DE959332C

DE959332C - Arrangement for measuring the deviation of the concentration of gases with a magnetic or electrical dipole moment from a given target value

Info

Publication number: DE959332C
Application number: DES34914A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Helmut Oster
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1953-08-23
Filing date: 1953-08-23
Publication date: 1957-03-07

Description

Anordnung zur Messung der Abweichung der Konzentration von Gasen mit einem magnetischen oder elektrischen Dipolmoment von einem vorgegebenen Sollwert In der Regeltechnik wird die Abweichung der zu regelnden Größe von einer festen Vergleichsgröße (Sollwert) gemessen und entsprechend dieser Abweichung der Regelvorgang gesteuert. Die den Sollwert darstellende Größe wird z. B. vielfach durch eine elektrische Größe dargestellt. Wenn die Meßgröße jedoch, wie z. B. bei der Gasanalyse, von weiteren Parametern (z. B. Druck, Temperatur, Feuchte) abhängt, ist die elektrische Darstellung des Sollwerts nicht mit einfachen Mitteln mcglich. Bei Gasanalysegeräten, die das magnetische oder elektrische Dipolmoment der zu messenden Gase als Grundlage für die Messung ausnutzen, ist es bereits bekannt, als Vergleichsgröße ein Gas mit konstanter, dem Sollwert entsprechender Zusammensetzung zu verwenden. Es besteht jedoch hier die Schwierigkeit, das Vergleichsgas jeweils auf den gewünschten Sollwert einzustellen. So ist es z. B. für die Sauerstoffmessung bzw. -regelung schwierig, eine vom Sauerstoffgehalt der Luft oder vom reinen Sauerstoff abweichende Konzentration für das Vergleichsgas herzustellen. Arrangement for measuring the deviation in the concentration of gases with a magnetic or electrical dipole moment of a given setpoint In the control technology is the deviation of the variable to be controlled from a fixed comparison variable (Setpoint) measured and controlled according to this deviation of the control process. The value representing the setpoint is z. B. in many cases by an electrical variable shown. However, if the measured variable, such as. B. in gas analysis, from others The electrical representation is dependent on parameters (e.g. pressure, temperature, humidity) of the setpoint is not possible with simple means. For gas analyzers that have the magnetic or electrical dipole moment of the gases to be measured as the basis for take advantage of the measurement, it is already known to use a gas with a constant, to use the composition corresponding to the nominal value. However, it exists here the difficulty of setting the reference gas to the desired target value in each case. So it is B. for the oxygen measurement or control difficult, one of the Oxygen content the air or the concentration deviating from pure oxygen for the reference gas to manufacture.

Es.ist bereits ein magnetischer Sauerstoffmesser mit zwei Vergleichskammern und zwei Meßkammern bekannt, dessen Vergleichskammern mit einem konstanten Gas, z. B. Luft, beschickt werden. Diese Anordnung ist deswegen getroffen, um neben dem magnetischen Wind auch die Wärmeleitfähigkeitsänderung bei Anwesenheit von Sauerstoff zu erfassen und hierdurch die Meßempfindlichkeit zu erhöhen. Es ist weiterhin bekannt, bei einem magnetischen Sauerstoffmesser die Krümmung der Kennlinie durch Änderung der magnetischen Feldstärke, beispielsweise mit Hilfe eines magnetischen Nebenschlusses, zu verändern. It is already a magnetic oxygen meter with two comparison chambers and two measuring chambers are known, the comparison chambers with a constant gas, z. B. air, are charged. This arrangement is made in order to be next to the magnetic wind also changes the thermal conductivity in the presence of oxygen to detect and thereby to increase the measurement sensitivity. It is also known in the case of a magnetic oxygen meter, the curvature of the characteristic curve due to change the magnetic field strength, for example with the help of a magnetic shunt, to change.

Diese Maßnahme wird dann angewendet, wenn bei der Umschaltung auf einen anderen Meßbereich eine größere Meßempfindlichkeit erreicht werden soll.This measure is then used when switching to another measuring range a greater measuring sensitivity is to be achieved.

Die Erfindung betrifft dagegen eine Anordnung zur Messung der Abweichung der Konzentration von Gasen von einem vorgegebenen Sollwert, die für die Regeltechnik besonders geeignet ist. Das zu messende Gas wirkt dabei wie bekannt auf den einen Zweig und das Vergleichsgas konstanter Zusammensetzung auf den anderen Zweig einer Widerstandsmeßbrücke im Sinne einer Kühlung von im magnetischen bzw. elektrischen Feld angeordneten temperaturabhängigen Widerständen. In contrast, the invention relates to an arrangement for measuring the deviation the concentration of gases from a given set point required for the control technology is particularly suitable. As is known, the gas to be measured acts on one of them Branch and the reference gas of constant composition on the other branch of one Resistance measuring bridge in the sense of a cooling of the magnetic or electrical Field arranged temperature-dependent resistors.

Gemäß der Erfindung weicht die Konzentration des Vergleichsgases vom vorgegebenen Sollwert ab, und es wird die Stärke des magnetischen bzw. elektrischen Feldes im Kreis des Vergleichsgases oder im Kreis des zu messenden Gases durch an sich bekannte Mittel derart eingestellt, daß der Einfluß des Vergleichsgases auf die Brückenschaltung dem Einfluß eines Gases von der Zusammensetzung des einzuregelnden Sollwertes entspricht. According to the invention, the concentration of the comparison gas is different from the specified setpoint, and it becomes the strength of the magnetic or electrical Field in the circle of the reference gas or in the circle of the gas to be measured known means adjusted so that the influence of the reference gas on the bridge circuit to the influence of a gas on the composition of the to be regulated Corresponds to the setpoint.

Bei Meßgeräten, die das elektrische Dipolmoment von Gasen zur Messung ausnutzen, wird die Spannung an den das elektrische Feld erzeugenden Elektroden im Kreis des Vergleichsgases im Verhältnis zur Elektrodenspannung im Meßgas derart vergrößert bzw. verkleinert, daß die Wirkung des Vergleichsgases auf die Meßbrücke der Wirkung eines Vergleichsgases der Sollwertkonzentration entspricht. Beträgt beispielsweise die Sollwertkonzentration 500/o, so kann man als Vergleichsgas ein Gas mit einer Konzentration von 100 0/o wählen und die Spannung an den Elektroden im Kreis des Vergleichsgases im Verhältnis zur Elektrodenspannung im Meßkreis entsprechend kleiner wählen, so daß die Wirkung des Vergleichsgases auf die Meßbrücke einer Konzentration von 50°/o entspricht. For measuring instruments that measure the electrical dipole moment of gases take advantage of the voltage on the electrodes generating the electric field in the circuit of the reference gas in relation to the electrode voltage in the measurement gas increases or decreases that the effect of the reference gas on the measuring bridge the effect of a reference gas corresponds to the setpoint concentration. Amounts to For example, the setpoint concentration 500 / o can be used as a reference gas Select gas with a concentration of 100 0 / o and the voltage on the electrodes in the circuit of the reference gas in relation to the electrode voltage in the measuring circuit select smaller, so that the effect of the reference gas on the measuring bridge of a concentration of 50 ° / o.

In ähnlicher Weise kann man gemäß der Erfindung die Sollwerteinstellung bei der magnetischen Sauerstoffmessung vornehmen. Als Vergleichsgas wird man hier zweckmäßig Luft wählen, wenn die Sollwertkonzentration 21 o Sauerstoff oder weniger beträgt und reinen Sauerstoff verwenden, falls eine Einstellung des Sollwertes auf eine Konzentration zwischen 21 und I00°/e Sauerstoff gefordert wird. Das Magnetfeld im Kreis des Vergleichsgases wird hierbei je nach dem verlangten Sollwert der Konzentration so weit geschwächt, daß der Einfluß des Vergleichsgases auf die Meßbrücke der entsprechenden Sollwertkonzentration entspricht. In a similar way, according to the invention, one can adjust the setpoint value when measuring magnetic oxygen. As a reference gas one is here It is advisable to choose air if the setpoint concentration is 21 o oxygen or less and use pure oxygen if the setpoint is set to a concentration between 21 and 100 ° / e oxygen is required. The magnetic field in the circuit of the reference gas, the concentration is depending on the required target value weakened so far that the influence of the reference gas on the measuring bridge of the corresponding Corresponds to the setpoint concentration.

An Hand der schematischen Darsteilung in der Zeichnung soll die Anwendung der Erfindung beim magnetischen Sauerstoffmesser als Beispiel noch näher erläutert werden. Von den vier Hitzdrähten I bis 4 der Wheatstoneschen Brücke werden die Drähte I und 2 von dem Meßgas bespült, dessen Konzentration beispielsweise mit Hilfe eines Reglers auf einen vorgegebenen Wert gehalten werden soll. Die Drähte 3 und 4 liegen im Kreis des Vergleichsgases, das eine konstante, technisch einfach realisierbare Konzentration aufweist, und z. B. zweckmäßig aus Luft oder reinem Sauerstoff besteht. Üblicherweise befinden sich die Hitzdrähte I und 4 in einem inhomogenen Magnetfeld, das in der Zeichnung lediglich schematisch an den Stellen 5 und 6 angedeutet ist. Im Beispiel der Zeichnung kann das Magnetfeld, das auf den Hitzdraht 4 einwirkt, durch einen magnetischen Nebenschluß geschwächt werden. Die Einstellung wird so vorgenommen, daß das Anzeigeinstrument in der Meßdiagonalen den- Nullwert anzeigt, wenn die Gaskonzentration im Meßgas dem Sollwert entspricht. The application should be based on the schematic representation in the drawing the invention in the magnetic oxygen meter as an example explained in more detail will. From the four hot wires I to 4 of the Wheatstone Bridge are the wires I and 2 flushed by the measurement gas, the concentration of which, for example, with the help of a Controller should be kept at a specified value. Wires 3 and 4 lie in the circle of the reference gas, which is a constant, technically easy to implement Having concentration, and z. B. expediently consists of air or pure oxygen. Usually the hot wires I and 4 are in an inhomogeneous magnetic field, which is only indicated schematically in the drawing at points 5 and 6. In the example of the drawing, the magnetic field that acts on the hot wire 4, weakened by a magnetic shunt. The setting will be like this made that the display instrument shows the zero value in the measuring diagonal, when the gas concentration in the sample gas corresponds to the target value.

Claims

PATENT CLAIMS: I. Arrangement for measuring the deviation in concentration of gases with a magnetic or electric dipole moment of a given one Setpoint, with the gas to be measured on one branch and the reference gas more constant Composition on the other branch of a resistance measuring bridge in the sense of a Cooling of temperature-dependent ones arranged in the magnetic or electric field Resistances acts and a technically easy to implement for the reference gas Concentration (e.g. gas mixtures present in nature) is selected, thereby characterized in that the concentration of the reference gas from the predetermined target value deviates and the strength of the magnetic or electric field in the circuit of the reference gas or the gas to be measured can be adjusted by means known per se in such a way that that the influence of the reference gas on the bridge circuit corresponds to the influence of a gas of the composition of the setpoint to be measured or regulated.

2. Arrangement for measuring gases with electrical dipole moment according to Claim I, characterized in that the voltage applied to the electric field generating electrodes in the circuit of the reference gas in relation to the electrode voltage in the circle of the gas to be measured so enlarged or scaled down is that the effect of the reference gas on the measuring bridge of the effect of a gas corresponds to the setpoint concentration.

3. Arrangement according to claim I for magnetic oxygen measurement, characterized by the use of air or pure oxygen as reference gas and an adjustable magnetic shunt in the reference gas circuit to weaken the effect of the reference gas on one of the setpoint concentration corresponding value.

Publications considered: German Patent Specifications No. 827 727, 866264, 749 853.