Metoda paramagnetyczna

Metoda 2 Metoda paramagnetyczna: typ hantli

Cechy

Prosty mechanizm detektora zapewnia długotrwałą i stabilną pracę, gdy próbka gazu nie zawiera gazów korozyjnych.
Stężenie tlenu można zmierzyć nawet wtedy, gdy w badanym gazie znajdują się gazy łatwopalne.
Nie jest wymagany gaz nośny.

Zasada pomiaru

Metoda paramagnetyczna to zasada pomiaru wykorzystująca niezwykle silny paramagnetyzm (*1) tlenu. Analizator wykorzystuje tę właściwość do wykrywania stężenia tlenu, który wymuszającego ruch "hantli", czyli dwu szklanych kul wypełnionych azotem, połączonych za pomocą szklanego pręta.

Budowa i zasada działania

Analizator składa się z zawieszonych poziomo, połączonych ramieniem dwu szklanych kul oraz centralnie zamocowanego lustra. Układ zamocowano za pomocą przewodu w małej komórce pola magnetycznego (około 2cm³), które magnetyzuje tlen w próbce gazu (Rysunek 2-1). Rysunek 2-2 przedstawia widok z góry komórki pola magnetycznego, pomijając bieguny N i S, aby ułatwić wyjaśnienie interakcji kuli i innych urządzeń.

Struktura komórki pola magnetycznego analizatora tlenu typu hantla metodą paramagnetyczną (widok ogólny)

Rys. 2-1: Struktura komórki pola magnetycznego paramagnetycznego analizatora tlenu typu hantli (dumb-bell). Widok ogólny

Rysunek 2-2: Widok z góry komórki pola magnetycznego w analizatorze tlenu typu hantla

Gdy próbka gazu zawierająca tlen przechodzi przez silne pole magnetyczne, paramagnetyzm tlenu popycha kulę hantli i napiera na mechanizm w kierunku najsilniejszej części pola magnetycznego. W rezultacie generowana jest siła, która popycha kulę hantli w odpowiedzi na stężenie tlenu. Generuje to siłę obracającą zawieszone lustro (Rysunek 2-3, Rysunek 2-4).

F= (X1 - X2)・V・H
F: Siła działająca na hantle X1: Podatność magnetyczna próbki gazu X2: Podatność magnetyczna hantli V: Objętość hantli H: Natężenie pola magnetycznego

Zmiana kierunku zwierciadła wraz z obrotem hantli zmienia kąt odbicia światła (światło padające) padającego ze źródła światła na zwierciadło, a pozycja odbitego światła (odebrany punkt świetlny) w jednostce odbierającej światło zmienia się.
Jednostka odbierająca światło, która składa się z dwóch ogniw fotowoltaicznych o jednolitej charakterystyce, rejestruje różnicę w sile elektromotorycznej dwóch ogniw fotowoltaicznych w zależności od położenia odbieranego punktu świetlnego. Prąd odpowiadający tej różnicy jest przykładany do cewki układu sprzężenia zwrotnego wokół hantli w polu magnetycznym w celu wygenerowania siły przeciwnej, a hantla jest przywracana do pozycji neutralnej. (rysunek 2-5).

Ponieważ prąd ten jest proporcjonalny do stężenia tlenu, układ przetwarzania sygnału przekłada wartość prądu na stężenie. W rzeczywistym analizatorze siła nacisku na hantle w odpowiedzi na stężenie tlenu jest zawsze równoważona przez siłę generowaną przez układ sprzężenia zwrotnego, a sterowanie prądem w celu utrzymania hantli w neutralnej pozycji zachodzi przez cały czas. Stężenie tlenu jest wyznaczane poprzez pomiar prądu wymaganego do kompensacji pozycji mechanizmu.

Zasada działania analizatora tlenu typu hantla metodą paramagnetyczną

Rysunki 2-3, 2-4 i 2-5: Zasada działania analizatora tlenu typu hantla wykorzystującego metodę paramagnetyczną

Produkty powiązane

Analizatory wykorzystujące metodę paramagnetyczną typu hantla służą do ciągłego pomiaru stężenia tlenu w spalinach i gazach procesowych w różnych dziedzinach.