Методы измерений в газоанализаторах для контроля ДВК — RTECO

Методы измерений в газоанализаторах для контроля ДВК — RTECO Анемометр

На что ещё обратить внимание при выборе?

Помимо типа сенсора, обращайте внимание на другие характеристики:

  • функциональные возможности: в продаже имеются индикаторы, течеискатели, газосигнализаторы и газоанализаторы;
  • конструкцию: стационарные или портативные;
  • назначение и количество каналов измерения.

Термохимические сенсоры (термокаталитические) для газоанализаторов: цена, описание, купить

В данном подразделе нашего каталога представлены термохимические (термокаталитические) датчики – один из основных типов газочувствительных сенсоров.
Принцип работы термохимических (термокаталитических) сенсоров основан на прямой зависимости тепловыделения, создаваемого при окислении проверяемого газа, от величины массовой концентрации этого газа.
Преимуществом термохимических первичных преобразователей (датчиков газа) по сравнению с другими сенсорами является, как правило, наличие взрывонепроницаемой оболочки и высокое быстродействие.

Используется в: ИДК-95.х, ИМ-93, СКГГ-1, ФП11.1, ФП11.2, ФП11.2К, ФП21, ФП22, ФП33, ФСТ-03, ФСТ-03В, ФСТ-03М
Термокаталитический датчик (сенсор) ГС-1Ex арт. 23119 (мягкие выводы) предназначен для преобразования величины концентрации метана (CH4), пропана (C3H8) или взрывоопасных газов (Ex) в величину токового сигнала, пропорциональную содержанию горючих газов и паров нефтепродуктов в воздухе детектируемой области.
Используется в: ИДК-95.х, ИМ-93, СКГГ-1, ФП11.1, ФП11.2, ФП11.2К, ФП21, ФП22, ФП33, ФСТ-03, ФСТ-03В, ФСТ-03М, ФСТ-04
Датчик (сенсор) термокаталитический ГС-1Ex арт. 23120 (жёсткие выводы) предназначен для преобразования величины содержания горючих газов и паров нефтепродуктов в величину постоянного токового сигнала, пропорциональную массовой концентрации измеряемого компонента (CH4, C3H8, Ex) в воздухе анализируемой области.

Гальванический

Принцип работы схож с функционированием обычного АКБ. Конструкция включает катод и анод, которые помещены в электролит. К внешней стороне катода фиксируется мембрана. При прохождении сквозь нее кислород окисляется на аноде и восстанавливается на катоде.

Область применения

Применяется для определения микроконцентраций газов в воздушной смеси.

Преимущества

Простота эксплуатации, увеличенный срок службы по сравнению с электрохимическим, автономная работа и независимость от условий внешней среды.

Недостатки

Для гальванического газоанализатора необходимо подбирать электроды таким образом, чтобы при отсутствии кислорода проявления электродных процессов была минимальной.

Датчики газа с раздвоением личности – primepell

Пеллисторы появились ещё в 1960 году, и с тех пор, практически не изменяясь конструктивно, служат в качестве чувствительных элементов в датчиках различных газов. Пеллисторы недороги, однако из-за своей недолговечности и невозможности работать в бескислородной среде они проигрывают современным инфракрасным датчикам. Бывает так, что оборудование с пеллисторами заменить нельзя, и в то же время хочется пользоваться современными, более эффективными решениями. В такой ситуации помогут инфракрасные датчики газа PrimePell компании Clairair, которые умеют прикидываться пеллисторами.

Пеллистор устроен очень просто. Платиновая проволочка, свёрнутая в спираль, запечатывается в керамический материал, например, из оксида алюминия, а поверх него наносится вещество-катализатор. При работе пеллистор нагревается проходящим через него током до температуры более 400 °C. Смесь газа и кислорода, проходя сквозь мембрану корпуса датчика, реагирует с катализатором, чья температура ещё более повышается. Изменения температуры влияют на сопротивление платиновой проволоки. Для того, чтобы показания термокаталитического датчика не зависели от окружающей температуры, в его состав входят два пеллистора – измерительный и опорный, изолированный от окружающей среды. Пеллисторы включаются в цепь измерительного моста (рис. 1), изменение концентрации газа фиксируется как разница их сопротивлений.

Столь несложная конструкция влечёт за собой существенные недостатки. Химический катализатор со временем истощается, и чувствительность датчика снижается. Для реакции катализа необходим кислород, поэтому при его отсутствии показания сильно занижаются. Наконец, термокаталитический датчик может быть «отравлен» некоторыми веществами.

Принцип работы инфракрасных датчиков газа (NDIR – Non-dispercive Infrared) основан на измерении поглощения ИК-излучения определённых длин волн в измеряемом газе. Интересно, что первые исследования методов ИК-анализа газов проводились ещё в 30-х годах ХХ века в рамках секретных программ создания систем ночного видения под эгидой Министерства обороны США. Основные элементы датчиков – узкополосные ИК-фильтры – были рассекречены только в 50-х годах. Спустя 10 лет появился первый коммерческий ИК-измеритель уровня углекислого газа, применявшийся в медицине и не отличавшийся ни высокой точностью, ни стабильностью. Появившиеся позднее приборы, в которых сравнивались поглощения ИК-излучения в исследуемом и эталонном газах, были гораздо точнее.

Современные двухсенсорные NDIR-датчики газа работают быстро, нечувствительны к внешним воздействиям и долговечны. По сравнению с устаревшими термокаталитическими все преимущества на их стороне. Однако замену термокаталитических датчиков на NDIR можно сравнить с заменой ламп в усилителе на транзисторы: без переделки всей схемы это не имеет смысла. На помощь приходят современные цифровые технологии, которые иной раз позволяют сделать почти невозможное. Компания Clairair предлагает цифровые NDIR-датчики серии PrimePell (рис. 2), которые могут работать в цепях пеллисторных анализаторов.

Основа датчиков PrimePell – запатентованный ИК-сенсор и микропроцессор на основе ядра ARM v7, который выполняет всю работу по управлению сенсором, вычислению концентрации газа, вывода её в аналоговом и цифровом форматах, а также отслеживанию внутренних неисправностей и сбоев питания. В зависимости от режима работы изменяются диапазон выходных напряжений датчика и функции аналоговых выводов. Информация может быть получена и через последовательный порт UART или I2C, с его же помощью выполняется настройка режима работы. Датчик PrimePell может заменить термокаталитический сенсор без вмешательства в схему газоанализатора при условии подходящего напряжения питания.

Характеристики датчиков Clairair PrimePell:

  • напряжение питания: 3–5 В;
  • ток потребления: 280 мВт (тип.);
  • выходное напряжение: 0.4–2 В (обычный режим), 0–100 мВ (пеллисторный режим со средней точкой);
  • время отклика: менее 30 с;
  • время разогрева: до начала работы – менее 60 с, до выхода на заявленные характеристики – менее 3 мин;
  • диапазоны измерений: 0–100% от предела воспламеняемости метана или углеводородов, 0–100% объёма метана;
  • минимальное разрешение: менее 2% от диапазона измерения;
  • повторяемость нулевой точки: ±1% от диапазона измерения;
  • формат цифрового вывода данных: 8 бит данных, один стоп-бит, без бита чётности;
  • скорость обмена данными: 9600, 38400 (по умолчанию), 19200 Бод;
  • среднее время наработки на отказ: более 5 лет;
  • виброустойчивость: соответствует EN61779-1;
  • масса: 18 г;
  • диапазон рабочих температур: –30…55 °С;
  • диапазон рабочего давления: 700–1300 гПа;
  • относительная влажность: до 95% без конденсата.
Про анемометры:  моргает кнопка газа на переключателе газового оборудования автомобиля

О компании

Компания Clairair (Великобритания) была основана в 2006 году как независимый поставщик датчиков и сенсорных технологий для производителей электроники всего мира. Девиз компании – «Предлагать независимые, профессиональные и инновационные решения в области сенсорных технологий». Головной офис компании находится в живописном городке Литл Бракстед, графство Эссекс, в 40 минутах езды от Лондона.

Посмотреть подробные характеристики датчиков газа

Интерферометрический

Газоанализатор измеряет коэффициент рефракции газа. Конструкция включает источник света и оптическую систему. Свет, который зеркало делит на 2 луча, движется разными маршрутами. Световые потоки сходятся в одной точке и образуют картину интерференции на светочувствительном датчике. Сенсор фиксирует разницу в коэффициенте рефракции и на выходе демонстрирует концентрацию газа.

Область применения

Интерферометрические газоанализаторы применяются для определения концентрации горючих газов, углекислого и элегаза.

Преимущества

Высокая точность, линейность и наличие механизма коррекции, который защищает от влияния изменений параметров окружающей среды.

Недостатки

Сильная подверженность влиянию температуры – на это нужно обращать внимание при эксплуатации прибора.

Инфракрасный

Функционирование оптического, или инфракрасного, анализатора основано на том, что газы поглощают инфракрасные лучи определенного спектра. Датчик состоит из источника инфракрасного света, сенсора, оптического фильтра и измерительной ячейки. Газ поступает в ячейку и поглощает ИК-свет, датчик реагирует на изменение концентрации поступающего света и выдает результат.

Область применения

Используется для контроля довзрывоопасных концентраций газов и паров.

Преимущества

Обеспечивает быстрый отклик и устойчивость к сложным условиям среды.

Недостатки

Основной недостаток заключается в определении только одного компонента газовоздушной смеси.

Пиролитический

За основу взят процесс пиролиза газа, в результате которого образуются оксиды – их количество фиксирует датчик. Он включает нагреватель с кварцевой трубкой и сенсор для частиц с двумя камерами.

Область применения

Применяется для контроля ПДК газов с высокой токсичностью.

Преимущества

Надежный, долговечный прибор, демонстрирует высокую точность в любых внешних условиях.

Недостатки

Полупроводниковый

Состоит из спирали и проводника с металлоксидным напылением. Именно полупроводник реагирует на наличие газовоздушной смеси: он окисляется, в результате электрическое сопротивление уменьшается и преобразуется в концентрацию.

Область применения

Подходит для измерения сверхнизких концентраций газов, характеризуется селективностью, устойчивостью к отравлению.

Преимущества

Главное преимущество – в возможности измерения сверхнизких концентраций газов, которые не получится зафиксировать другими сенсорами. Также они устойчивы к отравлениям, характеризуются долговременной стабильностью.

Недостатки

Значимый недостаток – в низкой селективности. Полупроводниковый газоанализатор “сбивают” оксид углерода и пары углеводородов гораздо больше, чем, к примеру, электрохимический сенсор

Способ измерения концентрации горючих газов и паров в воздухе термокаталитическим сенсором диффузионного типа

Изобретение относится к способу измерения концентрации горючих газов и паров в воздухе, основанному на использовании термокаталитических сенсоров пелисторного типа, может использоваться в газоаналитической аппаратуре на предприятиях горнодобывающей, газовой, нефтяной, нефтеперерабатывающей, химической и других отраслях промышленности. Способ измерения концентраций горючих газов и паров в воздухе термокаталитическим сенсором диффузионного типа включает циклический режим работы сенсора с двухступенчатым импульсным питанием с заданными амплитудами напряжения, длительностью импульсов напряжения и паузами между ними. При этом первую ступень двухступенчатого импульса напряжения формируют путем кратковременной подачи напряжения на сенсор, в 2-2,5 раза превышающего номинальное рабочее напряжение сенсора, и длительностью, ограниченной моментом достижения сенсором температуры, на 15-20% превышающей ее номинальное рабочее значение. Измерение концентраций горючих газов производят в период переходного процесса охлаждения сенсора и выполняют путем измерения разницы выходных сигналов напряжений в двух строго фиксированных по времени точках в начале и конце переходного процесса охлаждения. Технический результат заключается в сокращении длительности и мощности нагревно-измерительного импульса тока при циклическом режиме работы термокаталитического сенсора, что снижает время контакта с реагирующими веществами и способствует повышению стойкости каталитически активной поверхности к отравлению каталитическими «ядами» и снижению блокирования этой поверхности отложениями кокса-углерода, образующегося в процессе окисления углеводородов и серосодержащих горючих составляющих. 1 з. п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к способу измерения концентрации горючих газов и паров в воздухе, основанному на использовании термокаталитических сенсоров пелисторного типа, может использоваться в газоаналитических портативных приборах, стационарной газоаналитической аппаратуре, автоматизированных системах контроля и измерения горючих газов и паров в воздухе на предприятиях горнодобывающей, газовой, нефтяной, нефтеперерабатывающей, химической и других отраслях промышленности, а также в энергетике, коммунальном хозяйстве и транспорте.

Термокаталитический принцип газового анализа широко распространен в практике газоанализостроения, общее количество ежегодно выпускаемых термокаталитических газоанализаторов и газосигнализаторов фирмами промышленно развитых стран исчисляется сотнями тысяч штук.

Основными достоинствами, определившими широкое применение термокаталитических сенсоров для контроля горючих газов и паров в воздухе являются: простота принципиальных и конструкторских решений как первичных преобразователей (чувствительных элементов), так и сенсора в целом; высокий выходной сигнал; небольшие массогабаритные параметры датчика; способность реагировать только на горючие газы и пары, отсутствие перекрестной чувствительности по отношению ко всем другим негорючим газам, что очень ценно для эксплозиметрии; сравнительно малое потребление электрической энергии, исключающее проблемы с обеспечением искробезопасности электрических цепей; диффузионный подвод анализируемой газовой смеси, не требующей применения побудителей; простой способ взрывозащиты и защиты от влияния пыли и скорости воздушных потоков с помощью металлокерамических газообменных фильтров.

В практике применения термокаталитических сенсоров используют статические (стационарные) и динамические режимы работы. Предполагаемое изобретение относится к классу термокаталитических сенсоров, работающих в динамическом режиме. Измерения выходного сигнала при работе в этом режиме производят циклически. Длительность каждого цикла включает: продолжительность (время) импульса тока для нагрева чувствительных элементов до рабочей температуры, продолжительность процесса измерения выходного сигнала и длительность паузы, обусловленной требованиями к допустимой инерционности (времени отклика).

Известен способ измерения (аналог), относящийся к динамическим методам измерения с использованием моста Уитстона, который раскрыт в устройстве для измерения содержания горючего газа (см. напр. а.с. СССР N 1627960, МПК G01N 25/00, опубл. 15.02.1991).

В этом способе о содержании горючего газа, например метана, судят не но абсолютному значению сигнала моста Уитстона, а по разности сигналов, снимаемых в двух разнесенных по времени точках кривой переходного процесса выгорания (беспламенного) окисления метана внутри реакционной камеры сенсора. Эта разность пропорциональна абсолютному содержанию довзрывных концентраций метана в воздухе. Для формирования переходного процесса используют диффузионную головку сенсора с пониженной проницаемостью пористой газообменной стенки, а рабочий чувствительный элемент – с производительностью, превышающей величину диффузионного потока, ограниченного проницаемостью газообменной стенки. Переходный процесс выгорания метана формируют путем периодического включения моста на определенный период времени, в течение которого чувствительные элементы сенсора прогреваются до рабочей температуры, а снятие информации о концентрации метана производят в начальной стадии диффузионной релаксации после окончания периода прогрева. Затем, по завершению процедуры снятия информации, цикл сразу прерывают и очередной цикл возобновляют после паузы, в течение которой в реакционной камере устанавливается концентрационное равновесие с анализируемой окружающей средой.

Про анемометры:  Характеристики Intel Pentium Dual T3200 Merom, цена, тест, конкуренты

По сравнению со статическим методом динамический метод позволяет избавиться от аддитивной погрешности, обусловленной дрейфом нулевых показаний моста и сократить энергопотребление за счет циклического питания.

Недостаток в том, что хотя всякое циклическое питание само является энергосберегающим, но в аналоге длительность импульса и соответственно потребляемый ток и рассеиваемая мощность не оптимизированы по минимуму потребления, что особенно важно при наметившейся тенденции к переходу от проводных систем мониторинга взрывоопасных и токсичных газов к беспроводным с использованием автономных источников питания и передачей информации по радиоканалу.

Известен другой способ измерения концентрации горючих газов и паров в воздухе (прототип), относящийся к динамическому методу измерения и включающий циклический режим работы сенсора с двухступенчатым импульсным питанием с заданными амплитудой напряжения, длительностью импульсов напряжения и паузами между ними (см. напр. патент США 6346420, Нац. Кл. 422/94, опубл. 2002).

В отличие от аналога в прототипе используется только один рабочий чувствительный элемент, что позволило уменьшить объем реакционной камеры, а диффузионный доступ в реакционную камеру ограничить калиброванным отверстием. Для исключения зависимости выходного сигнала от проницаемости пористой газообменной стенки доступ в реакционную камеру осуществляют не непосредственно из анализируемой среды, а через буферное пространство между газообменным фильтром и реакционной камерой, объем которого выбирают достаточным, чтобы концентрация горючей составляющей в нем в течение одного цикла не изменялась. В этом случае изменение сопротивления газообменной стенки никак не сказывается.

Указанные отличия являются достоинствами способа по сравнению с аналогом.

Одним из недостатков, так же как аналога, является относительно высокое энергопотребление в импульсе, не удовлетворяющее условиям энергосбережения, требующегося в беспроводных системах мониторинга взрывоопасных и токсичных газов.

Другой недостаток в том, что если в смеси горючих газов имеется легковоспламеняющийся газ, например водород, то он не будет измеряться и в этом случае необходимо изменять длительность и амплитуду импульса напряжения и точки отбора показаний, т.е. практически делать последовательно два цикла измерений, один для водорода, другой для всех других горючих газов, что удлиняет вдвое процесс измерений.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования известного способа для сокращении длительности и мощности нагревно-измерительного импульса напряжения при циклическом режиме работы термокаталитического сенсора в энергонезависимых беспроводных сенсорных сетях для систем промышленной безопасности экологического мониторинга, что снижает время контакта с реагирующими веществами и способствует повышению стойкости каталитически активной поверхности к отравлению каталитическими «ядами» и снижению блокирования этой поверхности отложениями кокса-углерода, образующегося в процессе окисления углеводородов и серосодержащих горючих составляющих.

Поставленная задача решается тем, что в способе измерения концентраций горючих газов и паров в воздухе термокаталитическим сенсором диффузионного типа, включающий циклический режим работы сенсора с двухступенчатым импульсным питанием с заданными амплитудой напряжения, длительностью импульсов напряжения и паузами между ними, первую ступень двухступенчатого импульса напряжения формируют путем кратковременной подачи напряжения на сенсор, в 2-2,5 раза превышающего номинальное рабочее напряжение сенсора, и длительностью, ограниченной моментом достижения сенсором температуры, на 15-20% превышающей ее номинальное рабочее значение, а измерение концентраций горючих газов могут производить в период переходного процесса охлаждения сенсора и выполнять путем измерения разницы выходных сигналов напряжений в двух строго фиксированных по времени точках в начале и конце переходного процесса охлаждении.

Поскольку первую ступень двухступенчатого импульса напряжения формируют путем кратковременной подачи напряжения на сенсор, в 2-2,5 раза превышающего номинальное рабочее напряжение сенсора, и длительностью, ограниченной моментом достижения сенсором температуры, на 15-20% превышающей ее номинальное рабочее значение, а измерение концентраций горючих газов могут производить в период переходного процесса охлаждения сенсора и выполнять путем измерения разницы выходных сигналов напряжений в двух строго фиксированных по времени точках в начале и конце переходного процесса охлаждения, обеспечивается сокращение длительности и мощности нагревно-измерительного импульса тока при циклическом режиме работы термокаталитического сенсора в энергонезависимых беспроводных сенсорных сетях для систем промышленной безопасности экологического мониторинга, что снижает время контакта с реагирующими веществами и способствует повышению стойкости каталитически активной поверхности к отравлению каталитическими «ядами» и снижению блокирования этой поверхности отложениями кокса-углерода, образующегося в процессе окисления углеводородов и серосодержащих горючих составляющих.

Сущность изобретения поясняется следующими графическими материалами.

Фиг. 1. Блок-схема стенда, на котором проводилась экспериментальная оценка способа.

Фиг. 2. Формы импульса и их длительность для предлагаемого способа (1, 2) и для прототипа (3).

Фиг. 3. Форма кривой охлаждения ЧЭ при:

Кривая А – 0% СН4;

Кривая Б – 1,01 % CH4;

Кривая В – 2,5% СН4.

Фиг. 4. Зависимость величины выходного сигнала от концентраций СН4 (кривая Г) и градировочная кривая, построенная по точкам, соответствующим испытанным концентрациям (кривая Д).

Стенд (фиг. 1), на котором проводилась экспериментальная оценка способа, состоит из реакционной камеры 1, чувствительного элемента сенсора 2, газообменного фильтра 3 из пористой металлокерамики, генератора импульсов 4, блока измерения и представления информации 5, микроконтроллера 6 и источника питания 7.

Осуществление изобретения

Оценка и осуществление предложенного способа производились на стенде, функциональная схема которого представлена на фиг. 1.

Функции формирования точных по длительности и амплитуде импульсов тока, организации синхронизации процессов, выполняет микропроцессор блока 6 с 10-разрядным цифро-аналоговым преобразователем (ЦАП) и 12-разрядным аналого-цифровым преобразователем (АЦП). Так как сигнал ЦАП микроконтроллера имеет малую мощность (существует ограничение по протекающему через него току), окончательное формирование импульсов с требуемым значением тока и напряжения происходит в блоке генератора импульсов, который обладает высокоскоростными характеристиками, позволяющими не искажать временные и амплитудные границы импульса тока и напряжения.

Первая ступень двухступенчатого импульса напряжения нагревает чувствительный элемент 2 до температуры, примерно на 100°C превышающей рабочую (420°C), вторая ступень двухступенчатого импульса напряжения, меньшая по амплитуде, обеспечивает снижение температуры до его рабочего значения.

Переход с первой ступени на вторую формирует тепловой переходный процесс промежуточного остывания чувствительного элемента, с которого и снимается измерительная информация. Контроль за температурой чувствительного элемента сенсора 2, требующий измерения тока и напряжения на чувствительном элементе осуществляется блоком 5. Дифференциальный сигнал, пропорциональный концентрации горючих составляющих, формируется также в блоке 5 как разница показаний в двух фиксированных по времени точках теплового переходного процесса остывания чувствительного элемента.

Про анемометры:  Датчик утечки газа для дома: разновидности, установка, эксплуатация

Полученный аналоговый сигнал переводится в цифровую форму с помощью АЦП микропроцессора блока 6, после чего сравнивается с параметрами переходного процесса, снятыми на чистом воздухе. Электропитание всех электронных блоков и чувствительного элемента обеспечивает блок 7.

Испытания предлагаемого способа и подтверждение правильности его основных положений, проводившиеся на описанном стенде, дали следующие результаты.

Сначала были выбраны параметры импульсов нагревающего напряжения и тока, пауз, через которые импульсы повторяются, и цикла в целом. В образце использовался промышленно выпускаемый чувствительный элемент с нагревателем в виде спирали из платинового микропровода d=10 микрометров, носителем из γ-Al2O3, платина-палладиевым каталитически активным покрытием, с определяющим размером тела чувствительного элемента, равным 0,3 мм.

Выбор вышеуказанных параметров проводился в среде чистого воздуха. Для данного типа чувствительного элемента получены следующие параметры: стабилизированное напряжение питания первой половины импульса – 3,6 В, длительность импульса – 80 мс; стабилизированное напряжение второй половины импульса – 1,4 В, длительность второй половины импульса – 120 мс; полная длительность импульса – 200 мс; минимальная длительность паузы, достаточная для остывания чувствительного элемента до температуры окружающей среды <1 с.

На фиг. 2 представлены формы импульса напряжения и их длительность для предлагаемого способа (1, 2) и для прототипа (3).

Следующий этап осуществления способа – выбор участка кривой теплового переходного процесса для снятия информации о концентрации горючего газа (метана) в воздухе.

В основу метода определения концентрации горючей составляющей положено явление торможения процесса остывания чувствительного элемента в зависимости от количества выделяемого тепла химической реакции, пропорционального концентрации горючей составляющей.

На фиг. 3 представлен характер торможения теплоотвода на участке переходного процесса от 100 до 200 мс. Кривая А отражает процесс остывания чувствительного элемента при 0% СН4. Кривая Б характеризует остывание при 1,01% СН4 и кривая В – при 2,5% СН4. Экспериментально установлено, что наибольшая разница в темпе остывания наблюдается в начальной стадии переходного процесса, для выбранного чувствительного элемента в диапазоне 100-200 мс.

Для оценки зависимости теплоотвода во всем диапазоне измерений от 0 до 2,5% об. дол. СН4 были измерены сигналы по теплоотдаче для ряда концентраций СН4 % об. дол.: 0%; 0,17%; 0,45%; 1,01%; 1,5%; 2,5%. Зависимость величины сигнала от концентрации СН4 представлена на фиг. 4 (кривая Г), где градировочная кривая построенная по точкам, соответствующим испытанным концентрациям, незначительно отличается от линейной зависимости (кривая Д).

Потребление электроэнергии чувствительным элементом, выпускаемым НТЦ ИГД и используемым в испытаниях по проверке предлагаемого способа, определялось при стабилизированном напряжении на каждой из ступеней и составляло на 1-й ступени при изменении тока за 80 мс с 0,3 А до 0,07 А ~ 0,014 А⋅с, на 2-й ступени при изменении тока за 100 мс с 0,07 А до 0,05 А ~ 0,006 А⋅с.

Таким образом, проведенные испытания подтверждают эффективность предлагаемого способа для использования в энергонезависимых беспроводных сенсорных сетях и подтвердили достижение сокращения длительности и мощности нагревно-измерительного импульса тока при циклическом режиме работы термокаталитического сенсора в энергонезависимых беспроводных сенсорных сетях для систем промышленной безопасности экологического мониторинга, что снижает время контакта с реагирующими веществами и способствует повышению стойкости каталитически активной поверхности к отравлению каталитическими «ядами» и снижению блокирования этой поверхности отложениями кокса-углерода, образующегося в процессе окисления углеводородов и серосодержащих горючих составляющих.

1. Способ измерения концентраций горючих газов и паров в воздухе термокаталитическим сенсором диффузионного типа, включающий циклический режим работы сенсора с двухступенчатым импульсным питанием с заданными амплитудами напряжения, длительностью импульсов напряжения и паузами между ними, отличающийся тем, что первую ступень двухступенчатого импульса напряжения формируют путем кратковременной подачи на сенсор напряжения, в 2-2,5 раза превышающего номинальное рабочее напряжение сенсора, и длительностью, ограниченной моментом достижения сенсором температуры, на 15-20% превышающей ее номинальное рабочее значение.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что измерение концентраций горючих газов производят в период переходного процесса охлаждения сенсора и выполняют путем измерения разницы выходных сигналов напряжений в двух строго фиксированных по времени точках в начале и конце переходного процесса охлаждения.

Термокаталитический

Способ работы термокаталитического анализатора строится на контроле тепла. Для этого в конструкцию включена платиновая спираль и катализатор. Когда воздушная смесь с примесью газа вступает в реакцию с катализатором, то температура рабочего элемента увеличивается, что меняет сопротивление спирали.

Область применения

Применяется для контроля довзрывоопасных концентраций газов.

Преимущества

Быстрая реакция, долговечность и устойчивость к изменениям окружающей среды.

Недостатки

Возможны «отравления» испарениями серы, ртути, свинца. Они требовательны к обслуживанию, не подходят для измерения малых концентраций газов.

Термокондуктивный

Работает на основе разницы в теплопроводности. Когда рабочий элемент контактирует с газом, меняется теплопроводность, увеличивается температура. В таких моделях газоанализаторов компенсирующий элемент изолирован от газа. Их можно использовать для анализа негорючих газов, в бескислотной среде.

Область применения

Применяется для измерения больших концентраций газов.

Преимущества

Характеризуется стабильностью показаний и долговечностью. 

Недостатки

Малая избирательная способность относительно исследуемого компонента.

Фотоионизационный

Фотоионизационные анализаторы подходят для контроля низких концентраций газа, так как обладают повышенной чувствительностью. При попадании в сенсор газ ионизируется посредством УФ света, в результате образуется ток, пропорциональный значению концентрации.

Область применения

Приборы оптимальны для летучих органических соединений, подходят для обнаружения  различных веществ.

Преимущества

Широкий спектр определяемых веществ, возможность фиксации низких концентраций.

Недостатки

Недостатком некоторых моделей является риск попадания частиц пыли в ионизационную камеру, что приводит к уменьшению потока излучения и уменьшению чувствительности прибора.

Электрохимический

Датчик работает на основе электролиза. Три электрода помещены в корпус с электролитом, между двумя из них постоянное напряжение. При наличии газа проходит химическая реакция, которая провоцирует выработку тока на рабочем и интегрирующем электродах. Между током и концентрацией газа наблюдается пропорциональная зависимость.

Область применения

Такие модели применяются для контроля ПДК газов.

Преимущества

Характеризуются точностью и отличной воспроизводимостью результатов.

Недостатки

Недостатками можно назвать низкую селективность, крупные габариты, необходимость носить с собой реагенты и блоки.

Оцените статью
Анемометры
Добавить комментарий

Adblock
detector