Термомагнітні газоаналізатори

---------------------------------------------------------------------------------

Це газоаналізатори, які придатні для вимірювання кількості газів, що мають парамагнітні властивості. Є два гази, що мають яскраво виражені такі властивості. Це кисень і закис азоту.

Найбільш поширене є вимірювання кисню. В магнітному полі кисень намагнічується, магнітне поле підсилюється. Така властивість називається парамагнітною.

Є гази діамагнетики. В їх присутності магнітне поле послаблюється.

Парамагнетичні властивості О₂ приблизно на 2 порядки вищі ніж у інших газів. Отже все одно уся зміна є дуже невелика і її поміряти можна тільки непрямими методами.

J=æ ·H – намагніченість газу

Де æ – це коефіцієнт магнітної спритності

H – напруженість магнітного поля

æ залежить від температури і абсолютного тиску.

Для кисню як і для кожної парамагнітної рідини властивий ефект Кюрі.

Ефект Кюрі полягає в тому що парамагнітна речовина при певній температурі втрачає магнітні властивості, ця температура – точка Кюрі.

Найчастіше магнітну сприятливість кисню міряють методом термомагнітної конвекції. Для цього нагрітий струмом опір (ЧЕ) з великим температурним коефіцієнтом опору поміщають в однорідне магнітне поле. В зоні ЧЕ зникають магнітні властивості суміші (Ефект Кюрі це ≈ 87, 3º С) і виникає рух газової суміші. Від інтенсивності цього руху, а відповідно від концентрації суміші залежить температура і опір ЧЕ. Зміни температури – дуже невеликі, порядку 0, 2º С на весь діапазон вимірювання. Тому прилади будують по диференційних схемах.

Такий рух називається «термомагнітним вітром»

Термомагнітні газоаналізатори з внутрішньою конвекцією (з кільцевою камерою)

Переваги: Менший вплив зміни концентрації теплопровідних компонентів.

Приклад: Заміна азоту на водень при 1% кисню змінить покази всього на 23%

Недоліки: Великі габарити і вага магнітної системи.

Всі термомагнітні газоаналізатори потребують термостатування або термокомпенсації і стабілізації абсолютного тиску. Залежність показів абсолютного тиску є квадратична.

1. Кільцева камера, 50мм;

2. Тонкостінна скляна трубка;

3, 4. Платинові ЧЕ (Фактично вони утворюють мікровитратомір);

5. Полюси магнітної системи;

6. Постійні опори МВС;

7. Змінний опір для початкових показів.

При відсутності кисню в аналізованій суміші потік ділиться на дві частини в кільцеву камеру.

ЧЕ нагріті до однакової температури, опір в них однаковий, вихідна напруга 0 (через трубку 2 потоку немає).

При появі кисню в аналізованій суміші вона починає втягуватися у між полюсний простір магнітної системи. Вона нагріває ЧЕ 3 і втрачає свої парамагнітні властивості. На її місце втягується свіжа порція суміші. Так виникає потік газової суміші в трубці 2 інтенсивність якого буде пропорційна до вмісту кисню в газовій суміші. При цьому температура елементу 3 знижується, його опір збільшується.

На виході МВС з’являється напруга, пропорційна до вмісту кисню.

Ця конструкція дозволяє будувати прилади з «подавленим» нулем, тобто реалізувати діапазони 90-100% і т.п.

Кільцеву камеру розміщують під кутом 90º. З’являється природна конвекція. І тільки при певному значенню кисню термомагнітна конвекція передавить.

Метрологічні характеристики:

Похибка 2.5%; 4.0%