[其他]氣體濃度測量儀

無效

• 申請號: 85105865
• 申請日: 1985-08-02
• 公開（公告）號: CN85105865A
• 公開（公告）日: 1986-11-19
• 發明（設計）人: 野口康夫;山本守人;松永文昭
• 申請（專利權）人: 住友電木株式會社
• 主分類號: G01N29/02
• 分類號: G01N29/02
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 李勇

本發明涉及利用超聲波測量氣體濃度的儀器，更具體地說，涉及一種使用了高度防潮的超聲傳感器，能夠長時間地高精度測量氣體濃度的氣體濃度測量儀。

目前已有這樣的測量儀器，它利用超聲波的傳播速度對被測氣體濃度的依賴性測量混合氣體或單一分量氣體的濃度。這種氣體濃度測量儀已經在（例如）1980年9月2日授予的美國專利№.4，220，040中有所敘述。該美國專利是授予本申請的同一個受讓人的。首先將說明其測量原理。

超聲在混合氣體中的傳播速度是由該混合氣體的常數、濃度和溫度所確定的。換句話說，其傳播速度可以用下面的方程式表述：

V 2 = Σi c p i X i /Σic V i X i·｜/ΣiM i X i ·R ·T ]]>……（1）

式中：V是超聲波在混合氣體中的傳播速度;

Cpi是混合氣體中在常壓情況下目標氣體i的比熱;

Cvi是混合氣體中在固定容積情況下目標氣體i的比熱;

Mi是在混合氣體中目標氣體i的分子重量;

Xi是混合氣體中目標氣體i的克分子分率;

R是氣體常數;

T是混合氣體的絕對溫度。

假定混合氣體是由氣體和二氧化碳CO₂組成的，方程式（1）則可以重寫為：

V²＝（Cpco₂Xco₂+CpairXair）/

（Cvco₂Xco₂+CvairXair）·R·T……（2）

將混合氣體的常數和絕對溫度293°K代入方程式（2），便可以計算出在每個二氧化碳CO₂的濃度情況中超聲波的傳播速度。其結果如表1和圖1所示。

表1

由于∑xi＝1，所以式（2）又可以由下式（3）給出：

V²= ([Cpair+(Cpco₂-Cpair)Xco₂])/([Cvair+(Cvco₂-Cvair)Xco₂])

X (R·T)/([Mair+(Mco₂-Mair)Xco₂]) =G(X₂·T)……（3）

于是，濃度Xco₂便可由下式（4）給出：

Xco₂＝F（V·T） ……（4）

換句話說，目標氣體的濃度是超聲波傳播速度V和氣體溫度T的函數。

圖2是根據本發明的一個測量系統的方框圖，它是基于上述原理而設計的。

參照圖2，超聲波傳感器1包括一個發射振子2和一個與發射振子2相對設置的接收振子3。用一種適當的方法將超聲傳感器1安裝在目標氣體環境4中。從發射振子2發射出來的超聲波穿過含有目標氣體的超聲波通路5。為接收振子3所接收。超聲波穿過超聲波通路5的傳播速度與目標氣體的濃度成反比。發射振子2包括一個電致伸縮元件。驅動放大器6和一個負導抗轉換器7被用來放大信號產生器8（該信號產生器由一個反饋振蕩放大器10控制）所產生的高頻信號并用以改善其響應特性。接收振子3包括一個電致伸縮元件。前置放大器9將來自接收振子3的高頻信號放大并將其輸出信號送至反饋振蕩放大器10。電阻器11和負導抗轉換器12用于改善接收振子3的響應特性和靈敏度。