3. Описание лабораторной установки

Изучение принципа работы оптико-акустического газоанализатора производится на промышленном приборе URAS-2T. Этот тип газоанализаторов может применяться в качестве датчиков в системах автоматического газового контроля. Данная модификация применяется для контроля концентрации закиси азота, используемого как в медицине, так и в промышленности.

Газовая схема учебного стенда изображена на рис.17.2. В качестве нулевого газа используется азот, которым заполнен баллон №1. В данной работе предлагается произвести измерения закиси азота, но по аналогичной схеме может быть предложен и другой компонент газовой смеси Измеряемыми газовыми смесями закиси азота заполнены баллоны 2, 3, 4. Газовые смеси из выбранного для измерений баллона по очереди подаются через штуцер 5 и редуктор 6 на вход газоанализатора 14. Расход газовой смеси контролируется с помощью ротаметра 15. Винт 9 (расположен в верхней части редуктора 6), позволяет осуществлять регулировку подачи газовой смеси. 7 и 8 – манометры для регистрации давления в баллонах. В баллоне №2 находится газовая смесь закиси азота в азоте с концентрацией 5 ppm ( ppm – part par million, одна часть компонента на миллион частей смеси), в баллоне №3 - 275 ppm. В баллоне №4 находится газовая смесь закиси азота в азоте с неизвестной концентрацией.

Рис.17. 2. Газовая схема установки.

Схема прибора URAS-2T изображена на рис. 17.3., где:

Рис. 2.3. Схема оптико-акустического газоанализатора URAS-2T

Рис.17. 3. Схема прибора URAS-2T

E - оптико-акустический приемник,

E1- металлизированная мембрана (одна из подвижных пластин конденсатора),

E2 - неподвижная пластина конденсатора,

E3 - регулируемая заслонка для выравнивания потоков через рабочий и сравнительный каналы;

F - фильтровальные кюветы (для устранения влияния мешающих компонент,

содержащихся в атмосфере)

GQ - источник питания постоянного тока для конденсатора оптико-

акустического приемника,

LP1 - усилитель

LP2 - стабилизатор сети

M - измерительные кюветы

M1 - кювета с измеряемым газом,

M2 - кювета сравнения ( заполнена чистым азотом),

R - высокоомное сопротивление,

St4 - инфракрасный источник излучения,

St5 - модулятор (частота модуляции соответствует звуковому сигналу),

St6 - мотор для модулятора

4. Порядок выполнения лабораторной работы

1. Включить газоанализатор URAS-2T и цифровой вольтметр в сеть. Для этого включить приборы в сеть 220 В, 50 Гц, нажать кнопку “сеть” на цифровом вольтметре.

Примечание. Подключение газоанализатора к сети рекомендуется производить заранее (до проведения лабораторных работ), поскольку время его прогрева составляет не менее 2-х часов. Время прогрева цифрового вольтметра не менее 15 минут.

2. Перед началом работы проверить, чтобы редуктор был закрыт. При этом винт 9 редуктора должен быть вывернут против часовой стрелки до свободного хода.

3. Плавно открыть вентиль 10 баллона 1 с азотом, манометр 7 покажет давление газа в баллоне (максимальное давление 100 атм).

4. Установить винтом 9 редуктора такой расход в газовой схеме, чтобы поплавок ротаметра 15 поднялся до середины шкалы.

5. Показания можно снимать по стрелочному индикатору, расположенному на панели газоанализатора и по вольтметру (в В). На рис.2.4 показано расположение ручек газоанализатора для калибровки. Ручкой В₁ газоанализатора установить “0” прибора. Показания рекомендуется снимать по вольтметру, который показывает более точные результаты измерений, чем миллиамперметр прибора.

6. Закрыть вентиль 10 баллона 1.

7. Дождаться выхода газа из газовой схемы (при этом поплавок ротаметра упадет) закрыть редуктор 6, вывернув винт 9.

8. Произвести подачу газовой смеси с наибольшей (известной) концентрацией. Для этого открыть вентиль 12 баллона 3 и плавно ввернуть винт 9 редуктора 6. При оптимальном расходе газа поплавок ротаметра должен подняться до середины шкалы.

9. Установить при помощи ручки В₃ (рис.17.4) по цифровому вольтметру значение напряжения примерно 10-11 В. Занести данные измерений в протокол.

Рис.17.4. Положение ручек на панели прибора.

10. Закрыть вентиль баллона 3 и выпустить газ из газовой схемы, закрыть редуктор 6.

11. Продуть газовую схему чистым газом из баллона 1.

12. Повторить подобные измерения для баллона 2 с известной с концентрацией 5 ppm. Занести данные в протокол.

13. Измерения из баллонов 1, 2, 3 производить не менее трех раз, занося данные в протокол.

14. Произвести измерения газовой смеси с неизвестной концентрацией из баллона 4 не менее трех раз и данные занести в протокол.

Протокол измерений

№ баллона	Концентрация (ppm)	Показания вольтметра (В)	Среднее значение	Погреш- ность измерения
1.	С0	1. 2. 3.
2.	С1	1. 2. 3.
3.	С2	1. 2. 3.
4.	Сх	1. 2. 3.

С₀, С₁ и С₂ - газовые смеси с известной концентрацией измеряемого компонента для градуировки анализатора, а С_х - неизвестная концентрация.

14. Отключить газоанализатор и цифровой вольтметр от сети.