close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY4987

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 4987
(13) C1
(19)
7
(51) G 01N 21/01
(12)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ
СОСТАВЛЯЮЩИХ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ ГАЗОВЫХ
СМЕСЕЙ
(21) Номер заявки: a 19990398
(22) 1999.04.27
(46) 2003.03.30
(71) Заявители: Учреждение образования
"Белорусский государственный технологический университет" (BY)
(72) Авторы: Кузьмицкий Иосиф Фелицианович; Оробей Игорь Олегович; Тесевич Александр Петрович; Бакаленко
Владимир Иванович; Шишкин Николай Яковлевич (BY)
(73) Патентообладатели: Учреждение образования "Белорусский государственный технологический университет"
(BY)
BY 4987 C1
(57)
Устройство для измерения концентрации составляющих многокомпонентных газовых
смесей, содержащее тонкопленочный датчик концентрации, соединенный с блоком измерения концентрации, который связан с прецизионным стабилизатором напряжения и аналого-цифровым преобразователем, соединенным с блоком индикации, и блок питания,
отличающееся тем, что тонкопленочный датчик концентрации выполнен с напыленным
на него нагревателем, устройство дополнительно содержит блок управления селективностью датчика и вычислительный блок, соединенные между собой, причем блок управления селективностью датчика соединен с тонкопленочным датчиком концентрации,
прецизионным стабилизатором напряжения и аналого-цифровым преобразователем, который соединен с вычислительным блоком.
Фиг. 1
BY 4987 C1
(56)
SU 1168842 A, 1985.
SU 658458 A, 1979.
GB 2170913 A, 1986.
RU 2076315 C1, 1997.
Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано
в системах автоматического контроля концентрации вредных выбросов в промышленных
газах.
Известен регистратор концентрации газовой смеси, содержащий полупроводниковый
датчик с группой токовых электродов, генератор линейно изменяющегося напряжения,
подключенный к дополнительному электроду для создания сильного поперечного электрического поля и источник питания. Данное устройство обеспечивает избирательный
контроль примесей [1].
Недостатком этого устройства является то, что оно позволяет определять только небольшое число примесей и обладает низкой точностью измерений.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является регистратор концентрации компонентов газовой смеси,
содержащий полупроводниковый датчик, генератор линейно изменяющегося напряжения,
источник питания, а также перестраиваемый по частоте лазер, вход блока управления перестройкой частоты которого подключен к выходу генератора линейно изменяющегося
напряжения [2].
Недостатками этого устройства являются низкое быстродействие и невысокая точность измерений.
Цель изобретения является увеличение диапазона измерения датчика и повышение
точности измерения концентрации составляющих многокомпонентной газовой смеси.
Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения концентрации
многокомпонентных газовых смесей, содержащем тонкопленочный датчик концентрации,
соединенный с блоком измерения концентрации, который связан с прецизионным стабилизатором напряжения и аналого-цифровым преобразователем, соединенным с блоком
индикации, и блок питания, тонкопленочный датчик концентрации выполнен с напыленным на него нагревателем и в устройство дополнительно введены блок управления
селективностью и вычислительный блок, соединенные между собой, причем блок управления селективностью датчика соединен с тонкопленочным датчиком концентрации, прецизионным стабилизатором напряжения и аналого-цифровым преобразователем, который
соединен с вычислительным блоком.
На фигуре изображена функциональная схема устройства для измерения концентрации составляющих многокомпонентных газовых смесей.
Устройство содержит тонкопленочный резистивный датчик концентрации 1 с напыленным на него нагревателем, обладающий избирательной селективностью. Датчик 1 соединен с блоком управления селективностью датчика 2, содержащим регулируемый
источник тока, измерительный канал, регулятор, задающее устройство и сумматор, и блоком измерения концентрации 3, содержащим источник тока и усилитель. Блок управления
селективностью датчика 2 и блок измерения концентрации 3 соединены с прецизионным
стабилизатором напряжения 4 и аналого-цифровым преобразователем 5, который соединен с вычислительным блоком 6 и блоком индикации 7. Вычислительный блок 6 соединен
с блоком управления селективностью датчика 2. Все блоки соединены с блоком питания 8.
Устройство работает следующим образом.
Полупроводниковый датчик 1 обладает избирательной селективностью к различным
газам. Однако селективность датчика к конкретному газу зависит от температуры поверх2
BY 4987 C1
ности датчика, при этом на показания датчика влияют и другие составляющие газовой
смеси, но в меньшей степени. Для измерения концентрации газовой смеси необходимо
снимать показания датчика при различных температурах его поверхности и затем по полученной системе уравнений (коэффициенты системы уравнений определяются на основе
априорной информации и остаются стабильными на протяжении срока службы датчика)
рассчитывать концентрацию компонент газовой смеси. Это достигается путем включения
в схему устройства блока управления селективностью и вычислительного блока.
Информативный сигнал с нагревателя датчика 1 подается на блок управления селективностью датчика 2. Информация о температуре датчика снимается непосредственно с
нагревателя, напыленного на тонкопленочный датчик (сопротивление нагревателя зависит
от его температуры), что увеличивает точность измерений и позволяет упростить конструкцию датчика. Регулирование температуры осуществляется постоянным током, который подается на нагреватель. Измерение температуры (сопротивления платинового
нагревателя) производится на переменном токе, для получения которого в сумматоре блока управления селективностью 2 к постоянному сигналу добавляется переменный тестирующий сигнал. Блок управления селективностью обеспечивает линейное изменение и
выдержку температуры датчика в заданных точках по сигналу, поступающему на задающее устройство с вычислительного блока 6.
Сигнал с тонкопленочного датчика концентрации 1 поступает на блок измерения концентрации 3. Блок 3 обеспечивает преобразование изменения сопротивления датчика в
сигнал постоянного тока. Прецизионный стабилизатор напряжения 4 вырабатывает стабилизированные сигналы, необходимые для работы блоков 2 и 3. С выхода блоков 2 и 3 сигналы поступают на аналого-цифровой преобразователь 5, который преобразует их
цифровую форму. С аналого-цифрового преобразователя сигналы подаются на вычислительный блок 6, который вырабатывает сигнал управления для задающего устройства
блока 2 и после завершения цикла измерения рассчитывает концентрации составляющих
многокомпонентной газовой смеси.
Блок индикации 7 обеспечивает визуальное представление результатов измерений.
Питание устройства осуществляется от стабилизированного источника 8.
Устройство позволяет расширить диапазон измерения тонкопленочных датчиков и
повысить точность измерения концентрации составляющих многокомпонентных газовых
смесей путем измерения концентрации компонент при различных температурах поверхности датчика, что достигается использованием в схеме блока управления селективностью
и вычислительного блока. Напыление нагревателя непосредственно на тонкопленочный
чувствительный элемент в датчике концентрации обеспечивает низкое тепловое сопротивление между нагревателем и чувствительным элементом и малую инерционность при
установке температуры.
Источники информации:
1. А.с. СССР 658458, МПК G 01N 27/02, 1979.
2. А.с. СССР 1168842, МПК G 01N 27/02, 1985.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
102 Кб
Теги
патент, by4987
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа