способ юстировки газоанализатора с сорбционным чувствительным элементом

Формула изобретения

Способ юстировки газоанализатора с сорбционным чувствительным элементом, например сорбционно-частотного гигрометра, заключающийся в том, что чувствительный элемент помещают в анализируемую газовую среду, определяют действительную концентрацию измеряемого компонента другим методом и выставляют действительную концентрацию измеряемого компонента в соответствии с этой концентрацией, отличающийся тем, что чувствительный элемент нагревают на определенную разность температур от номинальной рабочей температуры, например, путем увеличения подводимого к элементу напряжения, фиксируют изменение выходного сигнала за счет нагрева элемента, по величине которого определяют действительную концентрацию, используя функциональную зависимость между изменением выходного сигнала за счет нагрева элемента на указанную разность температур и концентрацией измеряемого компонента.

Описание изобретения к патенту

Способ относится к области аналитического приборостроения и может быть использовано для юстировки газоанализаторов с сорбционными чувствительными элементами, сорбционная способность которых зависит от температуры, например, сорбционно-частотных гигрометров.

Известны способы юстировки газоанализаторов, в том числе гигрометров, основанные на определении действительной концентрации измеряемого компонента другим методом, например путем создания газовых смесей с эталонным содержанием измеряемого компонента или сличения показаний юстируемого прибора с образцовым.

Сущность одного из известных способов юстировки гигрометров заключается в том, что газ пропускают через насыщающее устройство-увлажнитель специальной установки при температуре t₁ и затем через рабочую камеру с датчиком гигрометра при температуре t ₂ (t₂>t₁ ). Определяют действительную влажность по отношению давлений водяного пара при температуре t₁ и t ₂ и выставляют показания гигрометра в соответствии с этой влажностью (Разин В.М., Ткаченко М.Ф. "Установка для градуировки гигрометров" Об. "Измерение влажности твердых материалов и газов" ЦИНТИЭЛЕКТРОПРОМ, 1960).

Основным недостатком известного способа является сложность и длительность процесса юстировки в условиях эксплуатации.

Целью предлагаемого способа является упрощение юстировки и сокращение длительности юстировки в условиях эксплуатации.

Поставленная цель достигается тем, что юстировку проводят на анализируемом газе, для чего чувствительный элемент газоанализатора помещают в анализируемую среду, определяют действительную концентрацию измеряемого компонента другим методом и выставляют действительную концентрацию измеряемого компонента в соответствии с этой концентрацией, нагревают чувствительный элемент на определенную разность температур от номинальной рабочей температуры, например, путем увеличения подводимого к нему напряжения. Фиксируют изменение выходного сигнала за счет нагрева элемента, по величине которого определяют действительную концентрацию, используя заранее установленную функциональную зависимость между изменением выходного сигнала за счет нагрева элемента на ту же разность температур и концентрацией измеряемого компонента.

При увеличении температуры чувствительного элемента происходит уменьшение выходного сигнала первичного преобразователя вследствие уменьшения массы сорбированного из газовой среды измеряемого компонента, причем уменьшение выходного сигнала находится в функциональной зависимости от концентрации измеряемого компонента. Указанную функциональную зависимость можно определить заранее, нагревая чувствительный элемент на ту же разность температур в средах с известным содержанием измеряемого компонента.

Пример. Пьезосорбционный чувствительный элемент, включенный в схему первичного преобразователя гигрометра, имеет вполне определенную рабочую температуру t₁ за счет подводимого к нему напряжения U. Пусть при температуре чувствительного элемента t₁ показания гигрометра равны ₁. Если увеличить температуру чувствительного элемента на величину t, например, путем увеличения подводимого к нему напряжения, то новые установившиеся показания ₂ будут меньше первоначальных на величину . Уменьшение показаний происходит вследствие уменьшения массы паров воды, сорбированной чувствительным элементом.

Для сорбционно-частотного гигрометра были определены градуировочные характеристики: показания гигрометра в средах с эталонной влажностью при двух фиксированных температурах t₁=+20°С - номинальной рабочей температуре элемента и t ₂=+21°С - температуре элемента при увеличении напряжения, подводимого к нему, на величину U. По этим характеристикам была построена функциональная зависимость между изменением показаний гигрометра за счет нагрева чувствительного элемента на 1°С и относительной влажностью (см. чертеж).

На чертеже изображена функциональная зависимость между изменением показаний сорбционно-частотного гигрометра за счет нагрева чувствительного элемента с сорбционной пленкой капрона на величину t=t₂-t₁ и относительной влажностью .

Полученная зависимость =f( ) была использована в дальнейшем для юстировки гигрометров на анализируемом газе в процессе эксплуатации.

Юстировка производилась следующим образом:

а) определяли показания гигрометра ₁ при номинальной рабочей температуре чувствительного элемента t₁;

б) повышали температуру элемента на величину t путем увеличения напряжения питания на U;

в) определяли установившиеся показания гигрометра ₂ и определяли изменение показаний гигрометра = ₁- ₂;

г) определяли влажность анализируемой среды по величине , используя зависимость =f( ), показанную на чертеже;

д) понижали температуру элемента до номинального значения;

е) после установления показаний гигрометра выставляли его значение на величину, соответствующую найденной влажности .

При этом было установлено, что точность юстировки составляет ±1%, время юстировки не превышает 15 мин, не требуется специальной установки эталонной влажности. Использование предлагаемого способа юстировки газоанализаторов с сорбционными чувствительным элементами обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества:

а) возможность юстировки на анализируемом газе без применения эталонных газовых смесей:

б) значительное сокращение времени юстировки;

в) снижение затрат на изготовление и постановку потребителю специальных средств юстировки.