Главная Об электрических измерениях. Достоинства и недостатки



ю которой можно определить искомые концентрации х,-. Разрешив систему уравнений (4.248), с учетом (4.247) получим

1 = /(«ь аг, -, % i); х2 = fifty, аг, .... а„ i);

=4 i(«i. «2. a„ i); „ = 1 - - 2 - -х„

(4.249)

Таким образом, задача определения концентраций сводится к из-мфению физических величин aj и вычислению неизвестных концентраций. При небольшом числе компонентов, например для трехкомпо-нентной системы, можно построить специализированные функциональные преобразователи. Для более сложной системы целесообразно использовать ЭВМ.

При анализе многокомпонентных систем иногда удается провести упрощение, уменьшив число компонентов, и провести анализ упрощенных систем. При промьппленном анализе многокомпонентных газовых смесей и жвдких летучих продуктов используется хроматография. В хроматографах компоненты сложной смеси разделяются, образуют двухкомпоненшые смеси компонентов с инертным газом и автоматически анализируются.

Для разделения веществ используется явление сорбщи - поглощения вещества из окружающей среды. Количество сорбированного вещества тем больше, чем выше его концентрация в среде, окружающей сорбент. Если вещество в среде отсутствует, то, будучи ранее сорбированным, оно отдается в омывающую среду. Сорбция бывает двух видов. Поглощение вещества всей массой сорбирующей жидкости называется абсорбцией. Абсорберы применяются для анализа систем, содержащих органические газовые соединения, углеводороды, воду, SO2, SO3. Поглощение вещества поверхностным слоем твфдого или жидкого сорбента называется адсорбцией. Адсорберы служат для определения концентраций неорганических газов.

Функциональная схема хроматографа приведена на рис. 453,а. Чфез газовую систему пропускается поток инертного газа, называемого газом-носителем. В качестве газа«осителя применяют водород, азот, инертные газы и др. В установившийся поток впускается определенная порция исследуемой газовой смеси - проба. Она вместе с газом-носителем поступает в хроматографическую разделительную колонку 1, заполненную сорбентом. При подходе пробы к некоторому 242



Отрадатаиный

Концентрация



участку сорбента анализируемая компонента поглощается им, а после прохоадения пробы вымывается в газ-носитель. Это замедляет движение данного компонента пробы. Скорость движения компонента по разделительной колонке уменьшается по сравнению со скоростью газа-носителя. Уменьшение скорости тем больше, чем больше сорбци-онная способность вещества. Различные компоненты имеют различные скорости движения по колонке, что приводит к пространственному разделению компонентов в потоке газаюсителя. Образуются участки дву5скомпонентных смесей. Схематически процесс разделения показан на рис. 4,93,6. На нем А,В,С- различные компоненты смеси.

Газ-носитель с пространственно разделенными компонентами поступает в детектор 2 (рис. 4.93,а). Это блок, измеряющий концентрацию вещества в газе-носителе. Детекторы могут иметь различные принципы действия. В частности, может быть применен термокондуктометрический преобразователь, описанный выше.

Выходной сигнал детектора (изменение сопротивления или напряжение) поступает в автоматический мост или потенциометр 3, где он измеряется и регистрируется. По окончании хроматографического цикла, когдэ все компоненты пройдут через детектор, на диаграммной бумаге регистратора записьшается хроматограмма 4. Она содержит ряд "пиков", соответствующих компонентам смеси. Ордината диаграммы соответствует концентрации, а интегрш! каждого "пика"- количест-



Управление нагревателями

Управление Вентилями

Дисплей

taBm

Микропроцессор Z

Детектор 1

Усилитель

Микропроцессор

Регистр

Детектор Z

Усилитель

Регистр

Печать

Рис. 4.94

ву компонента в пробе. Полный интеграл всех "пиков" (всей диаграммы) соответствует концентрации 100%. Исходя из этого рассчитывается процентный состав компонентов.

Процессы сорбции сильно зависят от температуры. С ее увеличением скорость сорбции возрастает, изменяется и количество сорбированного вещества. Процессы сорбции зависят также от состава инертного газа, скорости его прохождения и других параметров. Для увеличения точности, разрещающей способности и уменьшения порога чувствительности нужно стабилизировать эти параметры.

В автоматических хроматографах управление прибором и определение компонентов выполняют микропроцессоры. Структурная схема такого хроматографа приведена на рис. 4.94. Всем процессом измфения, в том числе вентилями, регулирующими скорость газачно-сителя и впуском "пробы", а также нагревателями управляет микропроцессор 1. Микропроцессор 2 служит для обработки сигналов, полученных от детекторов, и для вычисления концентраций измеряемых компонентов газовой смеси.

Алгоритм обработки включает в себя: определение начала и конца пика сигналов, получаемых от детекторов; интегрирование площадей пиков; учет дрейфа и флуктуации сигналов детекторов и усилителей; умножение интегралов пиков на чувствительность по каждому компоненту; расчет концентрации компонентов.



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


0.0118