Денсиметрические анализаторы

Для непрерывного автоматического контроля плотности практически любых жидких растворов, суспензий применяются пьезо-компенсационные плотномеры; для контроля плотности низковязких технологических растворов — пневматические поплавковые плотномеры. Для бесконтактного контроля технологических растворов, суспензий, эмульсий, протекающих по технологическим трубопроводам, используются бесконтактные радиоизотопные -плотномеры.

Рис. 112. Расположение источника (1) и приемника (2) -излучения плотномера относительно трубопровода диаметром d < 0,2 м (а), d = 0,2...0,3 м (б) и d > 0,3 м (в)

Принцип действия радиоизотопного плотномера основан на измерении ослабления интенсивности -излучения, проходящего через слой вещества толщиной , которое описывается основным оптическим законом:

где — интенсивность -излучения на входе в слой вещества толщиной и на его выходе соответственно; — коэффициент поглощения.

Радиоизотопные -плотномеры измеряют плотность технологических жидких сред в интервале 500...3500 кг/м³. Плотномер устанавливают вблизи технологического аппарата или трубопровода, обычно диаметром 0,1...0,3 м и более (рис. 5.112).

Погрешности денсиметрического контроля связаны с появлением в контролируемой среде дисперсной фазы (твердой, жидкой, газообразной), способной не только поглощать, но и рассеивать поток -излучения, а также колебаниями температуры контролируемой среды.

Ультразвуковые анализаторы

Ультразвуковой метод анализа жидкостей основан на измерении скорости распространения и поглощения ультразвуковой волны в контролируемой среде. Эта скорость определяется химической природой жидкости и при постоянной частоте ультразвуковой волны зависит от концентрации составляющих компонентов, плотности, вязкости, сжимаемости и температуры анализируемой среды.

Ультразвуковым методом можно определять состав различных жидких сред, в том числе суспензий и эмульсий.

Рис. 113. Схемы датчиков ультразвуковых приборов с излучателем и приемником (а) и с совмещенным излучателыю-приемным элементом и отражателем (б):

1 — пьезоэлектрический резонатор, излучающий и (или) воспринимающий энергию ультразвуковых волн; 2 — камера; 3 — разделительная мембрана; 4 — фиксатор размещения элементов датчика; 5 — отражатель

Достоинства ультразвукового метода: анализируется весь объем пространства, заполненный контролируемой средой; измерения можно проводить при различных частотах, что позволяет осуществлять регулирование чувствительности измерительного прибора к параметрам контролируемой среды.

Чувствительные элементы ультразвуковых приборов (пьезоэлектрические излучатели и приемники) погружаются в контролируемую среду в защитных металлических корпусах во взрывобезопас-ном исполнении. В качестве излучающего и воспринимающего чувствительных пьезоэлементов применяют кристаллы ниобата лития. Точка Кюри ниобата лития близка к 500°С. Это позволяет использовать ультразвуковые приборы для контроля состава жидкости в любых ХТП. На рис. 113 приведены схемы двух вариантов датчиков ультразвуковых приборов. Пьезоэлектрические излучатель и приемник 1 помещают каждый в закрытую камеру 2 и прикрепляют через звукопроводящий слой к мембране 3. Датчик погружается в жидкую контролируемую среду таким образом, чтобы на его элементах не могли оседать твердые частицы. Контакт мембраны или отражателя 5 в датчиках первого и второго вариантов с контролируемой средой возникает сразу при погружении в нее датчиков.

Химические газовые сенсоры

Химические газовые сенсоры можно рассматривать как средство диагностики окружающей среды. Именно в охране окружающей среды в будущем химическим сенсорам будет принадлежать ведущая роль. В СУ ХТП химические газовые сенсоры, подобно компьютерам, представляют собой элементы глобальной информационной сети.

Рис. 114. Принципиальная схема химического газового сенсора.

Под химическим газовым сенсором (ХГС) понимают датчик концентрации компонентов в газе. Он обладает следующими свойствами: работа в реальном масштабе времени, обратимость показаний, высокая чувствительность, миниатюрность. ХГС является своеобразным хроматографом размером с небольшую монету, «настроенным» на один или несколько компонентов.

Основными функциональными элементами химического газового сенсора, представленного на рис. 114, являются рецептор, преобразователь, электронное устройство. Рецептор 1 — элемент (материал), какие-либо свойства которого изменяются под действием анализируемого газового вещества. Такими свойствами могут быть масса, размеры, электропроводность, диэлектрическая проницаемость и др. Конструктивно рецептор представляет или тонкую газосорбирующую пленку, или оболочку оптического волокна, или миниатюрную электрохимическую ячейку. Преобразователь 2 преобразует реакцию рецептора в электрический (реже оптический) сигнал. Как правило, преобразователи представляют собой миниатюрные устройства, например, полевые транзисторы, оптические волокна, разнообразные акустические электронные устройства и др. Электронное устройство 3 считывает сигнал, поступающий с преобразователя, обрабатывает его либо в цифровой сигнал, либо пороговый «тревожный» сигнал и посылает на регистрирующее устройство 4.

В основу классификации химических газовых сенсоров положен механизм работы преобразователя, и в соответствии с этим выделяют электрохимические, электрические, оптические, акустические, магнитные, термические сенсоры.