Файл: Кислородные магнитные газоанализаторы (зарубежный обзор)..pdf

?Рис. 29. Принципиальная измери-

'тельная схема датчика газоанали­ затора «ОхутаЬ на широкие диапазоны измерения или пред­ назначенных для измерения малых концентраций кислорода

угом не приходится удалять другие детали или нарушать юстировку прибора.

Чувствительный элемент (рис. 28) — платиновая проволока длиной 90X2=180 мм и диаметром 40 мк согнута в виде шпильки и в месте перегиба натянута на изолирующий ролик, укрепленный на платино-иридиевой пружине. Обе половинки проволоки дистанционированы с помощью сети изоляционных перемычек. -

Такая конструкция устраняет деформацию от нагрева и уве­ личивает вибростойкость длинного чувствительного элемента.

В газоанализаторах этой фирмы применены две газовые схемы использования эффекта термомагнитной конвекции, так как схема, применяемая для измерения небольших концентра­ ций кислорода или для больших диапазонов измерения, стано­ вится нечувствительной при приближении к предельной концент­ рации (шкалы 90—100% 0 2, 95—100% 0 2 и 98—100% 0 2). В по­ следнем случае сильнее сказывается влияние атмосферного дав­ ления и температуры окружающей среды.

Приборы «Oxymat» с широким диапазоном измерения или предназначенные для измерения малых концентраций кислорода. Все четыре ячейки измерительной камеры датчика омываются анализируемым газом [8, 9]. Два чувствительных элемента (рис. 29), расположенных в неоднородном магнитном поле ра­ бочих ячеек, включены в противоположные плечи одинарного измерительного моста.

При прохождении кислородосодержащей смеси через изме-

<рительную камеру в рабочих ячейках наряду с тепловой возни­ кает термомагнитная конвекция. В сравнительных же ячейках возможна только свободная тепловая конвекция.

29

Таким образом, эффект охлаждения чувствительных элемен­ тов сравнительных ячеек постоянен и не зависит от концентра­ ции кислорода в анализируемой смеси. Охлаждение же чувстви­ тельных элементов рабочих ячеек обусловлено результирующим конвективным потоком, равным разности противоположно на­ правленных потоков термомагнитной и свободной тепловой кон­ векции (см. рис. 27). Изменение сопротивления чувствительных элементов рабочих ячеек по отношению к сопротивлению эле­ ментов сравнительных ячеек, вызывающее разбаланс измери­ тельного моста, является мерой концентрации кислорода в ана­ лизируемой смеси.

Компенсация влияния изменения температуры окружающей среды на показания прибора достигается включением в измери­ тельную диагональ моста термисторов, увеличивающих чувстви­ тельность прибора пропорционально повышению температуры окружающей среды (рис. 30). Однако температура в месте уста­ новки датчика не должна быть выше +40°, так как компенсация предусмотрена лишь в пределах от 20 до 40°.

Компенсация влияния изменений атмосферного давления (в зависимости от высоты места установки прибора над уровнем моря) осуществляется подрегулировкой показаний путем вклю­ чения в измерительную схему датчика дополнительных сопро­ тивлений. Для этого необходимо переключить зажимы на пане­ ли, встроенной в корпус датчика (см. рис. 25). Зажимы соот­ ветствуют определенной высоте установки прибора над уровнем моря (см. табл. 3).

Приборы градуируются при давлении 746 мм рт. ст. По дан-- ным фирмы [8] величина изменения показаний при изменении высоты места установки не превышает + 1,25% от измеряемой концентрации кислорода (при условии переключения зажимов на панели). Изменение атмосферного давления в месте установки прибора на ± 7 мм рт. ст. вызывает изменение показаний на ±0,7% от измеряемой концентрации кислорода.

Рис. 30. Принципиальная схема электрической термо­ компенсации газоанализа­ тора «Oxymat» (фирма

Siemens & Halske) с широ­ ким диапазоном измерения или предназначенных для измерения малых концен­ траций кислорода

30

Наличие в приборе четырех симметричных и геометрически подобных измерительных ячеек обеспечивает независимость по­ казаний прибора от его положения. Наклон датчика на 20° в любом направлении не вызывает изменения показаний при­ бора [9].

Расход газа через датчик от 0,5 до 2,0 л/мин, оптимальный расход 1 — 1,5 л/мин, при таком расходе время установления 95% показания при изменении концентрации составляет 25—27 сек.

В табл. 4 [8] указано время начала реагирования и запазды­ вания датчика газоанализатора, а также транспортное запазды­ вание на каждый метр газопровода в зависимости от расхода газовой смеси.

31

Рис. 31. Принципиальная схема датчика газоанализа­ тора «Oxymat» со шкалой

90—100% 0 2 (фирма Sie­ mens & Halske)

тельной камеры; I, 4 — чувст­

вительные элементы рабочих ячеек обеих камер, расположен ные в магнитном поле

с безнулевыми шкалами для измерения этих же концентраций кислорода. Основная погрешность газоанализатора для всех шкал, начинающихся с нуля, не превышает +2,5% от верхнего предела измерения [9].

Газоанализатор «Oxymat» со шкалой 90—100% объемных кислорода для анализа чистоты кислорода. Изменение газовой схемы обусловлено применением сравнительного газа [4]. Пода­ ча газа осуществляется двумя отдельными потоками, и четырех­ блочный датчик оказывается разделенным по газовому потоку на две камеры — рабочую и сравнительную (рис. 31), каждая из которых состоит из двух ячеек — магнитной и немагнитной.

Газовая смесь подается в датчик двумя независимыми пото­ ками: анализируемый газ поступает в рабочую камеру, сравни­ тельный— в сравнительную. Каждый поток омывает два смеж­ ных чувствительных элемента, примыкающих к одной точке питания измерительного моста. В магнитном поле находятся чувствительные элементы, расположенные симметрично относи­ тельно диагонали моста (см. рис. 31).

Анализируемый кислородосодержащий газ протекает по ка­ налу над двумя левыми ячейками блока (см. рис. 26) и через прорези в канале, перекрытые мелкой сеткой с диаметром отвер­ стий 3 мм, диффундирует внутрь рабочих ячеек. Пра.вая поло­ вина блока выполнена аналогично левой, и по ней течет срав­ нительный газ.

Электрическая схема прибора состоит из датчика, вторич­ ного прибора и блока питания (рис. 32).

Датчик собран по схеме моста Уитстона, плечами которого являются чувствительные элементы, расположенные в ячейках измерительных камер. Чувствительные элементы, находящиеся

32