Интерферометр

Данный прибор представляет собой оптическое устройство, показания которого зависят от разности значений скорости света в газовой среде и в чистом воздухе.

В приборе такого типа луч делится на две составляющие, которые затем опять совмещаются в окуляре (рис. 14). Совмещенные лучи образуют интерференционную картинку, состоящую из большого числа темных и цветных линий.

а) б)

Рис. 14. Внешний вид (а) и схема (б) действия интерферометра «Riken»

Одна световая дорожка проходит через камеру, заполненную воздухом, а вторая — через камеру, куда закачива­ется проба газа. Предварительно обе камеры заполняют воздухом и прибор настраивают так, чтобы одна из темных линий (ТОЛЬКО ПРАВАЯ) совпадала с нулевой отметкой. Затем в измерительную камеру закачивают пробу газа, и за счет изменения показателя преломления воздуха и газа происходит смещение темных линий на величину, пропор­циональную показателю преломления. Это смещение измеряется путем отметки нового положения темной полосы относительно нулевой отметки.

Шкала прибора может быть проградуирована как в процентных единицах концентрации, так и произвольно. Такой прибор будет давать точные показания только при измерении концентраций газа, на который отградуирована его шкала.

На показания прибора оказывает влияние присутствие углекислого газа в инертной атмосфере. При проведении измерений в такой атмосфере рекомендуется использовать специальный фильтр с натровой известью в качестве погло­тителя и корректировать показания.

Перед использованием прибора в азотной атмосфере необходимо поставить его «0» на азот, поскольку разница в показаниях «0» по воздуху и азоту составит около 0,5 %.

Анализаторы содержания кислорода

Анализаторы содержания кислорода обычно используют для того, чтобы определить, является ли атмосфера в помещении (например, в танке) в достаточной мере инертной и безопасной для входа.

Стационарные анализаторы используют для постоянного контроля содержания кислорода в вытяжном канале кот­ла и в магистрали инертного газа.

Наиболее часто для измерения содержания кислорода в атмосфере используют:

• парамагнитные датчики,

• электролитические датчики,

• химические жидкости избирательного поглощения.

Кислород в отличие от других газов является сильным парамагнетиком. Благодаря этому свойству, его легко обнаружить в самых различных газовых смесях.

Чаще всего используют прибор, в котором в камере для отбора проб помещена легкая чувствительная рамка, подвешенная свободно в магнитном поле на торсионной нити.

Парамагнитные датчики. Когда пробу газа прокачивают через камеру (рис. 15, 16), вращающаяся рамка подвер­гается воздействию момента, пропорционального по величине магнитной восприимчивости данного газа. Равные по величине, но противоположные по направлению моменты возникают в результате действия электрического тока, проходящего через обмотки катушки, окружающей корпус. Уравновешенный ток и является мерой магнитной силы, пропорциональной содержанию кислорода в пробе.

Рис. 15. Принцип действия кислородомера «SERVOMEX» Рис. 16. Внешний вид кислородомера ‘ «SERVOMEX»

Следует помнить, что показания прибора прямо пропорциональны давлению в измерительной камере. Поэтому прибор рекомендуется использовать при регламентированном атмосферном давлении.

На пробоотборнике устанавливают специальный фильтр для предотвращения попадания в прибор механических примесей. Необходимо проверять чистоту и влажность такого фильтра, поскольку при снижении его пропускной способности давление в приборе снижается и происходят ошибки в измерениях.

Электролитические датчики. Содержание кислорода определяют с помощью анализаторов электрических датчи­ков — путем снятия показаний на выходе газа из электролитической камеры (рис. 17).

В большинстве приборов кислород диффундирует в камеру через специальную мембрану, вызывая при этом возникновение тока между специальными электродами, разделенными жидкостью или электролитом в виде геля. Сила тока зависит от концентрации кислорода в пробе, а шкала градуирована таким образом, что показывает непосред­ственно процентное содержание кислорода в пробе. При этом датчик или, как его называют, сенсор может быть расположен в отдельном корпусе, независимо от прибора и соединяться с измерительным устройством посредством электрического кабеля.

Такой принцип действия положен в основу множества современных приборов, используемых на судах в настоящее время: GASTECH-86, GASTECH-400, NEOTOX, DRAGER MULTIWARN (рис. 18).

Рис. 17. Схема действия электролитического Рис. 18. Вид прибора «Drager Multiwam»,

датчика. позволяющего одновременно замерять 4 параметра

Недостаток такого сенсора в том, что многие газы могут влиять на его чувствительность и стать причиной искаже­ния показаний. Наличие в атмосфере двуокиси серы и окислов азота вызывает ошибки в показаниях, если их концен­трация выше чем 0,25% по объему. Сероводород может вывести сенсор из строя, если его содержание в атмосфере более чем 1% по объему. Причем такие повреждения проявляются не сразу, а постепенно, после чего тарировка датчика становится невозможной, и необходимо его заменять. Стоимость датчиков в зависимости от типа прибора колеблется в пределах 200—400 долл.

Анализаторы, в которых используются химические жидкости избирательного поглощения. В анализаторах такого типа определенный объем образца газовой смеси вводят в контакт с жидкостью, которая поглощает кислород, что, в свою очередь, приводит к изменению объема жидкости. Отношение изменения объема жидкости к ее первоначаль­ному объему служит мерой содержания кислорода в пробе.

Использование такого вида приборов ограниченно из-за сильного воздействия угле­водородов на реагенты.

Все вышеперечисленные приборы имеют жизненно важное значение, поэтому за ними следует тщательно ухаживать, регулярно производить тестирование и калибровку.

Прибор ORSAT. В основу этого классического измерительного прибора по­ложен очень простой принцип действия — способность некоторых газов полностью растворяться в той или иной жидкости. Каждый газ будет полностью растворяться толь­ко в строго определенной жидкости.

растворяться.

Внастоящее время этот прибор используют для определения концентраций в атмо­сфере танка аммиака или жеVCM. Аммиак полностью растворяется в воде, a VCM — в циклогексане, причем объем воды или циклогексана займет точно такой же объем, что и пары данных газов.

Рис. 19. Принцип действия прибора ORSAT

Для того чтобы проверить атмосферу танка, берут пробу газа из него в пробоотбор­ник ORSAT при открытых клапанах. Пробоотборник необходимо продуть азотом пе­ред отбором проб и как следует просушить. После этого клапаны на пробоотборнике закрывают и нижний конец его помещают в сосуд, содержащий необходимую для определения концентрации газа жидкость. Затем при закрытом верхнем клапане открывают нижний клапан и пробоотборник встряхивают, чтобы жидкость из сосуда попала в пробоотборник и началось растворение газа в жидкости.

Поскольку газ будет растворяться, в пробоотборнике возникнет вакуум, за счет которого жидкость начнет запол­нять сосуд. Заполнение сосуда будет продолжаться до тех пор, пока весь газ полностью не растворится в жидкости. После чего, зная объем пробоотборника, легко определить содержание газа в пробе по процентному заполнению пробоотборника жидкостью.