Меню
Головна
 
Главная arrow Информатика arrow ИЗГОТОВЛЕНИЕ БИОТЕХНИЧЕСКИХ И МЕДИЦИНСКИХ АППАРАТОВ И СИСТЕМ
Посмотреть оригинал

ГАЗОВЫЕ ДАТЧИКИ

Обнаружение различных газов в помещениях или в составе выхлопных газов осуществляется с помощью газовых датчиков. В присутствии определённых газов (например, С02, СО, 02, или Н2) они вырабатывают электрические сигналы, которые специфичны для различных веществ. При этом используются различные физические и химические эффекты, которые будут описаны ниже. Кроме этих простых и надёжных газовых детекторов для более ответственных применений существуют ещё оптические фотометры, превосходящие газовые детекторы по селективности и точности. Правда, они гораздо дороже и сложнее по устройству.

Для простых применений, когда можно обойтись умеренной точностью и селективностью, применяют следующие устройства:

  • — термокондуктометрические ячейки (С02, S02, SF6);
  • — термохимические (каталитические) ячейки (СО, взрывоопасные и горючие газы);
  • — полупроводниковые датчики (спирты, H2S, углеводороды, токсичные газы);
  • — топливные ячейки (кислород).

Термокондуктометрические ячейки

Эти датчики пригодны для обнаружения Н2, С02, S02, а также горючих и взрывоопасных газов. Принцип действия (рис. 11.1) состоит в следующем.

Исследуемая проба газа диффундирует в измерительную камеру, в которой имеется платиновая или никелевая проволочная спираль, нагретая до температуры примерно на 40 °С выше окружающей. Если состав газовой пробы изменится, то изменится также теплоотвод от нагретой спирали к стенкам ячейки. В случае диоксида углерода (СОД при этом происходит повышение температуры спирали, так как теплопроводность С02 незначительна. В случае натекания в ячейку водорода (Н2) спираль охладится вследствие его высокой теплопроводности. Охлаждение или нагрев спирали ведут к изменению её сопротивления, которое сопоставляется в измерительном мосте со вторым эталонным сопротивлением, расположенным в сравнительной камере.

Термокондуктометрическая измерительная ячейка

Рис 11.1. Термокондуктометрическая измерительная ячейка

Сигнал датчика определяется изменением теплопроводности газовой смеси, а поскольку одинаковый тепловой эффект может быть обусловлен смешением разных газов, но в разных количествах, применение датчика ограничено только анализом бинарных смесей заранее известных газов. Для анализа смесей из трёх и более газов данный способ непригоден.

Типичные диапазоны измерения концентрации для некоторых газов приведены в таблице 11.1.

Таблица 11.1

Диапазоны измерения концентрации некоторых газов

Типичный диапазон, %

Минимальный диапазон, %

Диоксид углерода, С02

0...100

0...5

Диоксид серы, S02

0...100

0...5

Водород, Н2

0...100

0...1

Теплопроводность различных газов при разных температурах указана в таблица 11.2. Чем больше различие в теплопроводности двух газов, тем точнее их можно проанализировать. В таблице 11.2 в процентах указана также относительная теплопроводность по сравнению с воздухом (смесь азота с кислородом).

Таблица 11.2

Теплопроводность некоторых газов при О °С и 100 °С

Теплопроводность, X, мкВт • см^К-1

Относительная теплопроводность (%) по сравнению с воздухом

0°С

100 °с

0°С

100 °с

Воздух

241

314

1,000

1,000

Ацетон

97,8

0,406

Окончание табл. 11.2

Теплопроводность, X, мкВт • см-1 К-1

Относительная теплопроводность (%) по сравнению с воздухом

0°С

100 °с

0°С

100 °с

Ацетилен

186

303

0,772

0,965

Этан

183

316

0,759

1,006

Этилен

175

310

0,726

0,987

Окись этилена

(93)

193

(0,390)

0,615

Аммиак

216

332

0,896

1,057

Аргон

164,8

301,4

0,684

0,960

Бензол

(89)

165

(0,370)

0,525

Бутадиен-1,3

(122)

(0,510)

Бутан

135

245

(0,560)

0,780

Хлор

77,8

0,323

Диоксид азота

153

236

0,635

0,752

Фреон 12

82,9

0,344

Гелий

1430

1740

5,934

5,540

Гептан

176

0,561

Гексан

(120)

202

(0,500)

0,643

Диоксид углерода

145

223

0,602

0,710

Оксид углерода

231

304

0,959

0,968

Криптон

87,8

116

0,364

0,369

Метан

303

442

1,257

1,408

Бромистый метил

61,9

0,257

Неон

461

571

1,913

1,818

Пентан

(130)

228

(0,540)

0,726

Пропан

151

272

0,627

0,866

Пропилен

140

581

Кислород

245

318

1,017

1,013

Диоксид серы

86,2

138

0,358

0,439

Азот

240

308

0,996

0,981

Водяной пар

246

0,783

Водород

1710

2110

7,100

6,720

Максимальная разница по сравнению с воздухом получается у гелия и водорода, содержание которых может быть очень хорошо проанализировано термокондуктометрическим методом.

 
Посмотреть оригинал
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Популярные страницы