Газоанализатор

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Белорусский государственный университет(73) Патентообладатель Белорусский государственный университет(57) Газоанализатор для контроля изменения концентрации кислорода, состоящий из главного газопровода и измерительного резонатора спектрометра ЭПР с блоком регистрации, отличающийся тем, что в измерительный резонатор введена сорбционная камера с диспергированным углеродным веществом, входной и выходной узлы которой через ответвители соединены с главным газопроводом, а входы управления входного и выходного узлов соединены с блоком регистрации.(56) 1. Бегунов Л.А., Конопелько Л. А. Физико-химические измерения состава и свойства веществ. - М. Издво стандартов, 1984. - С. 56-58. 2. Инграм Д. Спектроскопия на высоких и сверхвысоких частотах. - М. ИЛ., 1959. - С. 157-159 Предлагаемое устройство относится к технике магнитного резонанса и может использоваться в химической промышленности, теплоэнергетике, экологии, автомобилестроении и других отраслях промышленности при контроле содержания кислорода в потоке газов. Известны термомагнитные газоанализаторы 1, содержащие газопровод, нагреватель и источник неоднородного магнитного поля, в которых определение содержания кислорода основано на термомагнитной 559 конвекции газовой смеси, содержащей кислород в неоднородном магнитном и температурных полях. Однако такой газоанализатор требует стабилизации температуры газовой смеси на входе и стабилизации скорости прокачки через газоанализатор. Кроме того, данный газоанализатор имеет большую инерционность измерений. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является газоанализатор, содержащий главный газопровод и измерительный резонатор спектрометра ЭПР с блоком регистрации, который основан на явлении электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) в молекулярном кислороде 2. Однако такой газоанализатор имеет все недостатки, присущие газовой радиоспектроскопии ЭПР, например низкую чувствительность и большую инерционность измерений. Вместе с тем, регистрируемый спектр ЭПР имеет сложную форму с сильной температурной зависимостью. Кроме того, одновременно такой газоанализатор регистрирует окись азота и надперекиси щелочных металлов, что затрудняет контроль изменения концентрации молекулярного кислорода. Задачей предлагаемого технического решения является создание широкодиапазонного быстродействующего анализатора для контроля изменения концентрации молекулярного кислорода. Задача решается тем, что в газоанализаторе, содержащем главный газопровод и измерительный резонатор спектрометра ЭПР с блоком регистрации, в измерительный резонатор введена сорбционная камера с диспергированным углеродным веществом, входной и выходной узлы которой через ответвители соединены с главным газопроводом, а входы управления входного и выходного узлов соединены с блоком регистрации. На фиг. представлена функциональная схема предлагаемого газоанализатора. Газоанализатор содержит сорбционную камеру 1 с диспергированным углеродным веществом 2, помещенную в измерительный резонатор 3 спектрометра ЭПР с блоком регистрации 4, входной 5 и выходной 6 узлы сорбционной камеры 1,входной 7 и выходной 8 ответвители, соединенные с главным газопроводом 9, входы управления 10 и 11 входным узлом 5 и выходным узлом 6 соответственно, которые подключены к блоку регистрации 4. Предлагаемое устройство работает следующим образом. Часть газовой смеси из главного газопровода 9 через входной ответвитель 7 и входной узел 5 поступает в сорбционную камеру 1, находящуюся в измерительном резонаторе 3. Необходимое для контроля количество газовой смеси через вход управления 10 регулируется входным узлом 5, выполненным, например, в виде электроуправляемой диафрагмы. Из сорбционной камеры 1 через выходной узел 6 и выходной ответвитель 8 газовая смесь возвращается в главный газопровод 9. Выходной узел 6, выполненный, например, в виде электроуправляемой диафрагмы, через вход управления 11 регулирует газовый поток аналогично входному узлу 5. Молекулярный кислород газовой смеси при прохождении через углеродное вещество 2, например в виде модифицированной термоотжигом в вакууме целлюлозы или же диспергированного антрацита, уменьшает интенсивность сравнительно узкого(Н 0,51,5 Гс) сигнала магнитного резонанса углеродного вещества. Этот сигнал в дальнейшем не изменяется, если концентрация кислорода в газовом потоке остается неизменной и увеличивается (уменьшается) при уменьшении (увеличении) концентрации кислорода. Явление изменения интенсивности сигнала магнитного резонанса диспергированного углеродного вещества определяется обратимой физической сорбцией молекул кислорода на поверхностных парамагнитных центрах углеродного вещества и их магнитным взаимодействием. Минимальное количество углеродного вещества определяется чувствительностью спектрометра ЭПР,максимальное - количеством кислорода в газовой смеси. Максимальная чувствительность газоанализатора реализуется, когда исходный узкий сигнал магнитного резонанса углеродного вещества при прохождении кислорода уменьшается вдвое. Регулирование газового потока входным узлом 5 сигналом из блока регистрации 4 позволяет автоматически поддерживать максимальную чувствительность газоанализатора. Синхронное управление входного 5 и выходного узлов 6 сорбционной камеры 1 стабилизирует газовый поток и устраняет перепад давления в сорбционной камере. Высокая чувствительность данного газоанализатора определяется также высокой чувствительностью современных методов ЭПР и наличием в диспергированном углеродном веществе больших концентраций магнитных центров, чувствительных к кислороду. Предлагаемое устройство позволяет создать широкодиапазонный быстродействующий анализатор изменения концентрации кислорода. Поскольку источником информации является высокостабильное углеродное вещество, точность анализатора не зависит от внешних условий (давления, температуры и т.д.) характеристик анализируемого газа. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66. 2