2.3.3 Чувствительный элемент датчика автоматического анализатора
Чувствительный элемент является составной частью датчика применяемого анализатора и наиболее важной частью автоматизированной системы контроля технологической среды. Он представляет собой устройство, способное генерировать информацию, полученную от его физического или физико-химического взаимодействия с технологической средой.
К основным требованиям, предъявляемым к чувствительному элементу, относятся:
высокая параметрическая чувствительность к изменению концентрации определяемого компонента;
избирательность, быстродействие, стабильность работоспособности и коррозионная стойкость к анализируемой среде;
доступность и простота регенерации;
надёжность в работе;
удобство обслуживания.
Взаимодействие чувствительного элемента с анализируемой средой может осуществляться прямым контактом или через перегородки.
Прямой контакт чувствительного элемента с технологической средой используется в электрохимических, тепловых, радиоизотопных, газодинамических и других анализаторах. Датчик этих анализаторов монтируется непосредственно в местах автоматизированного контроля среды, которая воздействует непосредственно на чувствительный элемент.
Перегородки применяются для пропускания только того материального потока анализируемой технологической среды, который должен оказывать воздействие на чувствительный элемент. Например, к таким потоком относятся:
поток воздуха эквивалентный давлению анализируемой среды на эластичную мембрану в анализаторах плотности;
световой поток через оптически прозрачные перегородки в оптико- акустических анализаторах;
тепловой поток через защитную стеклянную оболочку в термокондуктометрических анализаторах химически агрессивных сред.
Могут применяться перегородки при контроле технологической среды, включающей несколько фаз. В этом случае возникает необходимость выделения фазы из потока технологической среды, которая характеризует её параметры.
Независимо от того, как будет взаимодействовать чувствительный элемент с анализируемой средой, её физическое состояние должно оставаться постоянным. Однако для предотвращения появления нарушений в его параметрической чувствительности необходимо исключить влияние физических параметров окружающей среды – температуры, давления, влажности воздуха, магнитных полей, производственных вибраций, статического электричества, шагового напряжения и др. Важнейшим условием полноценного его функционирования является поддержание в должном техническом состоянии коммуникаций с измерительным преобразователем и другой аппаратурой.
Обеспечение длительной эксплуатации чувствительного элемента в датчике анализатора и получение объективной информации о состоянии контролируемой технологической среды достигается обеспечением выполнения следующих требований:
1. Чувствительный элемент должен взаимодействовать только с представительной частью анализируемой среды;
2. Недопустима установка чувствительного элемента в застойной зоне контролируемой технологической среды;
3. Режим обтекания чувствительного элемента анализируемой средой, а также её температура и давление должны находиться в пределах определённых методикой контроля.
4. Поверхность контакта чувствительного элемента должна всегда оставаться чистой и неизменной во времени.
В зависимости от решаемых задач и структуры автоматизированной системы информация от чувствительного элемента через датчик передаётся на расстояние по специальным коммуникациям связи к приборам, где обрабатывается, при необходимости усиливается и отображается на индикаторе.
2.3.4. Структуры приборов автоматизированного аналитического контроля
В зависимости от исполнения аналитические приборы могут изготавливаться в виде единой конструкции и в виде комплекта, состоящего из различных блоков, каждый из которых выполняет определённую функцию: обработки, измерения, нормирования усиления и отображения измеренных величин.
Общий принцип работы аналитического прибора заключается в следующем Первым в измерительной цепи аналитического прибора размещается первичный измерительный преобразователь. К нему подведён определяемый физический параметр, зарегистрированный чувствительным элементом датчика. Физический параметр в первичном измерительном приборе преобразуется в выходной электрический сигнал. В последующих блоках сигнал соответствующим образом преобразуется (усиливается, нормируется, видоизменяется и т. д.) в удобную для контроля форму. Контролируется сигнал посредством измерения его величины с помощью применения электронных автоматических мостов и потенциометров.
Потребности практики химико- технологических производств удовлетворяются изготовлением жёстких и гибких структур приборов для автоматизированного аналитического контроля, рис.2.4.
Рис. 2.4. Классификация структур автоматизированных систем
К жёстким системам относятся следующие типы структур: одноканальная, дифференциальная (двухканальная), компенсационная.
Одноканальная структура обеспечивает непосредственный отсчёт параметров состава или свойств анализируемого вещества. В ней последовательно располагаются основные и вспомогательные элементы, участвующие в процессе контроля технологической среды, рис 2.5.