Магнитные газоанализаторы.

Магнитные свойства веществ проявляются в их способности намагничиваться под действием внешнего магнитного поля. I – интенсивность намагничивания.

где М – напряженность магнитного поля, Х – объемная магнитная восприимчивость вещества.

Различные газы обладают различными магнитными свойствами.

Ряд газов имеют:

Х < 0 – диамагнитные – они выталкиваются из магнитного поля.

Х > 0 – парамагнитные – втягиваются в магнитное поле.

- принцип аддитивности

Кислород обладает аномально высокими парамагнитными свойствами. Х зависит от температуры и давления.

С ростом температуры магнитные свойства уменьшаются. В магнитных газоанализаторах используют принцип термомагнитной конвекции. В зависимости от способа теплообмена различают ячейки с внутренней и внешней конвекцией.

С внутренней конвекцией.

Ячейка представляет собой полое кольцо с горизонтальным каналом. Газ с постоянной скоростью проходит внутри кольца. Холодные молекулы кислорода втягиваются в магнитное поле, но вместе с тем сразу попадают в зону высокой температуры, создаваемую спиралью и теряют свои магнитные свойства, а следующие за ними холодные молекулы начинают проталкивать уже нагретые вдоль горизонтального канала. При этом тепло из секции R₁ передается к секции R₂. Недостаток – низкая чувствительность спирали. Выходной сигнал зависит от расположения датчика в пространстве.

Измерительные ячейки с внешней конвекцией.

Они делятся на три вида.

1. Ячейки, в которых направления тепловой и магнитной конвекции совпадают. Используются для низких концентраций кислорода (до 20%). Не чувствительны к расположению в пространстве. Недостаток – большая инерционность показаний. Полезную информацию несет магнитная конвекция, а тепловая конвекция является помехой. Для исключения влияния тепловой конвекции используют сдвоенные ячейки. В одной из них находятся настоящие магнитные полюса, а в другой – ложные полюсные наконечники. В ячейке с полюсами присутствуют два вида конвекции, а в другой – только тепловая. Эти ячейки включают в схемы компараторов.

2. Такие ячейки, в которых направления магнитной и тепловой конвекции перпендикулярны. Применяются для измерения средних концентраций кислорода (20 – 70%). Недостаток – чувствительны к положению в пространстве. Для устранения этой погрешности используют сдвоенные ячейки, в которых магнитные конвекции противоположны по направлениям. Все чувствительные элементы являются плечами моста.

3. Ячейки, в которых направления тепловой и магнитной конвекции противоположны. Используются для измерения высоких концентраций кислорода (более 70%). Используются анализаторы, аналогичные предыдущему типу.