Модели и методы параметрической оптимизации циклического кулонометрического измерителя микровлажности газов

• Автор: Ильина, Ирина Львовна
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 157 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

1. Глава 1. Обоснование выбора метода измерения и постановка задачи исследования

1.1. Анализ методов измерения микроконцентраций влажности газов

1.2. Обоснование выбора циклического кулонометрического метода измерения

1.3. Обоснование выбора модели входного сигнала

1.4. Постановка задачи исследования

2. Глава 2. Математическая модель статической характеристики циклического кулонометрического гигрометра
2.1. Вывод уравнения зависимости тока электролиза от времени для плоского чувствительного элемента

2.2. Уравнение статической характеристики для плоского чувствительного элемента

2.3. Уравнение статической характеристики для цилиндрического чувствительного элемента
3. Глава 3. Экспериментальное исследование циклического кулонометрического гигрометра
3.1.Описание лабораторной установки и методика проведения эксперимента
3.2. Обработка результатов эксперимента
3.2.1. Аппроксимация экспериментальных данных теоретической зависимостью тока электролиза от времени
3.2.2. Экспериментальное определение погрешности от времени измерения
3.3. Определение предельного времени накопления
3.4. Зависимость временной характеристики от напряжения питания
4. Глава 4. Динамическая погрешность измерительного преобразователя циклического действия
4.1. Модели и метод расчета динамической погрешности
4.1.1. Анализ стационарности параметров технологического процесса
4.1.2. Построение модели входного сигнала

4.1.3. Модель динамической погрешности преобразователя циклического действия
4.2. Динамическая погрешность преобразователя циклического действия с типовыми передаточными функциями приведенной непрерывной части.
4.3. Динамическая погрешность преобразователя циклического действия в случае описания входного сигнала математической моделью с автокорреляционной функцией в виде суммы экспонент
5. Глава 5. Анализ суммарной погрешности преобразователя циклического действия
5.1. Модели и метод минимизации суммарной погрешности
5.2. Суммарная погрешность преобразователя циклического действия в случае описания входного сигнала математической моделью с автокорреляционной функцией в виде суммы экспонент
6. Глава 6. Имитационная модель циклического измерительного преобразователя
6.1. Описание модели
6.2. Анализ результатов эксперимента
6.2.1. Результаты эксперимента для Т'и =0.
6.2.2. Результаты эксперимента для Т* = 0.
6.2.3. Результаты эксперимента для Ти =0.
6.2.4. Результаты эксперимента для 7’* = 0.001 Заключение
Список литературы
Приложение 1. Рекомендации по оптимизации параметров измерительных преобразователей циклического действия Приложение 2. Программа расчета динамической и суммарной погрешностей преобразователя циклического действия Приложение 3 Приложение

ВВЕДЕНИЕ
Развитие новых технологий, совершенствование уже существующих, повышение требований к качеству продукции приводит к необходимости измерения тех параметров, контроль которых ранее не требовался, либо ужесточает требования к точности и расширению диапазона измерения параметров технологических процессов. Одним из таких параметров является влажность. Контроль влажности необходим во многих технологических процессах химии, нефтехимии, нефтепереработки, электронной промышленности, при транспортировке и переработке природного газа. В настоящее время наиболее актуальной проблемой является измерение микроконцентраций влажности в широком круге анализируемых сред. Так в электронной промышленности при производстве интегральных схем требуется контроль влажности в гидридах (арсин, фосфин, моносилан) в пределах единиц ppm. В процессе каталитического риформинга повышенная влажность водородосодержащего газа приводит к выходу из строя катализатора. Необходим контроль влажности при производстве этилена, пропилена и других олефинов. К метрологическим характеристикам гигрометров, работающих в промышленных условиях, предъявляют высокие требования, так как полученная при измерении информация используется для формирования управляющих воздействий в системах автоматического управления.
Для измерения влажности газов существует обширный ряд методов, но только некоторые из них можно применить в диапазоне микроконцентраций. Обзор методов измерения микроконцентраций влажности, выполненный автором, выявил общий недостаток, присущий почти всем методам: необходимость градуировки измерительных преобразователей по образцовым смесям, создание которых в области микроконцентраций достаточно сложно. Только два метода не требуют градуировки приборов по образцовым смесям: метод точки росы и кулонометрический метод. Наибо-

Если длина увлажненного слоя х0, то количество витков одного электрода
п = —1- ,

так как шаг намотки равен 4с1.
Длину одного витка / можно вычислить при Э»с1 как 1~лй. Общая длина электродов

Так как электрод с двух сторон окружен сорбентом, то проводимость слоя электролита определяется выражением
Ыг пОкхп
Ток электролиза определяется уравнением
JnDhxAa1 ,
1 = и<7 ~ £ = к,а2 , (2.13)

, JnDhx пк
где к, =

Дифференцируя выражение и подставляя значения а из (2.13), -- из

(2.3) и х() из (2.12), получим выражение аналогичное (2.5):

где о, = — ШкА.
пГку с0СТи В этом случае начальный ток электролиза
Щ (с0)2 яОНх0 Щсй )с0 СТ„
° 2 к1 с
Временная характеристика преобразователя для цилиндрического чувствительного элемента определяется выражением: