171792. lajstromszámú szabadalom • Lángionizációs detektor szerves légnnyezők mérésére

5 171792 6 jelentősen csökkentő vízgőzkondenzéció megakadályozásában is. A 4 gyűjtőelektród egyben ellenáramú hőcserét biztosít a be- és kilépő levegőáram között, biztosítva ezáltal, hogy a távozó levegő vigye magával a detektorbäh elégő hidrogén égéshőjének nlinél nagyobb hányadát, illetve, ami ezzel egyenértékű, a detektor falán keresztül a hőveszteség minimális legyen. Ezt van hivatva biztosítani a detektort beburkoló 15 hőszigetelés réteg is. Mindezen intézkedések eredményeképpen Matösíthatő, Hogy a detektort elhagyó levegő hőmérséklete az alkalmazás szempontjából számításba jöhető hidrogén/levegőarány mellett biztonsággal magasabb, mint a harmatpontja (kb. 50 °C), de alacsonyabb annál a hőmérsékletnél (mintegy 200 °C), amely felett a teflon elektromos szigetelőképessége károsodást szenvedhetne. Végül, de nem utolsósorban a 4 gyűjtőelektród 1. ábra szerinti elrendezése biztosítja azt, hogy az égéstermékek nem kerülnek érintkezésbe a 7 csatlakozóval, mivel ezt a teret a betáplált 16 levegő öblíti körül állandóan, így a 7 csatlakozó szigetelésén kondenzáció és égéstermékek lerakódása következtében zavaró áramok nem folyhatnak. A 9 lángfék feladata annak megakadályozása, hogy a Eb-láng hatására robbanásveszélyes környezetben történő méréskor tűz vagy robbanás következzen be. A következőkben ismertetjük a detektor alkalmazási példáiban felhasznált készüléket. A szerves gáz- vagy gőzkomponensekkel szenynyezett levegő (2. ábra) a 17 szivattyú segítségével a 18 lángionizációs detektorba jut, majd ennek a 19 hidrogénpalackból táplált lángjával érintkezve a 20 anódtelep segítségével a szerves légszennyező koncentrációjával arányos ionáramot hoz létre. Ezt az ionáramot a 21 műveleti erősítő és a 22 hőfokkompenzált logaritmáló kapcsolás segítségével a 23 logaritmikus skálával ellátott mérőműszeren olvashatjuk le. A készülék elektromos táplálását a 24 akkumulátor a 25 feszültségstabilizátoron át látja el. A lángionizációs detektor áramát elegendően nagyértékű munkaellenálláson átvezetve a szenynyezőanyag koncentrációjával arányos egyenfeszültséget kapunk (Ube

) (3. ábra). A bemeneti erősítőként használt elektrométer erősítő által felerősített jelét egy tranzisztorral visszacsatolt Ti és ICi műveleti erősítőre vezetjük. Az ily módon létrehozott logaritmáló áramkör azonban nagyon hőfokfüggő, ezért kompenzálással kell gyakorlatilag hőfokfüggetlenné tenni. Erre a célra szolgál a T2 tranzisztorból és az IC2 műveleti erősítőből álló áramkör. Tekintve, hogy a Ti és T2 tranzisztorok áramainak hőfokfüggése azonos, szembekapcsolásuk eredményeként az áramkör eredő hőfokfüggése gyakorlatilag elhanyagolható. A hőfokkompenzáláson túlmenően az IC2 műveleti erősítőből és a T2 tranzisztorból álló áramkörre adott Uref feszültséggél nüllázMtá a műszer. Előnye ennek a megoldásnak, hogy a várhatóan sok nagyságrendben változó szerves légszennyezettség esetén (például szivárgási hely felkutatása) nem kell a készülék méréshatáfát 5 változtatni, mivel a logaritmikus skálán gyakorlatilag állandó relatív hibával olvasható le a mérési eredmény. 1. példa: Levegőben lévő nietáfitUrtalöth mérése. A metáiitartalmú levegőt 6 V-os akkumuláló torról táplált membránsziváttyű továbbítja ä különleges láfigionizációs detéktoíbá 18 l/ó téffogatsebességgél A lángionizációs detektorba belépő H2-gáz térfogati sébessÉfé 1;8 l/ó. Számítható, hogy a detektort elhagyó levegő harmatpontja 15 50 °C (20 °C hőmérsékletű és 60% rel. nedvességtartalmú belépő levegőt feltételezve), a detektorból kilépő levegő mért hőmérséklete viszont 73 °C, tehát kondenzáció nem léphet fel. A detektor 3 fúvókájára kapcsolt feszültség +67 V. A de-20 tektort körülvevő 15 hőszigetelés kettős rétegvastagságú üvegszövet. A detektor áramát 109

ohm munkaellenálláson eső feszültséggel mérjük, melyet Philbrick-Nexus 1009 típusú elektrométer erősítővel (IC—FET) 25 erősítünk: míg a logaritmálás és hőfokkompenzálás feladatát BCY 88 típusú kettőstranzisztorral (Ti és T2

) és 2 db SN 72709N típusú )ICi és IC2) műveleti erősítővel oldjlk meg. Az Rí—R5 ellenállásokkal az áramkör munkaponti adatai állít-30 hatók be. A detektor alapárama kompenzálható, így csak a levegő metánnal való szennyezettsége miatti áramerősségváltozás okoz kitérést a kijelző műszeren, melynek a mg/m3

-re kalibrált skálájáról 35 — mely 0—2000 mg/m3

-ig terjed — állandó, kb. 5% relatív hibával olvasható le a metánkoncentráció. Amennyiben munkaellenállásként 108

ohmot használtunk, úgy a mérés 1% metántartalomig 40 terjedhet, amely felett viszont a készülék használata már nem biztonságos, mivel a metán alsó robbanási határkoncentrációja 5,3 tf%, és ilyen magas metántartalmú levegőre már számos, kevésbé érzékeny módszer is alkalmas (hővezető-45 képesség, törésmutató mérésén alapuló módszerek). 2. példa: Benzolkoncentráció munkahelyi mérése. Benzolból a munkahelyeken megengedhető 50 benzolkoncentráció 20 mg/m3

(= 1 MAK). A mérés az 1. példában leírt készülékkel végezhető, azzal a különbséggel, hogy a benzol eltérő „response factor"-ának, illetve a más mérési feltételeknek megfelelően az Rí—R5 ellenállásokkal (3. áb-55 ra) az erősítést úgy választottuk meg, hogy 20 MAK (0,4 g/m3

0,01 tf%) benzolkoncentrációnak a műszer végkitérése feleljen meg; az így nyert kalibrációs egyenes a 4. ábrán látható. Az így beállított készülékkel 0,02—20 MAK közötti 60 benzolkoncentrációk a kívánt pontossággal és nagy üzembiztonsággal mérhetők. A találmány szerinti detektor a bevezetőben felsorolt munkaterületeken mérések céljaira mind hordozható, mind telepített készülékekbe 65 beépítve felhasználható. 3