Figura 1-1: Estrutura e princípio de funcionamento de um analisador de oxigênio do tipo magneto-pneumático (campo magnético único) pelo método paramagnético.
O método paramagnético é um princípio de medição que utiliza o paramagnetismo extremamente forte (*1) do oxigênio. Quando o oxigênio está presente em um campo magnético não homogêneo, ele é atraído pelo campo magnético mais forte. O analisador de oxigênio do tipo magneto-pneumático utiliza essa propriedade para detectar a quantidade de oxigênio atraída como pressão. Este analisador utiliza eletroímãs como força magnética e é dividido em métodos de medição simples e dupla, com base no número de conjuntos de eletroímãs na célula de campo magnético. Um detector de microfone de condensador (*2) é usado para a detecção de pressão em ambos os métodos.
(*1) Paramagnetismo: Um material que não é magnetizado na ausência de um campo magnético, mas é magnetizado na direção do campo magnético quando um campo magnético está presente.
(*2) Detector de microfone de condensador: Este detector utiliza um microfone de condensador como sensor. Um microfone de condensador consiste em um diafragma e uma placa de fixação. Quando ocorre uma diferença de pressão entre os lados esquerdo e direito do diafragma, a distância entre o diafragma e a placa de fixação se altera. Essa variação de distância é interpretada como a variação da capacitância do condensador, e a diferença de pressão é detectada.
O princípio de medição utiliza o paramagnetismo extremamente forte do oxigênio. Quando o oxigênio (um gás paramagnético) está presente em um campo magnético, ele é atraído pelo campo magnético mais forte, aumentando a pressão nessa área. Em geral, o aumento de pressão (ΔP) nesse instante pode ser expresso pela seguinte equação.
ΔP = 1/2 H2 ・X・C
(H: intensidade do campo magnético; X: susceptibilidade magnética de um gás paramagnético (oxigênio); C: diferença de concentração entre um gás paramagnético (oxigênio) e um gás de arraste (ar/nitrogênio))
Esse aumento de pressão é detectado e a concentração de oxigênio é medida.
A variação de pressão causada pelo oxigênio no gás da amostra, quando o eletroímã é ligado/desligado, é propagada até o detector de microfone de condensador fora da célula do campo magnético por um gás de arraste, e a concentração de oxigênio é medida pela variação de pressão detectada, correspondente à concentração de oxigênio.
A propagação da pressão até o detector pelo gás de arraste limpo garante medições estáveis a longo prazo, pois gases corrosivos presentes na amostra gasosa e contaminantes na célula de campo magnético não entram em contato com o detector. Além disso, ao utilizar a atmosfera como gás de arraste, não é necessário um cilindro de N₂.
Figura 1-1: Estrutura e princípio de funcionamento de um analisador de oxigênio do tipo magneto-pneumático (campo magnético único) pelo método paramagnético.
É o mesmo que um campo magnético simples.
Além da operação com um único campo, quando um eletroímã está LIGADO, o outro está DESLIGADO, e isso se repete alternadamente.
Esta operação inverte a direção da pressão aplicada ao microfone de condensador no detector, fornecendo o dobro da quantidade de sinal a ser detectada em comparação com um único campo magnético. Ao detectar o dobro da quantidade de sinal, é possível obter um resultado de medição mais sensível em comparação com um único campo magnético.
Figura 1-2: Estrutura e princípio de funcionamento de um analisador de oxigênio do tipo magneto-pneumático (campo magnético duplo) pelo método paramagnético.
Analisadores que utilizam o método paramagnético do tipo magneto-pneumático são usados para medir continuamente a concentração de oxigênio em gases de escape e gases de processo em diversos campos.
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