Магнитный газоанализатор
Магнитный газоанализатор применяется для измерения концентрации кислорода в газовых смесях. Действие его основано на различии магнитных свойств кислорода и других газов. Кислород является паромагнитным газом и притягивается магнитом.
Непосредственно измерить магнитную восприимчивость газа трудно , т.к. ее абсолютная величина очень мала. Поэтому для измерений применяется метод термомагнитной конвекции, в котором используется способность кислорода быстро терять парамагнитные свойства при нагревании.
Термомагнитной конвекцией называется движение содержащего кислород газа под действием магнитного и температурного полей. Один из вариантов измерительной ячейки приведен на рисунке:
Анализируемая газовая смесь подается на вход ячейки. Если в газовой смеси имеются молекулы кислорода ,то они под действием магнитного поля постоянного магнита затягиваются в измерительную камеру , в которой находится чуствительный элемент-платиновая проволочка (термометр сопротивления). Поскольку платиновая проволочка нагрета , проходящим по ней током , то молекулы кислорода нагреваются и теряют свои магнитные свойства.Нагретые молекулы кислорода выталкиваются из камеры холодными , поступающими из газовой смеси. Таким образом чувствительный элемент омывается потоком кислорода. Температура чувствительного элемента , а ,следовательно, и сопротивление будет зависеть от концентрации кислорода в анализируемом газе.Чувствительный элемент включается в мостовую измерительную схему. Газоанализатор строится по компенсационной схеме.
А-сравнительный , Б- рабочий мосты. Через ячейки сравнительного моста продувается эталонная газовая смесь (в частности -воздух).
Газоанализатор инфракрасного поглощения
Принцип действия основан на явлении поглощения газом инфракрасной радиации. Предназначен для измерения концентрации газов и паров веществ , молекулы которых состоят из двух и более различных атомов или ионов.
В качестве приемников-преобразователей интенсивности инфракрасного излучения применяются оптико-акустические преобразователи , действие которых основано на свойстве газов поглощать инфракрасную радиацию. При поглощении газом квантов радиации его давление возрастает , вследствие увеличения его температуры.Преобразование изменения давления газа в электрический сигнал осуществляется конденсаторным или электродинамическим микрофонами.Газоанализатор строится по компенсационной схеме.
1-нихромовые излучатели (t=700-8000C) , 2 -двигатель, 3 -обтюратор,прерывающий одновременно поток излучения в рабочем и сравнительном каналах (частота f=5-6Гц). 4,5-сравнительная и рабочая кюветы, 6-оптический клин, ,7-дифференциальный оптико-акустический преобразователь,8-конденсаторный микрофон.
Кювета 4 заполнена эталонной газовой смесью , а через кювету 5 прокачивают анализируемый газ. Камеры преобразователя заполнены определяемым компонентом анализируемой смеси.
В кюветах 4 и 5 происходит частичное поглощение излучения всеми компонентами в соответствии с их концентрацией и коэффициентами поглощения. В преобразователе 7 полностью поглощается та часть спектра излучения , которая соответствует максимуму поглощения определяемого компонента , т.е. зависит от концентрации этого компонента в соответствующей кювете. Поэтому перепад давления между камерами зависит от концентрации определяемого компонента. Перепад давления преобразуется в электрический сигнал конденсаторным микрофоном 8. После усиления усилителем УС сигнал подается на реверсивный двигательРД, который перемещает оптический клин 6. По перемещению клина судят о концентрации измеряемого компонента.
Для измерения концентраций галогенов, паров органических жидкостей и металлов (например, ртути) применяют газоанализаторы ультрафиолетового поглощения, которые строятся также по компенсационным схемам.