4.3.3. Термомагнитные газоанализаторы

Атомы всех веществ имеют различные собственные магнитные моменты. Это объясняет различие способностей веществ намагничиваться внешним магнитным полем. Такая способность характеризуется параметром, называемом магнитной восприимчивостью.

Рассмотрим принцип действия термомагнитного газоанализатора (ТМГА), изображенного на рис. 42. Он основан на явлении термомагнитной конвекции. В простейшем случае ТМГА представляет собой магнитную систему. Между ее полюсами N и S расположено нагреваемый электрическим током резистор R. Парамагнитный газ, соприкасаясь с резистором R, нагревается, частично теряет свои магнитные свойства и выталкивается из магнитного поля более холодным, т.е. более магнитным газом. Возле нагревателя возникает непрерывный поток газа, направленный в сторону падения напряженности магнитного поля (по схеме рис. 42 – влево). Это явление называется термомагнитной конвекцией. Ее интенсивность зависит от концентрации и магнитной восприимчивости парамагнитного газа. При росте концентрации парамагнитного газа увеличивается термомагнитная конвекция и происходит увеличение охлаждения терморезисторов R₁ и R₄ при дополнительном нагреве терморезисторов R₂ и R₃. Измерение концентрации осуществляется путем включения терморезисторов R₁, R₂, R₃ и R₄ в плечи измерительного моста. Электрический сигнал рассогласования измерительного моста выводится на индикатор μV.

Заметим, что в ТМГА наряду с термомагнитной конвекцией действует гравитационная конвекция. Она обусловлена расширением (снижением плотности) газов при их нагревании. При отклонениях ТМГА от горизонтали гравитационная конвекция усиливается. Это приводит к искажению выходного сигнала. Поэтому на погрешность измерения ТМГА, кроме температуры анализируемой газовой смеси, стабильности скорости ее подачи в датчик и внешних магнитных полей, влияет ориентация корпуса прибора в пространстве (горизонтальность установки прибора).

Типовые ТМГА для измерения содержания кислорода имеют верхние пределы измерения от 1 до 100%, основную приведенную относительную погрешность измерения от 0,5 до 5% от диапазона измерений, время измерения от 10 до 90 сек. Во времена Советского Союза такие газоанализаторы производились в Прибалтике. В настоящее время на территории России они не производятся, а измерение содержания кислорода в газовых смесях осуществляют преимущественно газоанализаторами с электрохимическим принципом действия.