Термокондуктометрические газоанализаторы
Термокондуктометрический газоанализатор – это прибор, который предназначен для анализа состава воздуха на наличие различных вредных примесей.
Принцип действия термокондуктометрического газоанализатора основан на использовании закона Фурье для теплопроводности. На основании данного закона плотность теплового потока (количество теплоты, которое передается через слой вещества площадью 1 м2 за время в 1 секунду), определяется следующим уравнением:
$q = (л/к)*(т1-т2)$
где, л - коэффициент теплопроводности; т1 и т2 - температуры на поверхностях слоя; к - толщина слоя.
Пример схемы термокондуктометрического газоанализатора представлен на рисунке ниже.
Рисунок 1. Термокондуктометрический газоанализатор. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Здесь: 1 - стеклянная колба; 2 - герметичная колба; 3, 4 - платиновые нити.
Данный прибор состоит из двух стеклянных колб (1), через эти колбы прокачивается анализируемый воздух, и герметичных колб (2), в которых находится воздух эталонного состава. В колбах 1 находятся платиновые нити 4, а в колбах 2 - нити 3. Размеры колб и нитей абсолютно идентичны, Сопротивления нитей включены в мостовую неуравновешенную схему с диагоналями питания CD и измерительной диагональю АВ. В диагонали питания устанавливается регулировочный реостат и контрольный миллиамперметр для поддержания постоянной величины электрического тока питания. В измерительную диагональ включен милливольтметр или потенциометр, которые отградуированы в процентах содержания примесей.
При прохождении электрического тока по нитям они нагреваются и выделяют теплоту в окружающую среду. В том случае, когда состав контролируемого воздуха соответствует эталонному, то коэффициенты теплопроводности будут одинаковы и потери тепла из колб тоже будут одинаковы. При этом температура нитей и их электрические сопротивления тоже будут одинаковы - мостовая схема будет находиться в равновесии. В случае изменения состава воздуха изменяется его коэффициент теплопроводности в колбах 1. При этом выделение тепла в окружающую среду из них также изменяется, что приводит к изменению температуры нитей 4 и изменению их сопротивлений. Таким образом возникает разбаланс мостовой схемы, возникает падение напряжения в точках А и В, измеряемое измерительным прибором.
Термомагнитные газоанализаторы
Термомагнитный газоанализатор – это прибор, который предназначен для анализа состава воздуха на концентрацию кислорода.
Принцип действия термомагнитного газоанализатора основан на парамагнитных свойствах кислорода, которые заключаются в следующем - если молекулы кислорода попадают в магнитное поле при обычной температуре, то они намагничиваются, то есть приобретают свойства магнитов. При нагревании молекулы кислорода теряют магнитные свойства. На рисунке ниже изображен пример схемы термомагнитного газоанализатора.
Рисунок 2. Термомагнитный газоанализатор. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Прибор состоит из первичного преобразователя, представляющего собой полый тороид с перемычкой 2. На перемычку намотана платиновая проволока 3. Части проволоки с сопротивлениями r1 и r2 и части регулировочного сопротивления Rр с сопротивлениями r3 и r4 образуют мостовую неуравновешенную схему, где CD - диагональ питания. В диагональ АВ (измерительная) включается измерительный прибор, который отградуирован в процентах содержания кислорода. В левой части перемычки располагаются полюса постоянного магнита - 4.
Термомагнитный газоанализатор работает следующим образом. При отсутствии потока воздуха через тороид, при помощи движка сопротивления уравновешивается мостовая схема, о ее равновесии судят по показаниям измерительного прибора. Затем через тороид пропускают анализируемый воздух. Проходя по левой половине молекулы кислорода намагничиваются и втягиваются в перемычку. Спираль из платины от тока питания начинает нагреваться, из такого нагревания молекулы кислорода размагничиваются. Следующие молекулы кислорода при попадании в поле магнита тоже намагничиваются и втягиваются перемычку и выталкивают молекулы, размагниченные ранее, дальше. Таким образом в перемычке возникает поток молекул кислорода (слева направо). Чем более интенсивен этот поток, тем больше концентрация кислорода. Поток переносит молекулы с левой части на правую, в результате чего изменяется их сопротивление и температура, что приводит к разбалансу мостовой схемы.
