ГАЗОАНАЛИЗАТОРЫ
Описание
ГАЗОАНАЛИЗАТОРЫ — приборы для измерения концентрации газа в газовой смеси.
Г. широко применяют в металлургической, химической и угольной промышленности для анализа дымовых газов, определения газового состава воздуха производственных помещений и в системах автоматического регулирования технологических процессов, в теплосиловой и атомной энергетике и в мед. практике при исследовании газообмена (см.) для измерения концентрации углекислого газа, кислорода и азота во вдыхаемой и выдыхаемой газовой смеси, для исследования газов крови и для измерения концентрации газа-индикатора в искусственно создаваемой смеси при определении ряда параметров дыхания.
По принципу действия Г. делят на механические (объемные и манометрические), акустические (звуковые и ультразвуковые), тепловые (термокондуктометрические и термохимические), магнитные (термомагнитные, магнитотермокондуктометрические, магнитовискозиметрические, магнитомеханические), электрохимические, ионизационные, оптические (абсорбционные и эмиссионные) и масс-спектрометрические.
Действие механических Г. основано на определении содержания какого-либо компонента в газовой смеси путем его выделения и измерения изменения объема пробы при постоянном давлении (в объемных Г.) или давления при постоянном объеме измерительной камеры (в манометрических Г.); акустические Г. основаны на зависимости скорости распространения звука в газовой смеси от концентрации в ней определяемого компонента; в тепловых Г. использованы тепловые свойства газов; магнитные Г. основаны на парамагнитных свойствах кислорода; действие электрохимических Г. основано на измерении какого-либо параметра жидкости (напр., удельной электропроводности), с к-рой прореагировал газ; в ионизационных Г. используется зависимость ионного тока, возникающего в ионизированной газовой смеси при помещении ее в электрическое поле, от концентрации определяемого компонента; в оптических Г. используется зависимость изменения оптических свойств газовой смеси (напр., показателя преломления, оптической плотности, спектрального поглощения) от концентрации компонента в смеси. Масс-спектрометрические Г. основаны на разделении пучков заряженных частиц (ионов) анализируемых газов с разным соотношением массы частиц и заряда, улавливании ионов и регистрации ионных токов каждой составляющей ионного пучка; величина ионного тока является мерой содержания определяемого компонента в газовой смеси.
Для измерения содержания углекислого газа и кислорода в выдыхаемом и вдыхаемом воздухе применяют объемный механический Г. типа Холдейна (ГВВ-2), в к-ром для поглощения углекислого газа используется раствор едкого кали (натра), для поглощения кислорода— щелочной раствор пирогаллола (гипосульфита натрия). Погрешность прибора ±0,1% от объема пробы. Для экспресс-измерения содержания углекислого газа в выдыхаемом воздухе применяют отечественный манометрический газоанализатор АУХ-2 с известковым поглотителем. Пределы измерений — от 0 до 10 об.%, абсолютная погрешность ±0,2 об.%. Объем пробы для одного анализа — 100 см3. Прибор переносный, масса 2,3 кг. Время установления показаний — не более 1 мин. Прибором можно пользоваться непосредственно у постели больного.
Для измерения концентрации гелия в гелио-воздушной смеси, к-рой дышит обследуемый в закрытой системе, при определении объема остаточного газа в легких и неравномерности легочной вентиляции применяют автоматический термокондуктометрический газоанализатор ТП-7102. Прибор состоит из адсорбера для поглощения углекислого газа, осушителя с обезвоженным хлоридом кальция, мембранного насоса для просасывания анализируемой смеси, ротаметра для контроля за расходом газовой смеси и измерительного блока, в к-ром размещена измерительная схема Г.— компенсационный компаратор напряжений. Чувствительным элементом этого Г. является нагреваемый током проводник, окруженный анализируемой газовой смесью. Температура, а следовательно, и сопротивление проводника зависят от теплопроводности газовой смеси и, соответственно, от концентрации измеряемого компонента. Диапазон измерений— от 0 до 5 об.%. Основная приведенная погрешность ±2,5%. Время установления показаний — не более 2 мин. Прибор переносный.
Для измерения содержания кислорода во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе и в различных сложных газовых смесях, в т. ч. в кислородно-гелиевых, применяют магнитомеханический роторный газоанализатор ММ Г-7 (оксианализатор). Действие его основано на измерении силы, к-рая действует на ротор, помещенный в магнитное поле (рис. 1) и окруженный анализируемой кислородсодержащей смесью. Отбор газовой смеси в измерительную камеру прибора и удаление ее из прибора производят при помощи мембранного насоса. Результаты измерений отсчитываются по шкале, отградуированной в миллиметрах ртутного столба (диапазоны измерений: 70—170; 0—200; 0—400; 0—800) или по шкале, отградуированной в объемных процентах (диапазон измерений от 0 до 100). Прибор имеет выход на стандартный самопишущий потенциометр. Основная приведенная погрешность ±2%, время установления показаний — не более 20 сек. Для устранения влияния изменения температуры на показания прибора в нем применена схема с обратной связью.
Для непрерывной регистрации изменений содержания углекислого газа в альвеолярном воздухе применяют абсорбционный оптико-акустический газоанализатор ГУМ-3 (рис. 2). Действие Г. основано на сравнении степени поглощения энергии инфракрасной радиации эталонной и анализируемой смесями. Этот Г. можно использовать и для измерения концентрации углекислого газа в выдыхаемом воздухе в закрытых системах. Диапазоны измерений — 0—8 об. % и 0—12 об. %. Расход анализируемого газа — до 2 л/мин. Время установления показаний — не более 0,35 сек. Скорость движения диаграммной ленты — 0,02—50 мм/сек.
Для измерения содержания азота во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе применяют оптический эмиссионный Г. азотограф А-2М. В приборе имеются показывающее и регистрирующее устройства. Диапазоны измерений: 0—12 и 0—80 об.%. Основная абсолютная погрешность по показывающему прибору на первом диапазоне ±0,2 об.%, на втором ±1 об%. Изменения содержания азота регистрируются на диаграммной ленте. Приведенная погрешность при регистрации ±3% от диапазона измерений. Время установления показаний — не более 0,1 сек.
Для исследования газов крови применяют специальные Г., основанные на объемном и потенциометрическом принципах действия (см. Кислотно-щелочное равновесие, приборы), а также ионоселективные электроды (см.).
См. также Газовый анализ.
Библиогр.: Ваня Я. Анализаторы газов и жидкостей, пер. с чешек., М., 1970, библиогр.; Иовенко Э. Н. Автоматические анализаторы и сигнализаторы токсичных и взрывоопасных веществ в воздухе, М., 1972, библиогр.; К о м р о Дж. и др. Легкие, Клиническая физиология и функциональные пробы, пер. с англ., М., 1961, библиогр.; Новые приборы газового анализа в современной медицине и физиологии, под ред. М. И. Абдрахманова и В. Ф. Богоявленского, Казань, 1967; Павленко В. А. Газоанализаторы, М.—Л., 1965, библиогр.; СыркинаП.Е. Газовый анализ в медицинской практике, М., 1956, библиогр.
Н. С. Миронова, Л. И. Немеровский.