Главная Об электрических измерениях. Достоинства и недостатки



ность имеет схема, приведенная на рис. 4.90,5. В бак с жидкостью 1 на глубину h, которая поддерживается постоянной, опущена труба 2. Через нее в жидкость пропускается воздух. В трубе с помощью дифференциального манометра 3 измеряется давление р. Избыточное давление р - Ро к плотность жидкости связаны соотношением (4.243). Благодаря прокачиванию воздуха выходное отверстие трубы не забивается твердыми частицами. Расход воздуха должен бьпъ небольшим, чтобы перепад давления от дифференциального манометра до выходного отверстия трубы был незначителен.

В обеих установках дифференхдаальный манометр может быть про-градуирован в единицах плотности жидкости или концентрации растворенного вещества.

Концентрахдая электролитов может быть определена с помощью электрических преобразователей или электрохимических преобразователей другого типа.

Физические свойства газов обьино линейно зависят от их концентрации, причем чем меньше их давление, тем точнее соблюдается линейность. В бинарных, смесях

с = fcx + До, (4.244)

где а - значение физической величины; х - концентрахдая одного из котионенгюв; До - значение физической величины, присущее второму компоненту.

При анализе состава газов широко используется зависимость теплопроводности газа от его состава. На рис. 4.91 схематически показан термокондуктометрический преобразователь, преобразующий изменение теплопроводности газа в изменение сопротивления. Преобразователь представляет собой металлическую трубку 1, по оси которой натянута платиновая проволока 2, нагреваемая электрическим током. Через трубку проходит анализируемый газ. Тепло, выделенное электрическим током /, посредством теплопроводности газа передается на стенки трубки и рассеивается в окружающей среде. При изменении состава газа изменяются его теплопроводность, количество тепла, отданно-i го нагретой проволокой, и ее температура. Следовательно, изменяется сопротивление проволоки.

Преобразователь и режим его работы рассчитываются таким образом, чтобы наибольшее количество тепла нагретой проволоки рассеивалось путем теплопроводности через анализируемый газ. Поскольку проволока по своей длине нагрета неодинаково -в середине ее температура макси-мапьна, а в местах заделки она равна температуре трубы - то вдоль проволоки имеет место поток тепловых потерь. Для его уменьшения Гфоволока берется достаточно длинной и тонкой. Отношение ее дди- ны к толщине должно быть не менее 500. Для уменьшения потерь посредством излучения проволока не нагревается вьппе 200-300 °С.





Рис. 4.91

Рис. 4.92

Большое количество теша теряется вследствие принудительной конвекции. Для уменьшения последней скорость обмена газа в преобразователе должна бьпь минимальной. Это снижает быстродействие, но увеличивает точность измерения.

Преобразователь включается в автоматический мост. Для уменьшения температурной погрешности в плечо моста, смежное с рабочим преобразователем, включается аналогичный образцовый преобразователь, содержащий газовую смесь из тех же компонентов, но постоянного состава. Температура обоих преобразователей должна бьпь одинакова.

В некоторых встречающихся в производстве случаях многокомпонентную систему можно рассматривать как двухкомпонентную со сложными компонентами. Это возможно в тех случаях, когда состав сложньЕХ компонентов постоянный. Например, при определении содержания метана в воздухе воздух можно считать сложным компонентом смеси.

Определение состава многокомпонентой системы с произвольным содержанием компонентов обычно более сложно, поскольку физические величины, характеризующие свойство системы, в общем случае зависят от всех компонентов. Для упрощения задачи иногда удается найти такое свойство aj, которое сильно зависит от концентрации од-нсго компонента Х] и мало от концентрации « - 1 остальных, т. е.

da-ldx > da-ldx., где О < г < «, г fc.

(4.245)

В этом случае по результату измерения величины д/ можно определить концентрацию компонента х.

Так, например, магнитная восприимчивость кислорода много больше магнитной восприимчивости других компонентов воздуха и многих других газов. В термомагнитных газоанализаторах на кислород



юмеряется магнитная восприимчивость газовой смеси. Прибор градуируется в процентах О2.

Относительная диэлектрическая приницаемость воды (едО

«i 80) много больше относительной диэлектрической приницаемости других диэлектриков. На измерении основано измерение влажности. Конструктивная схема емкостного датчика для измерения влажности сыпучих материалов (торфа, зерна и т. д.) приведена на рис. 4.92. Датчик представляет собой коробку, образованную металлическим корпусом 1, изоляционным дном, в которое защзессован металлический стержень 2, и изоляционной крышкой. В коробку засыпается определенное количество материала 3. Прижимное устройство через крышку сжимает материал с нормированной силой F и обеспечивает постоянную плотность засыпки. Корпус 1 и стержень 2 образуют конденсатор, его емкость зависит от влажности материала.

В общем случае физические величины а, характеризующие свойства многокомпонентной системы, определяются всеми ее компонентами. Эта связь обусловливает функциональную зависимость

а = фи Хг, .... х), (4.246)

гдел-1.л:2, .х,1 концентрации соответствующих компонентов.

Уравнение (4.246) содержит п неизвестных - столько же, сколько компонентов в анализируемой системе.

Для определения и неизвестных концентраций необходимо и уравнений. В качестве одного из них может служить тривиальное

X, + х2 + ... + „ = 1, (4-247)

т. е. сумма концентраций, выраженных в относительных единицах, равна единице.

Для получения полной системы уравнений, кроме того, нужно измерить и - 1 физическую величину, характеризующую и - 1 свойство.

При этом будет получена система уравнений а, = 4>i(xu Х2.....х j);

«2 = iP2(xu Х2, ....

(4.248)



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 [78] 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114


0.0109