Далее по общей методике продуваем в течение 30 минут в газовую камеру синтетический воздух, и через два канала подаем в нее СО и СН4 в тех же концентрациях, что и в предыдущем случае, при напряжении на нагревательном элементе сенсора Uн=6,5 В. Результаты эксперимента представлены на рис.7.34-7.41 (Приложение 5), на которых для четырех испытуемых сенсоров представлены диаграммы зависимости сопротивления газочувствительного элемента и потенциала в средней точке дифференциальной пары сенсора от концентрации газовой смеси, подаваемой в газовую камеру при Uн=6,5 В.
Обратимся теперь к зависимостям RГ1 и Uо при напряжении на нагревательном элементе сенсора Uн=6,5 В, приведенных на рис.7.34–7.41. Из рисунков следует, что изменение сопротивления газочувствительных элементов и потенциала в средней точке дифференциальной пары сенсоров Uо при экспонировании их СО концентрациями 50-200 ppm составляет величины, приведенные в табл.7.1 и табл.7.2.
Разница DRГ1(CH4) и DUo(CH4)в значениях RГ1 и Uо, также приведенная в табл.7.1 и табл.7.2, приходится на долю воздействия СН4 на указанные параметры сенсоров. Указанная разница получается путем вычитания RГ1(6,5В) из RГ1(СО) и Uo(6,5В) из Uo(СО).
RГ1(6,5В)- сопротивление газочувствительного элемента сенсора при экспонировании газовой смеси при Uн=6,5 В;
RГ1(5,8В)- сопротивление газочувствительного элемента сенсора при экспонировании газовой смеси при Uн=5,8 В, по этому значению по графику на рис.7.5 определяем концентрацию СО в газовой смеси;
RГ1(СО)- сопротивление газочувствительного элемента сенсора, определенное по концентрации СО по графику на рис.7.12;
RГО(6,5В)- сопротивление газочувствительного элемента сенсора при экспонировании синтетического воздуха при Uн=6,5 В;
RГО(6,5В)- RГ1(СО) – отклик сенсора на экспонирование СО при Uн=6,5 В;
RГО(6,5В)- RГ1(6,5В) - отклик сенсора на экспонирование газовой смеси при Uн=6,5 В;
[RГО(6,5В)- RГ1(6,5В)] – [RГО(6,5В)- RГ1(СО)]= RГ1(СО) - RГ1(6,5В) – отклик сенсора на СН4 при напряжении на нагревательном элементе сенсора 6,5 В; при помощи этого отклика по графику на рис.7.19 определяем концентрацию метана в газовой смеси. (для определения концентрации газов по потенциалу в средней точке сенсора проводим аналогичные действия).
Из табл.7.1-7.2 видно, что для смесей с относительно низкими суммарными концентрациями СО и СН4 предложенная методика дает ошибку при определении концентрации СО и СН4 через изменение сопротивления газочувствительного элемента 5% и 9% соответственно. При больших суммарных концентрациях компонентов в газовых смесях ошибка в определении концентрации СН4 существенно возрастает, например для газовой смеси 200 ppm СО и 1% СН4 до 37%. Это, очевидно связано с существенным отклонением концентрационной зависимости RГ1 от принятого в методике линейного характера концентрационной зависимости. В разделах 7.1.2-7.1.4 было показано, что концентрационная зависимость RГ1 имеет логарифмический характер, но при относительно небольших концентрациях СО и СН4 может быть использована более простая для практического применения линейная аппроксимация. Вычисленная мной для смеси №8 концентрация СН4 с использованием концентрационной логарифмической зависимости RГ1 показала значение СН4 0,93%, ошибка при этом составляет 7%. Определения концентрации газов в газовой смеси показало существенно лучшие результаты, а именно ошибка для со составила 1,5%, для СН4 – 1% в среднем для всех смесей. Для практического применения целесообразно использовать методику с применением измерения потенциала в средней точке дифференциальной пары сенсора.
Проведенные эксперименты показали, что предложенная методика определения концентрации СО и СН4 в газовых смесях СО-СН4 является вполне пригодной для практических применений и перспективной для разработки газоаналитических приборов, предназначенных для содержания отдельных компонентов в газовых смесях СО-СН4.
7.1.6. Проверка методики определения концентрации газовых компонент на различных смесях СО-СН4 с применением двух сенсоров.
В этом варианте используются двух сенсоров, одного для определения концентрации СО при 5,8 В с использованием Pd-катализатора, а второго с Pd-Pt-катализатором для определения отклика сенсора на газовую смесь СО-СН4 при 6,5 В. От предыдущей эта методика отличается тем, что концентрация СО находится по графикам, представленным на рис.7.42-7.43 (Приложение 6), которые представляют зависимость сопротивления газочувствительного элемента Pd- сенсора при напряжении на нагревательном элементе сенсора 5,8 В. В дальнейшем определение концентрации СН4 производится, как и в предыдущем случае.
Определение концентраций СО и СН4 с использованием двух сенсоров при измерении RГ1 показало наличие 7% ошибки при определении СН4, и 3% ошибки при определении СО, а при измерении Uо наличие 0,9% для СН4 и 1,2% для СО.
Также как и в предыдущем случае целесообразнее применять методику, базирующуюся на измерении Uо.
7.2. Выводы.
1. Предложенные две методики определения концентрации компонентов в газовых смесях СО-СН4 имеют свои преимущества и недостатки, которые должны анализироваться разработчиками газоаналитических приборов с учетом конкретных условий их применения.
2. Было показано, что первый вариант базируется на использовании одного сенсора с Pd-Pt-каталитическим элементом, следовательно, потребуются затраты только на один ГПС и одну газовую магистраль. С другой стороны, при использовании одного сенсора в режиме переключения на различную мощность нагревательного резистора, присутствует неизбежный элемент инерционности.
3. Второй вариант базируется на применении двух сенсоров со стабильными режимами электрического питания. Применение сенсора с Pd-каталитическим элементом для тестирования СО выгодно повышает точность метода, благодаря его большей чувствительности к СО по сравнению с сенсором с Pd-Pt-катализатором. Определение концентрации газовых компонентов производится в реальном масштабе времени, так как сенсор имеет стабильное питающее напряжение, что также повышает привлекательность этого метода. С другой стороны, использование двух сенсоров влечет за собой значительное повышение цены приборной реализации газоанализатора смесей СО-СН4.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.