SU754357A1 - Устройство для стабилизации коэффициента передачи газоаналитического измерительного канала 1 - Google Patents

Description

Изобретение относится к аналитическому приборостроению, а именно, к системам автостабилизации коэффициентов передачи измерительных каналов газоаналитических комплексов и может быть использованов различной аппаратуре для анализа газов сложных многокомпонентных смесей возникающих в ходе различных технологических процессов.

Известно устройство для стабилизации коэффициента передачи измерительного канала, где периодически проводят калибровку поверочными газовыми смесями [1].

Однако, этот способ недостаточно точен.

Наиболее-близким по технической сущности к изобретению является устройство для стабилизации коэффициента передачи газоаналитического измерительного канала, содержащее последовательно соединенные элементы пробоподготовки, первичный измерительный преобразователь, устройство обработки информации, блок разделения, который своим первым выходом соединен с выходным прибором, а вторым — с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом преобразователя тестового газового сигнала в электрический,

2

вход преобразователя соединен с выходом газового генератора£1].

Недостатком данного устройства является низкая точность измерения.

Целью изобретения является повышение

₅ точности измерений.

Цель достигается тем, что выход газового генератора соединен со входом первого элемента пробоподготовки.

На чертеже приведена блок-схема устройства.

10 Устройство содержит элементы пробоподготовки 1, 2 и 3, первичный измерительный преобразователь (ПИП) 4, устройство 5 обработки информации (УОИ), блок 6 разделения, выходной прибор 7, газовый генератор 8, пневматический клапан 9, преоб¹ разователь 10 тестового газового сигнала в электрический (ПТГСЭ), блок 11 сравнения.

Работу устройства рассматривают в двух режимах: до введения тестового газового

20 сигнала и при его введении.

Анализируемая газовая смесь, содержащая газовый компонент, на который настроен ПИП 4, с искомой концентрацией χ, (ί)

поступает на первый элемент 1 пробопод754357

готовки, на выходе этого элемента получают сигнал ΚνΧι(ΐ), где Κι — коэффициент передачи первого элемента пробоподготовки. Его наличие обусловлено тем, что при прохождении по этому элементу, физико-химическое свойство газа (магнетизм, оптическая плотность, теплопроводность и т. д.), на котором строится ПИП 4, изменяются, т. е. оно отличается от того, что было в месте взятия пробы.

На выходе второго и третьего элемента пробоподготовки получают соответственно сигналы вида КгКг'Х ι(4), и Κι*Κζ·Κ3·Χ <(ί), где Ка и Кз — коэффициенты передачи второго и третьего элементов пробоподготовки, их наличие обусловленно теми же причинами, что и Κι.

Таким образом, на вход ПИП 4 поступает газовый компонент с концентрацией не X ι(4), которая имеется в месте отбора пробы (и именно эту концентрацию необходимо измерять), а КгКг-Кз-Х ι(4), т. е. уже имеется погрешность информационного сигнала, обусловленную нарушением представительности газовой пробы элементами пробоподготовки.

Сигнал КгКг-Кз-х ι(ί) проходит на ПИП 4 и далее на УОИ 5, на выходах которых имеют соответственно сигналы = = КгКг’Кз’Кл'Х-Ц!) и Υ г = К г К г· К з^-К л К5*х ι (4), где Кл и К з — коэффициенты передач ПИП 4 и УОИ 5.

Далее сигнал Υ _г= К {КгК^КчКз'хЛИ проходит через блок 6 разделения и регистрируется выходным прибором 7.

Фактически ПИП 4 измеряет концентрацию не ту, которая была в месте отбора пробы х ι(ί), а ту, которая была у него на входе, т. е. К.КгКз-хДО- Анализируя сигнал. Υζ = К,-КгКз*КхК₅-Х1 (4) делают вывод, что для того, чтобы устранить погрешность, вызванную элементами пробоподготовки, необходимо чтобы КгКа'Кз—»1.

Для выполнения этого условия от газового генератора 8 периодически через пневматический клапан 9 вводятся на вход первого элемента пробоподготовки дозы чистого газа (однородные с анализируемым компонентом, форма газовых импульсов может быть коллоколообразной, прямоугольной и т. д.), концентрация которых Δχ. по отношению к анализируемой смеси изменяется по закону ί(4).

Таким образом, в результате введения теста (газового импульса) на входе первого элемента пробоподготовки имеют концентрации х, (4) + ДхД (1). Пройдя через все узлы измерительного канала на выходе УОИ 5 получают сигнал вида

Υζ= КгКг'Кз'КтКз'Х. (ί) + ΚΐΚζΚτ • Κ4·Κ₅·Δχιί(4) = Υ'ζ+ Υ"ζ

Υζ= К,·ΚίΚ₄·Κ*·Κ₅·χ< (4)

Υ’ΐ = ΚνΚζ'ΚνΚνΕί-Δχ,Ι (4)

Газовый тест Δχ< ί (4) с выхода газового генератора поступает также на преобразователь 10 тестового газового сигнала в

электрический (для этой цели можно использовать пневматические преобразователи). Коэффициент передачи К_е этого преобразователя выбирается равным ΚχΚί,··· т. е. Ке =

= К4К5, на выходе получают электрический сигнал Υ з = К β Δχ ι ί (4). Сигнал Υ г = Υ г + + Ύ / с выхода УОИ 5 поступает на блок 6 разделения, где происходит разделение информационной постоянной составляющей Υΐ (которая далее идет на выходной прибор) и переменной, обусловленной введением газового теста составляющей Υ г,

Сигнал Υ ί = К гК ζ’Κ э'К 4‘К 5‘ΔΧι ί (4) поступает на первый вход блока 11 сравнения, на второй вход которого поступает сигнал Υ = К& Δ ιί(4) с выхода ПТГСЭ 10. Эти сигналы не равны, и блок сравнения выдаст сигнал на управляющий вход УОИ 5 (в состав УОИ входит усилитель с управляемым коэффициентом усиления) с целью изменения его коэффициента передачи до значения)

К = _Κί__

^1X5 κ<·κ_Λ·κ,

В момент равенства КгКг'Кз'К<К5 = Ке блок 11 сравнения перестанет воздействовать на управляющий вход УОИ 5.

Таким образом, наличие в основном измерительном канале коэффициентов передачи Кь Кг. Кз будет скорректировано соответствующим изменением коэффициента передачи Кь УОИ 5. Информационный сигнал Υ г, регистрируемый выходным прибором 7, примет вид

Уг = К,-Кг-Кз-Кл-К₅ Х4 (4)

или γ'ί= К|КгКзКх-_кД^х,(4)

Предложенная структура введения газового теста позволяет устранить влияние элементов пробоподготовки и тем самым повысить точность измерений. Кроме того, так как газовый тест проходит по ПИП 4, то изменение коэффициента передачи ПИП 4 К + от неселективности также будет скомпенсировано соответствующим изменением коэффициента передачи К5·

Преобразователь 10 тестового газового сигнала в электрический принимается за опорный калибровочный элемент, так как на него воздействует только чистая газовая среда, а не смесь анализируемых компонентов, как в основном измерительном канале, и поэтому его метрологические характеристики выше. Предварительный выбор коэффициента передачи Ке ПТГСЭ, равного произведению всех коэффициентов передач элементов основного измерительного канала, исключая элементы пробоподготовки (т. е. Ке = К+’Кз), позволяет вести такую автонастройку общего коэффициента передачи измерительного канала, которая устраняет влияние дестабилизирующих коэффициентов передач элементов пробоподготовки.

754357

На чертеже приведено три элемента пробоподготовки.

Обычно же их число достигает 8—10. Устройство при этом работает аналогичным образом, т. е. К корректируется до значения

_π κμ^-,-ит.д. 5

Предлагаемое устройство позволяет отказаться от вычисления сложных передаточных функций элементов прОбоподготовки для того, чтобы их учесть (т. е. повысить точность измерений) в выходной измерительной информации. ю

Предлагаемое устройство позволяет вести непрерывную и автоматическую стабилизацию коэффициента передачи измерительного канала и тем самым повышать точность измерений.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Устройство для стабилизации коэффициента передачи газоаналитического изме- 20

   рительного канала, содержащее последовавательно соединенные элементы пробоподготовки, первичный измерительный преобразователь, устройство обработки информации, блок разделения, который своим первым выходом соединен с выходным прибором, а вторым — с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом преобразователя тестового газового сигнала в электрический, вход преобразователя соединен с выходом газового генератора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности анализа, выход газового генератора соединен со входом первого элемента пробоподготовки.