Rysunek 1-1: Struktura i zasada działania metody paramagnetycznej pomiaru tlenu, typu magneto-pneumatycznego (pojedyncze pole magnetyczne)
Metoda paramagnetyczna to zasada pomiaru wykorzystująca niezwykle silny paramagnetyzm (*1) tlenu. Gdy tlen jest obecny w niejednorodnym polu magnetycznym, jest przyciągany do silniejszego pola magnetycznego. Magnetyczno-pneumatyczny typ analizatora tlenu wykorzystuje tę właściwość przyciągania cząsteczek tlenu, do wykrywania jego ilości jako zmiany ciśnienia. Analizator wykorzystuje elektromagnesy jako źródło siły magnetycznej. Dalej rozwiązanie to można podzielić na pojedyncze i podwójne metody pomiaru w oparciu o liczbę zestawów elektromagnesów w komórce pola magnetycznego. Pojemnościowy detektor mikrofonowy (*2) jest używany do wykrywania ciśnienia w obu metodach.
(*1) Paramagnetyzm: Materiał, który nie ulega namagnesowaniu w nieobecności pola magnetycznego, ale ulega namagnesowaniu w kierunku pola magnetycznego, gdy pole magnetyczne jest obecne.
(*2) Pojemnościowy detektor mikrofonowy: Ten detektor wykorzystuje mikrofon pojemnościowy jako czujnik. Mikrofon pojemnościowy składa się z membrany i płytki mocującej. Gdy różnica ciśnień występuje między lewą i prawą stroną membrany, odległość między membraną a płytką mocującą ulega zmianie. Ta zmiana odległości jest odczytywana jako zmiana pojemności kondensatora, w wyniku czego różnica ciśnień może zostać zmierzona.
Zasada pomiaru wykorzystuje niezwykle silny paramagnetyzm tlenu. Kiedy tlen (gaz paramagnetyczny) jest obecny w polu magnetycznym, jest przyciągany do silniejszego pola magnetycznego, a ciśnienie w tym obszarze wzrasta. Ogólnie rzecz biorąc, wzrost ciśnienia (ΔP) w tym czasie można wyrazić następującym równaniem
ΔP = 1/2 H2· X · C
(H : natężenie pola magnetycznego, X : podatność magnetyczna gazu ulegającego paramagnetyzmowi (tlenu), C : różnica stężeń między gazem podlegającym paramagnetyzmowi (tlenem) a gazem nośnym (powietrze/azot))
Wykrywany jest wzrost ciśnienia i mierzone jest stężenie tlenu.
Zmiana ciśnienia spowodowana przez tlen w próbce gazu przy włączeniu/wyłączeniu elektromagnesu jest propagowana do detektora mikrofonu pojemnościowego na zewnątrz komórki pola magnetycznego przez gaz nośny, a stężenie tlenu mierzy się za pomocą wykrytej zmiany ciśnienia odpowiadającej stężeniu tlenu.
Rozchodzenie się ciśnienia do detektora przez czysty gaz nośny zapewnia długotrwałe, stabilne pomiary, ponieważ gazy korozyjne w próbce gazu i zanieczyszczenia w komorze pola magnetycznego nie wchodzą w kontakt z detektorem. Ponadto w przypadku stosowania atmosfery jako gazu nośnego nie jest wymagana butla azotu (N2).
Rysunek 1-1: Struktura i zasada działania metody paramagnetycznej pomiaru tlenu, typu magneto-pneumatycznego (pojedyncze pole magnetyczne)
Ta sama, co w przypadku pojedynczego pola magnetycznego.
Rozwiązanie korzystające z podwójnego pola, pozwala na naprzemienne włącznie jednego elektromagnesu i wyłącznie drugiego. Cykl ten powtarza się naprzemiennie.
Ta operacja zmienia kierunek nacisku wywieranego na mikrofon pojemnościowy w detektorze, zapewniając dwukrotnie większą ilość sygnału do wykrycia w porównaniu z pojedynczym polem magnetycznym. Dzięki wykrywaniu dwukrotnie większej ilości sygnału można uzyskać bardziej czuły wynik pomiaru w porównaniu z pojedynczym polem magnetycznym.
Rysunek 1-2: Struktura i zasada działania paramagnetycznej metody pomiaru tlenu, typu magneto-pneumatycznego (podwójne pole magnetyczne)
Analizatory wykorzystujące metodę paramagnetyczną typu magneto-pneumatycznego służą do ciągłego pomiaru stężenia tlenu w spalinach i gazach procesowych w różnych dziedzinach.
Spis treści
Kliknij tutaj, aby uzyskać listę wyjaśnień dotyczących zasad pomiaru w analizatorach gazów ciągłych
Masz pytania lub prośby? Skorzystaj z tego formularza, aby skontaktować się z naszymi specjalistami.
