Оптико-аккустические газоанализаторы. Схема.

Инфракрасные газоанализаторы, в которых в качестве приемника излу­чения используется конденсаторный микрофон, называют оптико-акусти-ческими по той причине, что первоначально при их разработке частота колебаний мембраны конден­сатора составляла 200 Гц, т. е. располагалась в области звуковых частот. Впоследствии эти частоты были снижены до 6 Гц, однако перво­начально принятое название газоанализаторов пока применяется часто.

Здесь инфракрасное излучение (2—8 мкм) от источников 7, расположенных в сферических отражателях 2 и нагреваемых током источника питания 3, направляется в измерительный канал через фильтровую кювету 6, измерительную кювету 7 и отражатель 8 к нижней камере луче- приемника Р, а в сравнительном канале — через сравнительную кювету 18 и компенсационную отражающую кювету 16 к верхней камере луче- приемника Р. Обтюратор 5, приводимый в движение синхронным двигателем 4, осуществляет поочередное прерывание потока излучения в измерительном и сравнительном каналах. Через измерительную кювету 7 непрерывно прокачивается анализируемый газ. Сравнительная кювета 18 заполняется газовой смесью, в состав которой входит какой-либо не поглощаюший ИК-нзлучение газ неопределяемые компоненты в концентрациях, соответствующих их средних значениям в анализируемой смеси. Фильтровые кюветы 6 заполняются теми неопределяемыми компонентами анализируемого газа, полосы поглощения которых частично перекрываются полосами поглощения определяемого компонента, что уменьшает влияние изменении концентраций этих компонентов на результат измерения. Камеры луче- приемника Р и кюветы 16 заполняются определяемым компонентом. При поступлении ИК-излучения в камеры луче- приемника 9 за счет энергии излучения, поглощаемой определяемым компонентом, изменяется его температура (изменение температуры обычно составляет 10^°С). Это сопровождается появлением колебании разности давлении в камерах луче- приемника в результате поочередного прерывания потоков ИК-излучения обтюратором. Под действием этой разности давлений тонкая (толщина 5—10 мкм) металлическая мембрана 12 совершает периодические колебания. Эта мембрана и неподвижная пластина П. укрепленная на изоляторе 10. составля­ют конденсаторный микрофон, емкость которого изменяется при колебаниях мембраны. При изменении содержания определяемого компонента в анализируемой смеси колебания мембраны 12. а следовательно, и изменения емкости конденсаторного микрофона становятся асимметричными, что воспринимается электронным усилителем 13. который управляет работой реверсивного двигателя 14. Ротор этого двигателя через механическую передачу перемешает отражающий шток 17. что изменяет толщину поглощающего слоя газа в кювете 16 до тех пор.пока колебания мембраны не станут симметричными. Угол поворота ротора двигателя 14 с помощью реохорда 15 реостатной системы передачи передается вторичному прибору 19.

Оптико-акустические газоанализаторы используются для измерения в многокомпонентных смесях концентраций следующих газов: СО, СО2, СН4, С₂Н₂. NH3, С4Н8 и др.

Диапазоны измерений этих анализаторов от 0—0,1 до 0—100% об. Классы точности 2,5—10 (в зависимости от диапазона измерений).

Измерение концентраций жидкостей.Определения. Закон Кольрауша.

необходимость измерения концентраций солей, кислот, щелочей(наиболее часто применяются в промышленности) создала метод основанный на измерении электрической таких растворов, а они, как известно, являются электролитами. Проводимость зависит от подвижности анионов и катионов в растворах.

В общем случае проводимость:

, где

ρ — удельное сопротивление; S и l — площадь и длина сечения проводника.

Удельной электрической проводимостью (или удельной электропро­водностью) называется величина, равная:

(См/см)

Удельная электропроводность определяется законом Кольрауша:

, где

α — степень электролитической диссоциации, т.е. доля диссоциировавших молекул электролита от общего их числа в растворе; с — эквивалентная концентрация раствора; z — валент­ность ионов; U _ки U _а — подвижности катионов и анионов.

Зависимость является величиной аддитивной, имеет типичный характер только до концентраций, не превышающих 100 мг/л. Далее наблюдается рост межионного электростатического взаимодействия, и функция становится нелинейной и даже неоднозначной.

χзависитот температуры t, выражается уравнением второго порядка.

Проводимость растворов определяется с помощью кондуктометрических электролитических измерительными ячеек. В общем случае это камера заполненная раствором, в которой находятся два электрода. К электродам прикладывается либо переменное, либо постоянное напряжение.

При постоянном напряжении на границе металл — электрод

— электролит образуется двойной электрический слой (конденсаторы из заряженного электрода и слоя ионов противоположного знака), в преде­лах которого и протекают электрохимические процессы, т.е. ток постоянного направления вызывает поляризацию. В случае переменного напряжения процесс знакопеременный и поляризация на два порядка меньше.

Для уменьшения влияния внешних электромагнитных наводок на результат измерения применяют трехэлектродные ячейки, в которых средний электрод размещен между двумя внешними. Последние соединены друг с другом и обычно заземле­ны. Такие измерительные ячейки по существу представляют собой две двухэлектродные ячейки, включенные параллельно.

Два внутренних электрода – это зонды для измерения падения напряжения U на участке ячейки. U_c определяется компенсационным методом и ток очень мал, явление поляризации слабое.

Для анализа жидких сред, содержащих частицы, взвеси и др. применяются бесконтактные измерительные ячейки. Раствор анализируемой жидкости образует замкнутый виток. Первая обмотка возбуждает ток в витке жидкости, образуя транс­форматор Tp1, а этот виток и вторая обмотка образуют Тр2.

Сила тока в витке тождественно равна проводимости.