9.14. Магнітні газоаналізатори

Магнітні аналізатори використовують магнітні властивості газової суміші залежно від вмісту деяких компонентів. Найбільша магнітна сприйнятливість властива кисню, що належить до парамагнітних газів (втягується в магнітне поле) на відміну від магнітних газів, які виштовхуються із нього.

Об'ємна магнітна сприйнятливість кисню ае_к, що знаходиться за тиску Р і температури t, маючи молекулярну масу μ, визначається із рівняння

æ_К=, (9.24)

де с і R — постійні Кюрі та газова відповідно. Таким чином, магнітна сприйнятливість кисню пропорційна кисню і зменшується із зростанням температури пропорційно 1/t².

Оскільки об'ємна магнітна сприйнятливість решти компонентів газової суміші ж змінюється незначно, тобто æ_р << æ_k, то магнітні властивості газу однозначно залежать від вмісту кисню за умови стабілізації тиску та температури.

Існують декілька методів визначення магнітної сприйнятливості контрольованого газу. Найбільш розповсюджений із них ґрунтується на використанні явища термомагнітної конвекції, яка являє собою рух газу, що вміщує кисень, у неоднорідному магнітному і тепловому полях.

На рис.9.23 подана схема первинного перетворювача магнітного газоаналізатора.

Рис. 9.23. Схема розміщення чутливих елементів магнітного газоаналізатора

Чутливі елементу — це платинові термометри опору R1 і R2 у вигляді спіралі, впаяні у скляні балони, що нагріваються струмом до температури 100 °С. Очище­ний і охолоджений газ протікає газоходом 1 перетворю­вача, втягується в магнітне поле, де знаходиться постій­ний магніт 2. Нагріваючись від розміщеного в цьому полі опору R1, кисень втрачає магнітну сприйнятливістьХолодний газ виштовхує нагрітий, утворюючи потік термомагнітної конвекції. Завдяки втратам тепла, температура і опір датчика r₁ змінюється пропорційно вмісту кисню. Опір R₂ розміщений у середині немагнітного мідного блока З, який має таку саму конфігурацію, що і магніт 2, чим забезпечуються рівні умови тепловіддачі.

Побудовані на цьому ефекті аналізатори викопуються за одно-та двомостовою вимірювальними схемами.

У першому випадку платинові опори R₁ і R₂ включаються у вимірювальну схему незрівноваженого моста або у схему зрівноваженого автоматичного моста. Але такі прилади мають невисокі чутливість та точність.

Кращі показники мають компенсаційні схеми подвійного моста. На рис.9.24 показана вимірювальна схема киснеміра типу МН, з двома мостами: І — робочим і II — порівняльним, або компенсаційним.

Платинові тер­мометри R₅ і R₆ робо­чого моста омиваються контрольованим газом, а термометри r₁ і R₂ ком­пенсаційного моста — повітрям. Система на­лагоджена таким чи­ном, що різниця потен­ціалів моста І U_ab ком­пенсується частково ∆U_cd різницею потен­ціалів моста II:

U_ab=∆U_cd=αU_cd,

Рис. 9.24. Вимірювальна схема газоаналізатора типу МН .

де U_cd — різниця потенціалів у вимірювальній діагоналі компен­саційного моста II; α — коефіцієнт, величина якого залежить від положення повзунка реохорда R і змінюється від 0 до 1. Зі зміною вмісту кисню у контрольованому газі U_ab≠αU_cd=ΔU і їхня різниця ∆U подається на вхід електронного підсилювача ЕП, далі — на реверсивний двигун РД, який переміщує повзуни реохорда R доти, доки не буде виконана умова компенсації, тобто ∆U=0, і стрілка приладу покаже нове значення параметра.

Киснемiри типу МН 5106 мають межі вимірювань 0 — 10% О₂; типу МН 5125 розраховані на діапазон 0 — 100 % 0₂; а тилу МН 5130 — на діапазон 0 — 50 % О₂. Клас точності 0,5 — 10. Час установлення вихідного сигналу 0,5 — 1,5 хв. Як вимірювальний прилад використовують автоматичний міст, наприклад типу КСМ 2 — 024, клас точності — 0,25.

[ 3, с.: 111…121; 6, с.: 117…120 ; 7, с.: 61…64]