вольтметром. Газоанализатор содержит электроакустический преобразователь, вход которого подключен к выходу генератора электрических гармонических колебаний, а выход через звуковод подключен к штуцеру.
Такая конструкция обеспечивает возможность определения состава бинарных газовых сред за счет создания гармонических незатухающих колебаний мембраны, покрытой слоем электрета, относительно неподвижного электрода, возбуждаемых электроакустическим преобразователем, и измерения амплитуды этих колебаний, которые изменяются при изменении массы газа, присоединенной к внешней поверхности металлической мембраны.
Схема электретного газоанализатора показана на фиг. 1.
Электретный газоанализатор содержит отрезок металлической трубки 1, в стенку 2 которой вмонтирован штуцер 3, причем к одному из торцев трубки 1 прикреплена металлическая гибкая мембрана 4, поверхность 5 которой, обращенная во внутреннюю полость 6 трубки 1, покрыта слоем электрета 7. На другом торце трубки 1, на изоляторе 8, установлен металлический дисковый электрод 9, поверхность которого параллельна поверхности металлической мембраны 4, при этом металлическая гибкая мембрана 4 и электрод 9 подключены к электронному усилителю 10, выход которого соединен с вольтметром 11. Кроме того, газоанализатор содержит электроакустический преобразователь 12, вход которого подключен к выходу генератора 13 электрических гармонических колебаний, а выход 14 через звуковод 15 подключен к штуцеру 3.
Электретный газоанализатор работает следующим образом.
С выхода генератора 13 электрических гармонических колебаний к электроакустическому преобразователю 12 поступает электрический сигнал, который преобразуется последним в звуковые колебания. Эти колебания по звуководу 15 поступают во внутреннюю полость 6 трубки 1 и под действием этих колебаний мембрана 4, а вместе с ней слой электрета 7, совершают периодические колебания, что вызывает гармонические электрические колебания напряжения между мембраной 4 и электродом 9. Эти колебания поступают на вход электронного усилителя 10, усиливаются и воспринимаются вольтметром 11. Таким образом, формируется начальный уровень сигнала на выходе газоанализатора. Этот уровень сигнала соответствует поступлению к мембране 4 некоторого газа постоянного состава, например, воздуха. Когда к мембране 4 поступает смесь воздуха с каким-нибудь другим газом, например, газом, имеющим большую плотность, амплитуда колебаний мембраны 4 уменьшается, так как увеличивается масса, присоединенного к мембране 4 газа, что вызывает уменьшение амплитуды колебаний напряжения на выходе электретного газоанализатора. Изменение амплитуды колебаний, таким образом, служит мерой плотности газовой среды, поступающей к мембране 4. При уменьшении плотности газа, поступающей к мембране 4, амплитуда колебаний увеличивается, так как уменьшается присоединенная к ней масса газа.
Экспериментальная проверка работы электретного газоанализатора осуществлялась с использованием электретного микрофона типа МКЭ-3 и малогабаритного телефона типа ТМ-2 А. Помимо названных элементов также использовались: электронный усилитель переменного тока типа У4-29, генератор электрических колебаний типа Г3-118, частота колебаний которого варьировалась в диапазоне 2-5 кГц.
В результате проведенных исследований установлено, что чувствительность измерения концентрации, с помощью электретного газоанализатора, составляет 0,7 мВ/%об.
Преимущество предполагаемого технического решения:
простота конструкции;
низкая стоимость.
Предложенный электретный газоанализатор может быть реализован на базе стандартных электретного микрофона и телефона, а также распространенных и дешевых средств электронной техники.
Описанный в заявке электретный газоанализатор, способный измерять состав бинарных газовых сред, может найти применение в промышленном контроле концентрации диоксида углерода, а также в контроле этого параметра в замкнутых пространствах авиационной, космической технике, в подводных лодках, а также в медицине.