Измерение плотности сыпучих мат-лов.

Измерение плотности сыпучих мат-лов.

Плотность грубодисперсных порошков, ч-цы кот. не содержат пор, определяют с пом. мерной колбы. Сначала колба заполняется жидк.ю до определенной отметки на нижней шкале (объем V ₁), и взвешивается (m ₁). Затем в нее добавляют мат-л до тех пор, пока жидк. не поднимется до отметки на верхней шкале (объем V ₂) и снова взвешивают (m ₂).

Плотность определяют по формуле:

Газоанализаторы.

Чаще всего сырье или готовый продукт представл. собой смесь, кот. состоит из двух и более составных частей, называемых компонентами.

Различают кач-венный и кол-венный состав смеси. Первый представл. собой инф-цию о том, какие компоненты входят в смесь, второй, кроме того, дает инф-цию о кол-ве этих компонентов в смеси. Кол-венный состав хар-теризуется концентрацией.

Бинарная смесь – смесь, состоящая из двух компонентов.

Многокомпонентная смесь – смесь, состоящая из трех и более компонентов.

Псевдобинарная смесь – многокомпонентная смесь, кот. при определенных усл.х по некот. физико-химическому свойству может рассматриваться как бинарная.

Измерение концентрации определяемого компонента в бинарных и псевдобинарных смесях жидк. и газов – одна из наиб. распростр.ных задач автоматического контроля качества потоков химико-технологич. проц-сов. В общем случае измерение концентрации определяемого компонента в бинарной смеси осущ. путем измерения какого-либо физико-химического свойства этой смеси.

Термокондуктометрические газоанализаторы. Пр-п действия основан на проц-се теплопереноса в газах под действием градиента температур.

Для большинства газов теплопроводность возрастает с увелич. темп-ры. Для многих газов и паров жидк. тепловое сопротивление (величина обратная теплопроводности) смеси связана с теплопроводностью компонентов соотношением:

где 1/ λ – тепловое сопротивление ан-зируемой газовой смеси; 1/ λ _i – тепловое сопротивление i -гo компонента смеси; c _i – объемная концентрация i -го компонента.

Основной частью термокондуктометрического газоан-затора явл. детектор, представляющий собой металлический блок 1, в котором расположены четыре камеры 2, 6, 7, 8. В каждой из камер в держателях 4, укрепленных в электроизоляционной обойме 5, размещены металлические или полупроводниковые терморезисторы 3. Металлические терморезисторы выполнены из платиновой, вольфрамовой или вольфрам-рениевой проволоки диаметром 0,02 – 0,05 мм.

Ан-зируемый и вспомогательный газы поступают из блока подготовки газов 9 с постоян.и объемными расходами соответственно в соединенные последовательно камеры 2, 6 и 8, 7. Размещенные в этих камерах измерительные Rи и сравнительные Rср терморезисторы образуют неравновесный мост. Напряжение питания подбирают таким, чтобы терморезисторы были нагреты до темп-ры 50 - 200°С. Резистор Rо служит для настройки начального уровня сигнала моста, резистор Rд – для настройки коэффициента передачи.

Если теплопроводности ан-зируемого и сравнительного газов одинаковы, то темп-ры, а, следовательно, и сопротивления резисторов одинаковы, и ток в измерительн. диагонали моста отсутствует (при необх-мости устанавл. с пом. резистора Rо) При измен. теплопроводности смеси усл. теплопередачи в камерах 2 и 6 измен., а в камерах 7 и 8 остается прежним. Это вызывает изменение сопротивлений терморезисторов Rи.

В результате чего на измерительн. диагонали моста возникает разбаланс, кот. описывается выражением:

ΔU = K _λ (1/ λ _см – 1/ λ _в),

где K _λ – коэффициент преобразования термокондуктометрического газоан-затора; 1/ λ см, 1/ λ в – тепловые сопротивления ан-зируемой смеси и вспомогательного газа соответственно.

Термокондуктометрические газоан-заторы применяются для измерения концентрации Н ₂, Не, С0 ₂, С0, NH ₃, С1 ₂ в бинарных и псевдобинарных газовых смесях, т.к. у этих газов теплопроводность во много раз больше теплопроводности возд..

Диапазон измерений от 0 – 1 до 0 – 100%, классы точности 2,5 – 10 (увелич. с уменьшением диапазона измерений); время реакции 60–120 с.

Магнитные газоанализаторы. Пр-п действия основан на взаимодействии определяемого компонента ан-зируемой (в общем случае многокомпонентной) газовой смеси с магнитным полем.

Большинство газов явл. диамагнетиками, и они выталкиваются из магнитного поля. Кол-венно их магнитные свойства хар-теризуются объемной магнитной восприимчивостью χ _д, кот. явл. отрицательной величиной. Газы, кот. втягиваются в магнитное поле, наз-ют парамагнитными и их магнитная восприимчивость χ _п явл. положительной величиной. Парамагнитными свойствами обладают кислород и оксиды азота. Кислород имеет точку Кюри 85ºС, при кот. он из парамагнетика превращается в диамагнетик.

Аномальные магнитные свойства кислорода используются для получ. измерительн. инф-ции о его концентрации в многокомпонентных смесях газов и паров. Наиб. распростр.ными явл. термомагнитные газоан-заторы.

Ан-зируемый газ поступает из блока подготовки 1 с постоян. объемным расходом в кольцевую камеру 3. По диаметру этой камеры установлена тонкостенная стеклянная трубка 4 с намотанными на ней терморезисторами R ₁ и R ₂. Если в ан-зируемом газе отсутствует кислород, то при горизонтальном положении трубки 4 поток газа ч-з нее отсутствует.

Когда в ан-зируемом газе имеется кислород, он втягивается в магнитное поле, создаваемое постоян. магнитом 2 около левого (на рисунке) конца трубки 4. Затем кислород нагревается терморезистором R ₁ до темп-ры выше точки Кюри, становится диамагнитным и выталкивается из магнитного поля. Возникает поток газа, протекающий по трубке 4. кот. измеряется расходомером. При этом R ₁ охлаждается, а R ₂ – нагревается.

Диапазоны измерений термомагнитного газоан-затора от 0 – 1 до 0 – 100%. Классы точности 2,5 – 5% (в зав-сти от диапазона измерений).

Анализаторы жидк..

Пр-п действия кондуктометрических ан-заторов основан на зав-сти электропроводности растворов электролитов от концентрации растворенных веществ. В этих растворах часть молекул диссоциирует на положительные и отрицательные ионы, кот. соответственно наз-ют катионами и анионами, что придает растворам сп-бность проводить электрический ток. Если жидк. явл. частью электрической цепи, то она ведет себя как электрич. сопротивление, проводимость k кот. определ. выражением:

где χ – удельн. проводимость (электропроводность); S и l – площадь сечения проводника и его длина.

Чувствит. элементы кондуктометров наз-тся электролитическими измерительными ячейками. По конструкции различают контактные и бесконтактные измерительные ячейки. В контактных измерительных ячейках в ан-зируемом растворе размещаются электроды, т. е, имеет место гальванический контакт с ним. В бесконтактных измерительных ячейках этот контакт отсутствует, а исп-тся электромагнитное взаимодействие с ан-зируемым раствором.

По числу электродов в контактной измерительн. ячейке различают двух-, трех- и четырехэлектродные ячейки.

Простейшей явл. двухэлектродная ячейка, кот. представл. собой камеру с двумя инертными металлическими электродами, заполненную ан-зируемой жидк.ю. Электрич. сопротивление измерительн. ячейки определ. выражением

где К – константа измерительн. ячейки, зависящая от площади поверхности электродов, расстояния м-ду ними и их конфигурации, определяемая опытным путем.

Для уменьшения влияния внешних электромагнитных наводок на результат измерения применяют трехэлектродные ячейки, в кот. средний электрод размещен м-ду двумя внешними.

Для уменьшения погрешности, связанной с поляризацией электродов, применяют четырехэлектродные измерительные ячейки, в кот. ф-ции подвода электрической эн. к ячейке и съема сигнала измерительн. инф-ции разделены. В четырехэлектродной ячейке 1 к токовым электродам 2 и 5 подводится стабилизированное напряжение U от источника переменного или постоянного тока и м-ду ними в ан-зируемой жидк. проходит ток. Электроды 3 и 4 служат зондами для измерения падения напряжения Ux, кот. создается током на участке м-ду этими электродами. При измерении указанного падения напряжения компенсационным м-дом ток в цепи электродов 3 и 4 практически не проходит и они не поляризуются.

Бесконтактные измерительные ячейки применяются при ан-зе жидк. сред, содержащих взвеси, коллоиды, пленкообразующие и кристаллизующиеся компоненты.

Ан-зируемая жидк. поступает в трубку 3 из диэлектрика, на кот. снаружи намотаны обмотки двух трансформаторов – возбуждающего Tp1 и измерительного Тр2. Обмотка 1 трансформатора Tp1 подключена к источнику переменного тока. Раствор ан-зируемого вещ-ва в трубке 3 образует замкнутый жидкостной виток и явл. вторичной обмоткой трансформатора Tp1. Под действием ЭДС, наводимой первичной обмоткой 1 в замкнутом витке, в нем проходит ток. Сила этого тока пропорциональна электропроводности ан-зируемой жидк.. Для измерительного трансформатора Тр2 жидкостный виток служит первичной обмоткой.

ЭДС, наводимая в его вторичной обмотке 2, зависит от силы тока, проходящего по жидкостному витку, т.е. определ. электропроводностью ан-зируемой жидк..

В практике автоматического аналитического контроля наиб. широкое применение имеют кондуктометры с контактными измерительными ячейками. Для измерения сопротивления электролитических измерительных ячеек применяются разные по схемам уравновешенные и неуравновешенные мосты переменного тока.

Кондуктометрические ан-заторы используются для автоматического контроля концентрации растворов солей, кислот, щелочей и других сред. В зав-сти от схемы и конструкции класс точности промышленных кондуктометров составляет 1 – 5%. Диапазон измерений по электропро­водности от 1•10 -8 до 1 См/см.

Потенциометрические анализаторы. Пр-п действия потенциометрических ан-заторов основан на измерении потенциала электрода, размещенного в электролите, кот. зависит от концентрации определяемого компонента.

В силу того, что электродный потенциал непосредственно измерить нельзя, его измеряют косвенным путем по ЭДС гальванического элемента, составленного из измерительного электрода 1 и сравнительного электрода 2.

Оба электрода погружены в исследуемую жидк., протекающую ч-з ячейку 3. Потенциал измерительного электрода Еи измен. при измен. концентрации ионов в ан-зируемой среде, а потенциал сравнительного электрода Еср, не зависит от концентрации ионов в ан-зируемой среде и остается постоян.. ЭДС такого гальванического элемента Е определ. разностью потенциалов измерительного и сравнительного электродов: Е = Еи – Еср. Измерение этой ЭДС при постоян. потенциале Ecр позволяет получить инф-цию о концентрации определяемых ионов в ан-зируемой жидк..

На практике потенциометрические ан-заторы применяются в основном для контроля бинарных и псевдобинарных жидк..

Для измерения сигнала гальванического элемента потенциометрического ан-затора используют измерительные приборы и нормирующие измерительные преобразователи.

Основное требование к приборам, измеряющим электродные потенциалы – наличие высокого входного сопротивления. Так, при измерении рН оно должно составлять 500 – 1000 Мом.

В потенциометрическом ан-заторе (рис), кот. содержит гальваническую ячейку 3 с измерительным 1 и сравнительным 2 электродами, измерение сигнала последней осущ. с пом. специального автоматического потенциометра с реохордом Rp, питающимся от стабилизированного источника постоянного тока 4.

При измерении сигнал гальванической ячейки сравнивается с падением напряжения на реохорде. Разность напряжений подается на вход усилителя постоянного тока 5 с высоким входным сопротивлением. Постоянный ток преобразуется в переменный, усиливается усилителем 6 и управляет реверсивным двигателем, кот. перемещает подвижный контакт в сторону уменьшения разности напряжений.

Потенциометрические автоматические ан-заторы рН имеют диапазон измерений от 0 – 1 до 0 – 14 рН и время реакции 15 – 30 с. Классы точности потенциометрических ан-заторов 0,5 –10.

 

 

ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ

Абсолютной пог-ю наз отклонение результа­та измерения X от истинного знач. Х_И измеряемой величины: Δ = X – X_И.. в единицах измеряемой величины и наз-тся абсолютной погрешностью из­мерения.

Относительная погрешность измерения — отношение абсолютной погрешности измерения к истинному значению измеряемой ве­личины: δ= (Δ /X_И )*100%

Получаемую оценку погрешности, представляющую собой раз­ность Δ м-ду полученным при измерении и действи­тельным знач.ми физической величины (здесь и далее имеется в виду абс. погрешность), в зав-сти от причин возник­новения, хар-тера и условий проявления принято выражать суммой двух составляющих, называемых случайной ψ и систематиче­ской q погрешностями измерений: Δ = q + y.

Случайная погрешность измерения — составляющая погрешно­сти измерения, изменяющаяся случайным образом при повторных измерениях одной и той же величины,определ.ься факторами кот.проявл.нерегулярно и с разной интенсивностью.

Знач. и знак случайной погрешности определ. невозможно, т.к. в каждом опыте причины, вызывающие погрешность, действуют не­одинаково. Случайная погрешность всегда есть и не м.б. исключена из результата измерений. Но проведением ряда повторных изме­рений и исп.для их обработки м-дов математ.статистики опред. знач. измеряемой величины со случай­ной погрешностью, меньшей, чем при1ом измерения,при этом чаще всего исп.нормальный з-н распределения(Гауса),кот.опр. связь м-ду случайной величиной и вероятностью ее проявления. Для кол-венной оценки случай ной пог-ти при распределении Гауса исп.матем.ожидание М_х и среднеквадратичное отклонение υ.При конечном числе измерений мат.ожиданиеи среднеквадр.отклонение орп.по ф-лам: М(х)=1/n*Σx_i,

υ= . Случайная пог-ть предст.собой интервал наз.доверительным, в кот. с заданной вероятностью Р_g попадет в результат измерений.

Зав-сть доверительного интервалаот доверительной вероятности выраж.функцией Лопласса,кот.приводят в виде таблицы(Р_g втехнолог.измерения обычно приним. 0,95).Иногда случ.пог-ти одного или неск. рез-тов измерений могут сильно отличаться от среднего знач.,их наз.тогда промахами(грубыми погреш-ми).Выявление промаха ведут с исп.статистических м-дов.

Систематическая погрешность — составляющая погрешности измерения, остающаяся постоян. или з-номерно изменяющаяся при повторных измерениях одной и той же величины.Ее выявление часто связано с проведением дополнит.исследований. Обнаруженная и оцененная систематическая погрешность исключается из результата введением поправки. В зав-сти от причины возникновения раз­личают след. систематические погрешности:

1.Погрешность м-да (теоретическая погрешность) измерений — составляющая погрешности измерения, обусловленная несовершен­ством м-да измерений. Здесь необх-мо учитывать тот факт, что м-д измерения, по определению, включает в себя и пр-п из­мерения. 2. Инструментальная погрешность измерения — составляющая по­грешность измерения, зависящая от погрешности применяемых средств измерений. 3. Погрешность установки явл. следствием неправильности установки средств измерений. 4. Погрешность от влияющих величин явл. следствием воздей­ствия на объект и средством измерений внешних факторов (тепло­вых и воздушных потоков, магнитных, электрических, гравитаци­онных и других полей, атмосферного давления, влажности возд., ионизирующего излучения). 5. Субъективная погрешность обусловлена индивид.свой­ствами чел.а,кот.пров. измерения.

Для обнаружения системат пог-ти исп.средства измерений,основанные на разных м-дах(м-д раидонизации).По хар-теру проявления систематические погрешности делят на постоянные и переменные.

Постоянные погрешности не изменяют своего знач. при по­вторных измерениях. Причинами этих погрешностей явл.: не­правильная градуировка или юстировка средств измерений, непра­вильная установка начала отсчета и т. д.

Переменные погрешности при повторных измерениях могут при­нимать различные знач.. Если переменная погрешность при по­вторных измерениях возрастает или убывает, то ее наз-ют про­грессивной. Переменная погрешность может изменяться при повтор­ных измерениях периодически или по сложному з-ну.

Причинами возникновения переменной систематической погреш­ности явл.: действие внешних факторов и особенности конст­рукций средств измерений.

Передаточная

 

Если Т1≤Т2 – процесс колебательного характера.

 

0<?<1

Звено запаздывания Запаздывание выражается в том, что его выходная величина начинает изменяться не сразу после нанесения возмущения, а только через некоторый промежуток времени τ, называемый временем запаздывания. Все реальные объекты обладают запаздыванием, так как изменение потоков вещества или тепла распространяется в объектах с конечной скоростью и требуется время для прохождения сигнала от места нанесения возмущения до места, где фиксируется изменение выходной величины. Обозначив это расстояние через l, а скорость прохождения сигнала через v, выразим время запаздывания: τ= l / v. Примером объекта, обладающего чистым запаздыванием, является ленточный питатель сыпуч. материала.

 

Звено запаздывания характеризуется ур-ем вида у(t)=X*(t-t)

W(p)=e^-pt

Т.е. выходная величина воспроизводит входную с запаздыванием по времени равным t.

Системы любой сложности могут быть представлены как совокупность элементарных динамических звеньев соед. Последовательно, параллельноили с обратной связью.

Классификация измерений

Емкостные преобразователи.

Принцип действия основан на изменении электрической емкости конденсатора при изменении положения его обкладок.

 

 

В качестве входных переменных используются расстояние между пластинами d и площадь перекрытия S. Статическая характеристика зависит от изменяемого параметра.

Преимущества – малые габариты и высокое быстродействие. Недостаток – сложность конструкции.

Измерение массы.

Взвешивание основано на использовании силы гравитации. При этом сила создаваемая измеряемой массой, сравнивается с известной силой, которая может создаваться разными способами:

 грузом известной массы,

 растяжением пружины,

 деформацией жестких элементов (тензодатчиков),

 пневматическим или гидравлическим устр-вом (давлением сжатого воздуха или жидкости),

 электрическим устр-вом (соленоид в магнитном поле),

 при погружении тела в жидкость (сила Архимеда).

Погрешность взвешивания во многом зависит от метода сравнения.

Рычажные весы. Неизвестная масса определяется уравниванием крутящих моментов, развиваемых взвешиваемой массой и гирей, приложенных к противоположным плечам рычага. Имеют высокую точность и используются как в промышленности, так и в научных исследованиях. Погрешность может быть менее 0,01%.

Пружинные весы. Масса определяется по деформации пружины. Преимущество – простота конструкции, малые габариты.Уменьшить погрешность можно используя при измерениях метод замещения.

Измерительные преобразователи. Во многих случаях результат взвешивания исп-тся в системах автоматического контроля и управления, поэтому он должен быть преобразован в удобную для передачи и преобразования форму, как правило, электрический, пневматический или гидравлический сигнал.

Виброчастотный (струнный). Действие основано на изменении частоты струны, установленной на упругом элементе, в зав-сти от величины приложенной к нему силы. Недостатками являются влияние на показания влажности, температуры, вибрации, а также сложность изготовления. Однако оборудованные ими весы стоят очень дешево.

Тензометрический. Распространенны благодаря простоте конструкции, малым габаритам и высокой точности. Действие основано на преобразовании деформации упругих элементов в изменение электрического сопротивления. В качестве упругого элемента выступают металлические изделия специальной конструкции – пластины, столбики, кольца и др. Преобразователем служит высокочувствительная спираль из специального сплава, которая особым способом приклеивается к упругому элементу. Измеряемое усилие с помощью упругого элемента преобразуется в деформацию проволоки и, следовательно, в изменение сопротивления.

Современные промышленные весы представляют собой электронные устройства, у которых весоприемное устр-во (платформа), опирается на 1 или несколько датчиков. Далее сигнал преобразуется в показания и вводится

коррекция.

 

33. Средства измерения давления. Принципы действия, конструкции, характеристики.

Под давлением понимают действие силы, равномерно распределённой по площади и направленной по нормали к ней. Общий принцип действия манометров основан на уравновешивании измеряемого давления некоторой известной силой. По принципу действия средства измерений давления подразделяют на жидкостные, поршневые, деформационные (пружинные) и др.

Измерение плотности сыпучих мат-лов.

Плотность грубодисперсных порошков, ч-цы кот. не содержат пор, определяют с пом. мерной колбы. Сначала колба заполняется жидк.ю до определенной отметки на нижней шкале (объем V ₁), и взвешивается (m ₁). Затем в нее добавляют мат-л до тех пор, пока жидк. не поднимется до отметки на верхней шкале (объем V ₂) и снова взвешивают (m ₂).

Плотность определяют по формуле:

Газоанализаторы.

Чаще всего сырье или готовый продукт представл. собой смесь, кот. состоит из двух и более составных частей, называемых компонентами.

Различают кач-венный и кол-венный состав смеси. Первый представл. собой инф-цию о том, какие компоненты входят в смесь, второй, кроме того, дает инф-цию о кол-ве этих компонентов в смеси. Кол-венный состав хар-теризуется концентрацией.

Бинарная смесь – смесь, состоящая из двух компонентов.

Многокомпонентная смесь – смесь, состоящая из трех и более компонентов.

Псевдобинарная смесь – многокомпонентная смесь, кот. при определенных усл.х по некот. физико-химическому свойству может рассматриваться как бинарная.

Измерение концентрации определяемого компонента в бинарных и псевдобинарных смесях жидк. и газов – одна из наиб. распростр.ных задач автоматического контроля качества потоков химико-технологич. проц-сов. В общем случае измерение концентрации определяемого компонента в бинарной смеси осущ. путем измерения какого-либо физико-химического свойства этой смеси.

Термокондуктометрические газоанализаторы. Пр-п действия основан на проц-се теплопереноса в газах под действием градиента температур.

Для большинства газов теплопроводность возрастает с увелич. темп-ры. Для многих газов и паров жидк. тепловое сопротивление (величина обратная теплопроводности) смеси связана с теплопроводностью компонентов соотношением:

где 1/ λ – тепловое сопротивление ан-зируемой газовой смеси; 1/ λ _i – тепловое сопротивление i -гo компонента смеси; c _i – объемная концентрация i -го компонента.

Основной частью термокондуктометрического газоан-затора явл. детектор, представляющий собой металлический блок 1, в котором расположены четыре камеры 2, 6, 7, 8. В каждой из камер в держателях 4, укрепленных в электроизоляционной обойме 5, размещены металлические или полупроводниковые терморезисторы 3. Металлические терморезисторы выполнены из платиновой, вольфрамовой или вольфрам-рениевой проволоки диаметром 0,02 – 0,05 мм.

Ан-зируемый и вспомогательный газы поступают из блока подготовки газов 9 с постоян.и объемными расходами соответственно в соединенные последовательно камеры 2, 6 и 8, 7. Размещенные в этих камерах измерительные Rи и сравнительные Rср терморезисторы образуют неравновесный мост. Напряжение питания подбирают таким, чтобы терморезисторы были нагреты до темп-ры 50 - 200°С. Резистор Rо служит для настройки начального уровня сигнала моста, резистор Rд – для настройки коэффициента передачи.

Если теплопроводности ан-зируемого и сравнительного газов одинаковы, то темп-ры, а, следовательно, и сопротивления резисторов одинаковы, и ток в измерительн. диагонали моста отсутствует (при необх-мости устанавл. с пом. резистора Rо) При измен. теплопроводности смеси усл. теплопередачи в камерах 2 и 6 измен., а в камерах 7 и 8 остается прежним. Это вызывает изменение сопротивлений терморезисторов Rи.

В результате чего на измерительн. диагонали моста возникает разбаланс, кот. описывается выражением:

ΔU = K _λ (1/ λ _см – 1/ λ _в),

где K _λ – коэффициент преобразования термокондуктометрического газоан-затора; 1/ λ см, 1/ λ в – тепловые сопротивления ан-зируемой смеси и вспомогательного газа соответственно.

Термокондуктометрические газоан-заторы применяются для измерения концентрации Н ₂, Не, С0 ₂, С0, NH ₃, С1 ₂ в бинарных и псевдобинарных газовых смесях, т.к. у этих газов теплопроводность во много раз больше теплопроводности возд..

Диапазон измерений от 0 – 1 до 0 – 100%, классы точности 2,5 – 10 (увелич. с уменьшением диапазона измерений); время реакции 60–120 с.

Магнитные газоанализаторы. Пр-п действия основан на взаимодействии определяемого компонента ан-зируемой (в общем случае многокомпонентной) газовой смеси с магнитным полем.

Большинство газов явл. диамагнетиками, и они выталкиваются из магнитного поля. Кол-венно их магнитные свойства хар-теризуются объемной магнитной восприимчивостью χ _д, кот. явл. отрицательной величиной. Газы, кот. втягиваются в магнитное поле, наз-ют парамагнитными и их магнитная восприимчивость χ _п явл. положительной величиной. Парамагнитными свойствами обладают кислород и оксиды азота. Кислород имеет точку Кюри 85ºС, при кот. он из парамагнетика превращается в диамагнетик.

Аномальные магнитные свойства кислорода используются для получ. измерительн. инф-ции о его концентрации в многокомпонентных смесях газов и паров. Наиб. распростр.ными явл. термомагнитные газоан-заторы.

Ан-зируемый газ поступает из блока подготовки 1 с постоян. объемным расходом в кольцевую камеру 3. По диаметру этой камеры установлена тонкостенная стеклянная трубка 4 с намотанными на ней терморезисторами R ₁ и R ₂. Если в ан-зируемом газе отсутствует кислород, то при горизонтальном положении трубки 4 поток газа ч-з нее отсутствует.

Когда в ан-зируемом газе имеется кислород, он втягивается в магнитное поле, создаваемое постоян. магнитом 2 около левого (на рисунке) конца трубки 4. Затем кислород нагревается терморезистором R ₁ до темп-ры выше точки Кюри, становится диамагнитным и выталкивается из магнитного поля. Возникает поток газа, протекающий по трубке 4. кот. измеряется расходомером. При этом R ₁ охлаждается, а R ₂ – нагревается.

Диапазоны измерений термомагнитного газоан-затора от 0 – 1 до 0 – 100%. Классы точности 2,5 – 5% (в зав-сти от диапазона измерений).

Анализаторы жидк..

Пр-п действия кондуктометрических ан-заторов основан на зав-сти электропроводности растворов электролитов от концентрации растворенных веществ. В этих растворах часть молекул диссоциирует на положительные и отрицательные ионы, кот. соответственно наз-ют катионами и анионами, что придает растворам сп-бность проводить электрический ток. Если жидк. явл. частью электрической цепи, то она ведет себя как электрич. сопротивление, проводимость k кот. определ. выражением:

где χ – удельн. проводимость (электропроводность); S и l – площадь сечения проводника и его длина.

Чувствит. элементы кондуктометров наз-тся электролитическими измерительными ячейками. По конструкции различают контактные и бесконтактные измерительные ячейки. В контактных измерительных ячейках в ан-зируемом растворе размещаются электроды, т. е, имеет место гальванический контакт с ним. В бесконтактных измерительных ячейках этот контакт отсутствует, а исп-тся электромагнитное взаимодействие с ан-зируемым раствором.

По числу электродов в контактной измерительн. ячейке различают двух-, трех- и четырехэлектродные ячейки.

Простейшей явл. двухэлектродная ячейка, кот. представл. собой камеру с двумя инертными металлическими электродами, заполненную ан-зируемой жидк.ю. Электрич. сопротивление измерительн. ячейки определ. выражением

где К – константа измерительн. ячейки, зависящая от площади поверхности электродов, расстояния м-ду ними и их конфигурации, определяемая опытным путем.

Для уменьшения влияния внешних электромагнитных наводок на результат измерения применяют трехэлектродные ячейки, в кот. средний электрод размещен м-ду двумя внешними.

Для уменьшения погрешности, связанной с поляризацией электродов, применяют четырехэлектродные измерительные ячейки, в кот. ф-ции подвода электрической эн. к ячейке и съема сигнала измерительн. инф-ции разделены. В четырехэлектродной ячейке 1 к токовым электродам 2 и 5 подводится стабилизированное напряжение U от источника переменного или постоянного тока и м-ду ними в ан-зируемой жидк. проходит ток. Электроды 3 и 4 служат зондами для измерения падения напряжения Ux, кот. создается током на участке м-ду этими электродами. При измерении указанного падения напряжения компенсационным м-дом ток в цепи электродов 3 и 4 практически не проходит и они не поляризуются.

Бесконтактные измерительные ячейки применяются при ан-зе жидк. сред, содержащих взвеси, коллоиды, пленкообразующие и кристаллизующиеся компоненты.

Ан-зируемая жидк. поступает в трубку 3 из диэлектрика, на кот. снаружи намотаны обмотки двух трансформаторов – возбуждающего Tp1 и измерительного Тр2. Обмотка 1 трансформатора Tp1 подключена к источнику переменного тока. Раствор ан-зируемого вещ-ва в трубке 3 образует замкнутый жидкостной виток и явл. вторичной обмоткой трансформатора Tp1. Под действием ЭДС, наводимой первичной обмоткой 1 в замкнутом витке, в нем проходит ток. Сила этого тока пропорциональна электропроводности ан-зируемой жидк.. Для измерительного трансформатора Тр2 жидкостный виток служит первичной обмоткой.

ЭДС, наводимая в его вторичной обмотке 2, зависит от силы тока, проходящего по жидкостному витку, т.е. определ. электропроводностью ан-зируемой жидк..

В практике автоматического аналитического контроля наиб. широкое применение имеют кондуктометры с контактными измерительными ячейками. Для измерения сопротивления электролитических измерительных ячеек применяются разные по схемам уравновешенные и неуравновешенные мосты переменного тока.

Кондуктометрические ан-заторы используются для автоматического контроля концентрации растворов солей, кислот, щелочей и других сред. В зав-сти от схемы и конструкции класс точности промышленных кондуктометров составляет 1 – 5%. Диапазон измерений по электропро­водности от 1•10 -8 до 1 См/см.

Потенциометрические анализаторы. Пр-п действия потенциометрических ан-заторов основан на измерении потенциала электрода, размещенного в электролите, кот. зависит от концентрации определяемого компонента.

В силу того, что электродный потенциал непосредственно измерить нельзя, его измеряют косвенным путем по ЭДС гальванического элемента, составленного из измерительного электрода 1 и сравнительного электрода 2.

Оба электрода погружены в исследуемую жидк., протекающую ч-з ячейку 3. Потенциал измерительного электрода Еи измен. при измен. концентрации ионов в ан-зируемой среде, а потенциал сравнительного электрода Еср, не зависит от концентрации ионов в ан-зируемой среде и остается постоян.. ЭДС такого гальванического элемента Е определ. разностью потенциалов измерительного и сравнительного электродов: Е = Еи – Еср. Измерение этой ЭДС при постоян. потенциале Ecр позволяет получить инф-цию о концентрации определяемых ионов в ан-зируемой жидк..

На практике потенциометрические ан-заторы применяются в основном для контроля бинарных и псевдобинарных жидк..

Для измерения сигнала гальванического элемента потенциометрического ан-затора используют измерительные приборы и нормирующие измерительные преобразователи.

Основное требование к приборам, измеряющим электродные потенциалы – наличие высокого входного сопротивления. Так, при измерении рН оно должно составлять 500 – 1000 Мом.

В потенциометрическом ан-заторе (рис), кот. содержит гальваническую ячейку 3 с измерительным 1 и сравнительным 2 электродами, измерение сигнала последней осущ. с пом. специального автоматического потенциометра с реохордом Rp, питающимся от стабилизированного источника постоянного тока 4.

При измерении сигнал гальванической ячейки сравнивается с падением напряжения на реохорде. Разность напряжений подается на вход усилителя постоянного тока 5 с высоким входным сопротивлением. Постоянный ток преобразуется в переменный, усиливается усилителем 6 и управляет реверсивным двигателем, кот. перемещает подвижный контакт в сторону уменьшения разности напряжений.

Потенциометрические автоматические ан-заторы рН имеют диапазон измерений от 0 – 1 до 0 – 14 рН и время реакции 15 – 30 с. Классы точности потенциометрических ан-заторов 0,5 –10.