ГАЗОАНАЛИЗАТОР
GAS ANALYZER

Предлагаемое изобретение относится к области аналитического приборостроения и предназначено для определения концентрации азота в аргоне смеси.
Известно изобретение «Спектральный способ оперативного определения малых концентраций азота и кислорода в газовых смесях с гелием и устройство его осуществления» (Патент на изобретение RU №2232982 МПК G01N 27/62, G01N 21/62, опубл. 20.07.2004). Техническим результатом является обеспечение одновременного измерения малых концентраций азота (20…500 ppm) и кислорода (5…50 ppm) в газовых смесях с гелием 0,2…2,0 атм.
Недостатком этого способа определения малых концентраций азота и кислорода в газовых смесях с гелием является то, что концентрации азота и кислорода вычисляют по формулам, в которые входят коэффициенты, определяемые по калибровочным кривым для данного давления. Определение данных коэффициентов является сложной задачей, об этом говорят их экспериментальные данные, которые имеют большой разброс по погрешностям, также газовая камера не термостабилизирует поток анализируемого газа, что дает дополнительную погрешность измерения концентрации азота и кислорода в зависимости от температуры окружающей среды.
-4
-2
Известна полезная модель «Датчик для измерения концентрации азота в аргоне» (Патент на полезную модель RU №57010 МПК G01N 21/67, опубл. 27.09.2006), в которой для измерения концентрации азота в аргоне используется разряд в термостатируемом потоке анализируемого газа при атмосферном давлении с применением внешнего источника возбуждения высоковольтными импульсами напряжения. Датчик обеспечивает измерение концентрации азота в аргоне в диапазоне от 2⋅10 до 1⋅10% (2…1000 ppm).
Недостатком данного датчика является невозможность уменьшить нижний предел измерений концентрации азота в аргоне, так как в аргоне всех марок, выпускаемых по ГОСТ 10157-79, есть кислород. Наличие кислорода в аргоне уменьшает интенсивность люминесценции азота.
Для удаления кислорода из азотно-аргоновой смеси используется полезная модель «Устройство для измерения концентрации кислорода» (Патент на полезную модель RU №63534 МПК G01N 15/00, опубл. 27.05.2007). Устройство содержит нагреватель, термопару, пробирку из твердого электролита, обладающую при температуре от 950 до 1100 К кислородной проводимостью, и при подключении к электродам, нанесенным на внутреннюю и внешнюю часть пробирки, источника постоянного напряжения, кислород переносится из анализируемого газа в окружающий атмосферный воздух.
Техническим результатом предлагаемого решения является уменьшение нижнего предела измерения концентрации азота в аргоне.
Газоанализатор (см.чертеж) представляет из себя последовательно соединенные друг с другом следующие устройства: «Устройство для измерения концентрации кислорода» (1) с источником постоянного напряжения (2) и «Датчика для измерения концентрации азота в аргоне» (3) с импульсным источником высокого напряжения (4).
-4
Газоанализатор работает следующим образом. Азотно-аргоновая смесь поступает на штуцер ВХОД ГАЗА «Устройства для измерения концентрации кислорода», в котором под воздействием источника постоянного напряжения удаляется кислород из азотно-аргоновой смеси, далее очищенная от кислорода азотно-аргоновая смесь поступает в «Датчик для измерения концентрации азота в аргоне», где под воздействием импульсного высокого напряжения возникает электрический разряд в анализируемом газе, который через штуцер ВЫХОД ГАЗА свободно сбрасывается в окружающую атмосферу. Ввиду отсутствия кислорода в азотно-аргоновой смеси интенсивность излучения молекулярной полосы азота, возбуждаемого электрическим разрядом, будет выше, что позволяет уменьшить нижний предел измерения до 0,2⋅10%.