|
| |
|
Слаботочка Книги ВыхоН газа  В схему измери,-тельного моста. Рис. 8.1. Принципиальная электрическая схема приемника термомагиитного газоанализатора речной перемычкой из стеклянной трубки. На поперечной трубке расположены нагрегза-тельные обмотки (спирали) /? j и /?2 из топкой платиновой проволоки Обе эти обмотки включены в схему моста постоянною тока и нагреваются от источника G до температуры 200-250 "С. Одна из обмоток расположена между полюсами постоянного магнита При отсутствии кисл<)рода в анализируемой тазовой смеси давление на обоих концах измерительной трубки одинаково и потока газа через нее нет. Температура, а спедовательно, и сопроiивление секций спирали одинаковы. На выхо.че мостовой схемы напряжение отсутавует При появлении в анализируемой смеси кислорода смесь становгися нарама! питнои н под действием Mai нитного поля втя1 и-вается в поперечную трубку. В трубке пор-дия i аза нагревается, частичЕЮ теряет свои ггарамагнитныс свойства и выталкивается из магнитною поля более холодным парама!-ГГИТ1ГЫМ газом. В pe3yj[btaTe згого в трубке возникает непрерывный поток газа, iranpaa-лснный в сторону падения напряженности магнитнот о тЮля. Скорость потока зависнг от ттрот1ен1ною содержания кислорода в смеси. Этот поток носит название термомат ни гной конвекции и вызывае i и зменение температуры секций спирали, что приводит к разбалансу мосговой схемы. Разбаланс, измеряемый TfpHoopo.M ИП, является мерой концентрации кислорода в анализируемой смеси. Выхолной сшнал измерителытой схемы с Выход газа  Рис. 8.2. Схема приемной камеры термомагнитного газоанализатора с внешней коррекцией  рис 8.3. Схема измерительной камеры газо- aHajTH3aTopoB тина МН: ) - чунстннтегтытый jtcmcht; 2 - матннтныс полюсы, 3 - матннтный шунт для проверки нуля прибора KOjTbHCBOH камерой зависит от наютона трубки, температуры анализируемою таза и атмосферного давления. В приборах с кольцевой камерой обычно стабшшзнруются: iCMTieparypa анализируемого газа и внутреннего объема корпуса датчика с точностью до ±0,5 "С; напряжение тока иигания измерительною моста; расход анализируемого газа через да! чик. Для уменьшения влияния изменения ат-мосферною лaвJтeния на показания прибора в некотор.1Х модификациях приборов уюл HaKJTOna измерительной трубки датчика выбирается с таким расчетом, чюбы поток термомагнитной конвекции компснсирова.1ся по-i оком тепловой конвекции при конценiрациях кислорода, соответствующих середине или 2/3 тпкалы. На рис. 8.2 изображена измерительная камера с внешней коррекцией. В кор- пусе / расположены два чувстви i ел ьн ы х элемента 5 (платиновая проволока, намотанная на слюдяную пластину), однн нз которых находится вблизи полюса постоянною магнита 6. Для симметрии теплоотдачи второй чувствительный элемент расположен вблизи немагнитною экрана - ложного полюса 3. 1 еометрически подобного полюсу постоянного магнита 6. Регулировка симметрии тен.юотдачи к корпусу осуществляется с помощью теплового корректора 2. Экран 4 защищает термоэлементы от прямого газового тююка. На рис. 8.3 показана измерительная камера газоанализатора типа МН. Конструктивно измерительная камера представляет собой торизонтальный цилиндрический канал, в нижней части которого вдоль образующей цилиндра между полюсами постоянного магнита, создающими неоднородное магнитное поле, располагается чувствительный элемент (спираль из платиновой проволоки, вплавленной в стеклянный капилляр) Эта С11нра.1ь используется одновременно в качестве нагретого тела и чувствительного элемента. Анализируемый газ попадает в камеру путем диффузии через окно в верхней части канала. Вследствие воздействия на частицы кислорода неоднородного магнитною поля и нагрева газа в камере создаются потоки газа. В этой измерительной камере поток термомагнитной конвекции совпадает по направлению с потоком теп-jmBOH конвекции. Описанные камеры монтируют в узлы с общей магнитной системой, состоящие из  четырех камер. Эти измерительные камеры обеспечивают более высокую чувстbhtcjtii-ность, чем кольцевые камеры, и имеют хорошую линейность в начальном участке градуировочной характеристики (до 30% кислорода по объему в смеси). Зависимость показаний газоанализаторов с этими камерами От наклона ттрибора резко уменьшается необходимость установки прибора по уровню отпадает. Зависимость показатшй от атмосферного дав-чения тоже уменыпается Однако влияние неизмеряемг-тх компонентов на выходной сигнал более значителыю, чем в ко.тьттевых камерах. В измеритС-тьной камере (рис 8.4) тюток термомагнитной конвекции направлен под углом 90° к тепловой конвекции. Камера состоит из двух чувствите-тьных з.1теменгон, расположенных вблизи магнитных и ложных полюсов. Анализируемый газ поступает в камеру через зазоры между полюсами. Наличие ложното полюса обеспечивает тепловую симметрию чувствительных элементов камеры. Геометрия рабочего пространства измерительной камеры выполнена таким образом, что между чувствительными элементами, расположенными под магнитными и ложными полюсами, возможен перенос тепла. Описанная камера обеспечивает высокую чувствительность измерения (до 20 мВ/% объема О2), устраняет влияние соеiава и концентрации неизмеряемых компонентов и давления анализируемого газа на показания прибора, малочувствительна к наклону прибора до 20-25°.  "Г "Ж Вход газа. Рис- 8.4. Схема измерительной камеры с взаимно перпендикулярными направлениями потоков термомагчитной и тепловой конвекции: / - чувствительные элемент ы; 2 - мат нитные полюсы: 3 - ложные полюсы При концентрациях кислорода, близких к 100 %, чувствительность всех указанных измерительных камер уменьшается примерно па порядок, поэтому в i ачоаншшэаторах, ггредназначенных juifl измерения больших концентраций кислорода, измерит ельные камеры устанавливают в таком положении, при котором термомагнитная конвекция направлена сверху вниз навстречу потоку тепловой конвекции. Благодаря э г ому чувствительность измерения в области больших концентраций значительно возрастает. Для определения содержания кислорода в многокомпонентных газовьгх смесях используют компенсационно-мостовые схемы. Примененный в них принцип электрической компенсации позволяет компенсиро-на г ь вл ияние неизмеряемых компонентов тазовой смеси путем ввода в измерительную схему электрических сигналов, зависящих от содержания неизмеряемых компонентов. На рис. 8.5 представлена компенсационная мостовая схема перемешюго тока, сосюящая из двух неуравновешенных мосюв: сравнительного ) и рабочею /7 ЧувсВИ1ельные элементы /?2. 5 и R(, размещаются в ячейках корпуса приемной камеры датчика. Одна пара ячеек \Ri, R2) сообщае г ся с воздухом, через другую (Kj, Кб) Проходит анализируемая газовая смесь Чувствительные элементы Ri, Ru находятся в поле постояннот о ма1нита. Чувствительные злеменгы R и расположены в зоне ложных магнитных полюсов. Резисторы R, Л4, R7, Rs - манганиновые. При изменении концентрации кислорода в анализируемой газовой смеси соотвегствен-но изменяется напряжение в измерительной диаюнали моста 7/, равновесие схемы нару-тпается и на вход усилителя ЭУ иодаекя напряжение. Реверсивный двигатель РД, подключенный к выходу усилителя, перемещает подвижный контакт регулируемого перс~мен-ното резистора R до тех пор, пока измерительная мостовая схема не придет в равновесное состояние. С подвижным контактом регулируемо! о резистора связана стрелка рет истрирующего прибора, градуированного в процентах содержания кислорода. На рис. 8.6 представлена компенсационная мостовая схема с компенсацией темтте-ратуры окружающей среды. Пoc.leJЮвaтeьнo с рабочим 7 и сравнительным U мостами вк.т ючены дополнительные мосты ill, предназначенные для компенсации погрешноси, возникающей при изменении темттерагурьт окружающей среды njTe4aMH рабочего и сравнительного мостов служат чувстви тельные э.темен ты 1-4, представляюттт,ие собой запаян[1ые в с\екло спирали из платиновой проволоки, нагреваемые электрическим током. Чувствительные элементы 1 и 2 рабочет о моста омываются ана;тизируемым газом. Чувстви-TCJTbHbie элементы сравнительного моста находятся в закрытых амт1улах. Ампулы с чувстви TejTbHbiMи элементами 3 заполнены смесью, содержащей 50% воздуха норма.ть-ного состава и 50 % двуокиси ут лероута, ампулы с чувс i ви т ельными элементами 4 затюлненьт воздухом нормального состава Чувствительные элементы, включенные в противоположные плечи рабочего моста, находятся в неоднородном магнитном поле. Влияние HaKJTOHOB при установке приборов на [тодвижньтх объектах устраняется двон1Юй Воздух  Рис. 8.5. Компенсационная мостовая схема 1теременного тока 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 [75] 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 |