SU1376027A1

SU1376027A1 - Thermomechanical gas analyser

Info

Publication number: SU1376027A1
Application number: SU843810057A
Authority: SU
Inventors: Юрий Сергеевич Мальцев
Original assignee: Омский Завод Электрических Точных Приборов "Электроточприбор"
Priority date: 1984-11-10
Filing date: 1984-11-10
Publication date: 1988-02-23

Abstract

Изобретение относитс к аналитическому приборостроению и может быть использовано при разработке и изготовлении индикаторов-анализаторов содержани горючих газов. Целью изобретени вл етс повышение чувствительности измерени . В прозрачном корпусе расположен термокаталитический чувствительный элемент (ЧЭ). 43 выполнен с переменным по его длине электрическим сопротивлением и покрыт термоиндикатором. Вдоль 43 расположена шкала. При сгорании на поверхности нагреваемого 43 горючих газов в зависимости от концентрации горючего газа точка изменени цвета термоиндикатора перемещаетс вдоль шкалы. 4 ил.The invention relates to analytical instrumentation and can be used in the design and manufacture of indicator-analyzers of the content of combustible gases. The aim of the invention is to increase the measurement sensitivity. A thermocatalytic sensing element (SE) is located in a transparent case. 43 is made with a variable electric resistance along its length and is covered with a heat indicator. Along 43 is a scale. When burning on the surface of heated 43 combustible gases, depending on the concentration of combustible gas, the point of change in the color of the thermal indicator moves along the scale. 4 il.

Description

со with

О5O5

дd

чh

Изобретение относитс к аналити- ческому приборостроению и может быть использовано при разработке и изготовлении индикаторов-анализаторов содержани горючих газов.The invention relates to analytical instrumentation and can be used in the design and manufacture of indicator-analyzers of the content of combustible gases.

Цель изобретени - повышение,чувствительности измерени .The purpose of the invention is to increase the measurement sensitivity.

На фиг,1 показана схема газоанализатора с чувствительным элементом в виде нат нутого по пр мой линии проводника с измен ющимс по длине электрическим сопротивлением; на фиг.2 - чувствительный элемент, вариант выполнени ; на фиг,3 - схема газоанализатора с чувствительным элементом в виде р да плоских резисторов; на фиг.4 - схема газоанализатора с источником питани в виде управл емого источника тока.Fig. 1 shows a diagram of a gas analyzer with a sensitive element in the form of a conductor stretched along a straight line with a varying electrical resistance; Fig. 2 shows a sensitive element, an embodiment; Fig. 3 is a diagram of a gas analyzer with a sensitive element in the form of a series of flat resistors; Fig. 4 is a diagram of a gas analyzer with a power source in the form of a controlled current source.

Газоанализатор содержит оптически прозрачную измерительную камеру, выполненную, в виде стекл нного баллона 1 с патрубками 2 и 3 дл ввода и вывода анализируемого газа, термокаталитический чувствительный элемент 4 с токовводами 5 и 6, а также визуальный измеритель температуры термокаталитической реакции на чувствительном элементе, выполненный в виде отсчетного устройства 7, снабженного расположенной вдоль чувстви- тельцого элемента 4 шкалой из рисок 8 с оцифрованными отметками 9.The gas analyzer contains an optically transparent measuring chamber, made in the form of a glass cylinder 1 with nozzles 2 and 3 for input and output of the analyzed gas, a thermocatalytic sensing element 4 with current leads 5 and 6, as well as a visual temperature meter of the thermocatalytic reaction on the sensing element, made in as a reading device 7, provided with a scale of scratches 8 along the sensing element 4 with digitized marks 9.

Чувствительный элемент 4 изготовлен в виде металлической нити или полоски, выполненной в виде клина, так, что его сечение (и электрическое сопротивление) измен етс линейно в функции длины чувствительного элемента. Чувствительный элемент 4 покрыт катализатором 10. Кроме того на поверхность чувствительного элемента 4 со стороны отсчетного уст- -- ройства нанесен термоиндикатор 11 в виде полоски, выт нутой вдоль чувствительного элемента.The sensing element 4 is made in the form of a metallic filament or a strip made in the form of a wedge, so that its cross section (and electrical resistance) varies linearly as a function of the length of the sensing element. The sensing element 4 is covered with a catalyst 10. In addition, a thermal indicator 11 in the form of a strip stretched along the sensitive element is applied to the surface of the sensing element 4 on the side of the reading device.

В качестве катализатора служит материал чувствительного элемента, либо чувствительный элемент дополнительно покрыт активирующим слоем катализатора 10. В качестве такого сло используют окислы различных металлов либо платину в дисперсном состо нии. As a catalyst, a material of a sensitive element serves, or the sensitive element is additionally coated with an activating layer of catalyst 10. As such a layer, oxides of various metals or platinum in a dispersed state are used.

в качестве термоиндикатора 11 используют один из известных индикаторов , например обратимый термоиндикатор с критической (пороговой)as the heat indicator 11 use one of the known indicators, for example a reversible heat indicator with a critical (threshold)

температурой контрастного цветового перехода в пределах температуры нагрева чувствительного элемента 4. Кроме того, можно использовать гистерезисный термоиндикатор, обладающий свойством измен ть цвет при достижении некоторой пороговой температуры и оставатьс в таком сос- то нии-длительное врем независимо от изменени температуры.the temperature of the contrast color transition within the heating temperature of the sensing element 4. In addition, you can use a hysteresis temperature indicator that has the property to change color when a certain threshold temperature is reached and remain in this state for a long time regardless of the temperature change.

Отсчетное устройство 7 с рисками 8 и оцифрованными отметками 9 может быть нанесено на внешнюю поверхность баллона 1 вдоль чувствительного элемента 4. Токовводы 5 и 6 выполн ют в виде металлических проводников, впа нных в корпус баллона 1, Чувствительный элемент 4 может быть выполнен на подложке Т2 в виде отдельных резисторов 13, Каждый резистор 13 выполнен методом напылени в виде полоски. Все резисторы 13 отличаютс друг от друга величиной сопротивлени , что достигаетс выполнением резисторов путем напылени различной толщины или ширины. Резисторы 13 проводниками 14 соединены последовательно и электрически под- соединены к токовводам. Резисторы покрыты термоиндикатором и. катализатором , р дом с ними нанесены отметки 9. Подложка 12, выполненна из диэлектрического материала, зак- реплена в корпусе с помощью проводников 15, соедин ющих чувствительный элемент с токовводами. При необходимости может быть предусмотрено дополнительное крепление подложки . 12 к корпусу 1. Источник 16 питани может быть выполнен в виде управл емого источника тока, содержащего операционный усилитель 17 и термокомпенсационный элемент 18 (термис- тор или терморезистор), включенный в цепь управлени источника тока. К клеммам 19 подключаетс стабилизированный источник напр жени питани . Элемент 4 подключен в выходную цепь управл емого источника тока (к клеммам 20).A readout device 7 with risks 8 and digitized marks 9 can be deposited on the outer surface of cylinder 1 along sensing element 4. Current leads 5 and 6 are made in the form of metal conductors sunk into cylinder body 1. Sensitive element 4 can be made on substrate T2 in the form of individual resistors 13. Each resistor 13 is made by spraying in the form of a strip. All resistors 13 differ from each other in their resistance value, which is achieved by making the resistors by spraying different thicknesses or widths. The resistors 13 are connected by conductors 14 in series and electrically connected to the current leads. Resistors are covered with a heat indicator and. marks 9 are deposited by the catalyst next to them. Substrate 12, made of a dielectric material, is fixed in the housing with the help of conductors 15 connecting the sensing element with current leads. If necessary, may be provided for additional mounting substrate. 12 to housing 1. Power supply 16 can be made in the form of a controlled current source containing an operational amplifier 17 and a temperature compensating element 18 (a thermistor or a thermistor) connected to the control circuit of the current source. A stabilized voltage supply is connected to terminals 19. Element 4 is connected to the output circuit of a controlled current source (to terminals 20).

Газоанализатор работает следующим образом.The gas analyzer operates as follows.

Чувствительный элемент 4 с помощью , токовводов 5 и 6 подключаетс к источнику питани , например стабилизатору тока. Протекание тока по чувствительному элементу 4 приводит к его разогреву, причем вследствиеThe sensing element 4 is connected by means of current leads 5 and 6 to a power source, for example a current stabilizer. The flow of current through the sensitive element 4 leads to its heating, and due to

переменного сечени элемента 4 (переменного вдоль шкалы электрического сопротивлени ) температура чувствительного элемента 4 также измен етс вдоль его длины, причем поскольку Электрическое сопротивление чувствительного элемента в точках, соответствующих начальным отметкам шкалы отсчетного устройства 7 максимально и уменьшаетс вдоль шкалы, то и температура чувствительного элемента имеет максимальное значение в точке, соответствующей начальной отметке шкалы отсчетного устройства, и мини- мальное значение в точке, соответствующей конечному значению шкалы отсчетного устройства 7.The variable section of the element 4 (variable along the electrical resistance scale) the temperature of the sensing element 4 also varies along its length, and since the electrical resistance of the sensitive element at the points corresponding to the initial marks of the scale of the reading device 7 is maximum and decreases along the scale, the temperature of the sensitive element has the maximum value at the point corresponding to the initial mark of the reading device scale, and the minimum value at the point corresponding to the final value of the scale reading device 7.

Если установить такое значение тока через чувствительный элемент 4, при котором при концентрации анализируемого газа, соответствующей первому (начальному) делению шкалы отсчетного устройства 7, температура чувствительного элемента в этой точке равна критическому (пороговому) значению температуры термоиндикатора 11, нанесенного на чувствительный элемент, то во всех точках чувствительного элемента, лежащих правее первой отметки шкалы отсчетного устройства , температура ниже порогового значени . Поэтому цветова граница, отдел юща темную часть термоиндикатора от светлой части, располагаетс на чувствительном элементе напIf you set the current through the sensitive element 4, at which when the concentration of the analyzed gas corresponding to the first (initial) scale division of the reading device 7, the temperature of the sensitive element at this point is equal to the critical (threshold) temperature value of the thermal indicator 11 deposited on the sensitive element, at all points of the sensing element lying to the right of the first mark of the reading device scale, the temperature is below the threshold value. Therefore, the color boundary separating the dark part of the thermal indicator from the light part is located on the sensitive element

00

5 five

00

5five

00

5five

ротив первой отметки шкалы отсчетного устройства7.The tune of the first mark of the reading device scale7.

При изменении концентрации газа цветова граница перемещаетс по чувствительному элементу 4 вдоль шкалы отсчетного устройства 7 до некоторой точки шкалы, соответствующей новому значению концентрации. При дальнейшем изменении концентрации газа в измерительной камере цветова граница также перемещаетс , т.е. по положению границы цветовых зон термоиндикатора относительно шкалы отсчетного устройства можно определить значение концентрации анализируемого газа.When the gas concentration changes, the color boundary moves along the sensitive element 4 along the scale of the reading device 7 to a certain point on the scale corresponding to the new concentration value. With a further change in the concentration of gas in the measuring chamber, the color boundary also moves, i.e. by the position of the boundary of the color zones of the thermal indicator relative to the scale of the reading device, it is possible to determine the concentration of the analyzed gas.

Claims

Claims.

A thermochemical gas analyzer containing an optically transparent chamber in which a thermocatalytic sensing element is placed, included in the measuring circuit, a visual temperature meter of the thermocatalytic reaction on the sensing element, so that, in order to increase the measurement sensitivity , the sensing element is made with a variable electric resistance along its length} 1 is covered with a thermal indicator, and the temperature meter is equipped with a scale placed along the sensitive element NTA.

fiv.1

ПШ11 11Щ

Fig.Z

Phage. 2

10 d 10 y / h 10 3 L L. J .. I ..JL