ПРИБОРЫ
Термомагнитные газоанализаторыАтомы всех веществ имеют различные собственные магнитные
моменты. Это объясняет различие способностей веществ намагничиваться внешним
магнитным полем. Такая способность характеризуется параметром, называемом магнитной восприимчивостью. Газы с высокой
магнитной восприимчивостью называют парамагнитными. Из всех газов наибольшей
магнитной восприимчивостью обладает кислород. Также относительно высокую
магнитную восприимчивость имеют NO и NO2. Магнитная восприимчивость
других газов в сотни раз ниже. Поэтому для измерения концентрации кислорода
применяются магнитные газоанализаторы. Рассмотрим принцип действия термомагнитного газоанализатора (ТМГА), изображенного далее. Рис. Схема термомагнитного газоанализатора Он основан на явлении термомагнитной конвекции. В
простейшем случае ТМГА представляет собой магнитную систему. Между ее полюсами N и S расположено нагреваемый
электрическим током резистор R. Парамагнитный газ,
соприкасаясь с резистором R, нагревается, частично
теряет свои магнитные свойства и выталкивается из магнитного поля более
холодным, т.е. более магнитным газом. Возле нагревателя возникает непрерывный
поток газа, направленный в сторону падения напряженности магнитного поля. Это
явление называется термомагнитной конвекцией. Ее интенсивность зависит от
концентрации и магнитной восприимчивости парамагнитного газа. При росте
концентрации парамагнитного газа увеличивается термомагнитная конвекция и
происходит увеличение охлаждения терморезисторов R1 и R4 при
дополнительном нагреве терморезисторов R2 и R3. Измерение
концентрации осуществляется путем включения терморезисторов R1, R2, R3 и R4 в плечи измерительного моста. Электрический
сигнал рассогласования измерительного моста выводится на индикатор μV. Заметим, что в ТМГА наряду с
термомагнитной конвекцией действует гравитационная конвекция. Она обусловлена
расширением (снижением плотности) газов при их нагревании. При отклонениях ТМГА
от горизонтали гравитационная конвекция усиливается. Это приводит к искажению
выходного сигнала. Поэтому на погрешность измерения ТМГА, кроме температуры
анализируемой газовой смеси, стабильности скорости ее подачи в датчик и внешних
магнитных полей, влияет ориентация
корпуса прибора в пространстве (горизонтальность установки прибора). Типовые ТМГА для измерения
содержания кислорода имеют верхние пределы измерения от 1 до 100 %, основную
приведенную относительную погрешность измерения от 0,5 до 5 % от диапазона измерений,
время измерения от 10 до 90 сек. Во
времена Советского Союза такие газоанализаторы производились в Прибалтике. В
настоящее время на территории России они не производятся, а измерение
содержания кислорода в газовых смесях осуществляют преимущественно газоанализаторами
с электрохимическим принципом действия. |
| |