ФОТОКОЛОРИМЕТРИЧЕСКИЙ ГАЗОАНАЛИЗАТОР Российский патент 1995 года по МПК G01N21/78 

Изобретение относится к аналитическим приборам, используемым для измерения концентрации вредных веществ (газов) в воздухе, основано на измерении изменений оптических свойств поверхности газочувствительного элемента под воздействием анализируемой среды и может быть использовано в различных отраслях промышленности.

Известен фотоколориметрический газоанализатор с ленточным газочувствительным индикаторным элементом, включающий корпус, источник и приемник излучения, регистрационный прибор, держатель ленточного индикаторного элемента в виде кассеты, узел дозировочной подачи индикаторной ленты, кинематически связанный с электродвигателем как приводом подачи ленты [1].

Недостатком указанного фотоколориметрического газоанализатора с ленточным индикаторным элементом является низкая точность измерения, обусловленная влиянием запыленности воздуха, который просасывают через толщу ленты. Относительная погрешность измерений составляет 20-30%. Дополнительную запыленность воздуха в измеряемой зоне создают также продукты истирания ленты в процессе эксплуатации фотоколориметра при перемотке ленты. Кроме того, при подаче ленты с кассеты на кассету также недостаточна стабильность расстояния между поверхностью ленты, источником и приемником излучения. Увеличение же усилий прижимающей головки приводит к дополнительному истиранию ленты и загрязнению ее продуктами воздуха в зоне измерения или усложнения устройства.

Наиболее близким по технической сущности является фотоколориметрический газоанализатор, содержащий корпус, источник и приемник излучения, держатель-диск с газочувствительным таблеточным индикаторным элементом, электродвигатель, на ось которого посажен держатель-диск индикаторного элемента, электрическую измерительную схему, вторичный прибор, программное устройство и устройство регенерации поверхностного слоя таблетки (скребок) [2].

Недостатком указанного газоанализатора является недостаточная точность измерения концентрации вредных примесей в измеряемом воздухе из-за запыленности воздуха, в том числе продуктами поверхностного слоя индикаторной таблетки при ее регенерации скребком. Кроме того, регенерация поверхности индикаторной таблетки скребком приводит к уменьшению ее толщины и, следовательно, к разъюстировке оптических каналов при эксплуатации, что также снижает точность измерений.

Целью изобретения является повышение точности измерения за счет уменьшения чувствительности к запыленности газа в зоне измерения.

Цель достигается тем, что в фотоколориметрическом газоанализаторе, включающем корпус, держатель с газочувствительным индикаторным элементом, электродвигатель, на ось которого посажен держатель индикаторного элемента, источник света и фотоэлемент, оптически сопряженный с ним по падающему и отраженному от индикаторного элемента лучу, прибор, регистрирующий изменение оптических свойств поверхности индикаторного элемента, в котором держатель индикаторного элемента выполнен в виде полого цилиндрического стакана, внутренняя поверхность которого снабжена выступом, образующим винтовую резьбу, газоанализатор снабжен сбрасывателем ленточного индикаторного элемента, выполненным в виде пружинного рычага, один конец которого закреплен к корпусу, а другой конец рычага расположен внутри полого цилиндрического стакана и изогнут к внутренней поверхности стакана.

Сущность предложенного технического решения заключается в том, что предотвращено загрязнение воздуха продуктами истирания газочувствительного индикаторного элемента (ленты) в зоне отражения падающего луча от поверхности газочувствительного индикаторного элемента (ленты), которая помещается на внутреннюю стенку цилиндрического стакана отдельными обрезками. Кроме того, прижим ленты к стенке стакана осуществляется за счет центробежной силы вращения стакана. Центробежные силы, обеспечивая прижим обрезка индикаторной ленты, стабилизируют расстояние между поверхностью индикаторной ленты, источником света и фотоэлементом, что предотвращает разъюстировку прибора при эксплуатации. Сбрасыватель ленточного индикаторного элемента одновременно с разгрузкой производит очищение от пыли внутренней поверхности цилиндрического стакана, стабилизирует расстояние между индикаторной лентой, источником света и фотоэлементом, что в конечном итоге повышает точность измерения, особенно при проведении замеров в запыленном воздухе.

Известных технических решений, характеризующихся предложенной совокупностью признаков и позволяющих повысить точность измерений, проводимых особенно в запыленном воздухе, не обнаружено, что позволяет сделать выводы о новизне, существенных отличиях и достигнутом техническом уровне предложенного технического решения.

На чертеже схематично представлен предлагаемый фотоколориметрический газоанализатор.

На корпусе 1 установлен электродвигатель 2, на ось 3 которого насажен держатель в виде цилиндрического стакана 4.

Закрепленные на корпусе 1 источник 5 света и фотоэлемент 6 размещены во внутренней полости цилиндрического стакана 4, сопряжены (сфокусированы) между собой по падающему и отраженному от газочувствительного ленточного индикаторного элемента 7 лучу и подключены к прибору 8, регистрирующему изменение оптических свойств поверхности газочувствительного индикаторного элемента (ленты). На внутренней поверхности цилиндрического стакана 4 имеется выступ 9, который расположен по винтовой линии и образует резьбу. На корпусе 1 установлен сбрасыватель ленточного индикаторного элемента 7, выполненный в виде пружинного рычага 10, один конец которого шарнирно закреплен к корпусу 1. Другой конец рычага 10 расположен внутри цилиндрического стакана 4, при этом его конец Г-образно изогнут к внутренней боковой поверхности стакана 4 и при соприкосновении с резьбовым выступом 9 стакана 4 имеет возможность перемещения по резьбе и вытеснения ленточного индикаторного элемента 7 из полости цилиндрического стакана 4.

Газоанализатор работает следующим образом.

На внутреннюю резьбовую поверхность цилиндрического стакана 4 помещают отрезок индикаторного элемента (ленты) 7, включают электродвигатель 2, который приводит во вращение цилиндрический стакан 4. Центробежные силы прижимают индикаторный элемент 7 к стенке стакана 4. После включения источника 5 света, фотоэлемента 6 регистрирующий прибор 8 производит измерение изменения цвета индикаторной ленты 7, цвет которой изменяется в результате селективной фотоколориметрической реакции газочувствительного вещества индикаторного элемента 7 с соответствующей газовой примесью в воздухе. Регистрирующий прибор 8 считывает оптический сигнал, отраженный от индикаторного элемента 7. Шкала регистрирующего прибора 8 проградуирована в единицах концентрации вредного вещества в воздухе. Величина концентрации пропорциональна скорости изменения цвета (коэффициента отражения) индикаторного элемента.

По окончании измерений нажимают на пружинный рычаг 10, Г-образный конец его входит в соприкосновение с резьбовым выступом 9, перемещается к внешнему краю цилиндрического стакана 4, сбрасывает отрезок индикаторного элемента 7 и одновременно очищает внутреннюю резьбовую поверхность стакана 4 от пыли. Измерения закончены.

Проводились испытания предлагаемого фотоколориметрического газоанализатора при измерении концентраций вредных веществ (газов) в воздухе различной запыленности.

Относительная погрешность измерений концентрации аммиака в воздухе составила 10-15% при различной его запыленности.

Известные газоанализаторы (аналог и прототип) показали относительную погрешность измерений 20-30%.

Таким образом предлагаемый газоанализатор обладает более высокой точностью измерений, легко поддается автоматизации, в нем уменьшена чувствительность к запыленности газа.

Применение: изобретение относится к аналитическим приборам, используемым для измерения концентрации вредных веществ в воздухе. Сущность: в фотоколометрическом газоанализаторе держатель индикаторного элемента выполнен в виде полого цилиндрического стакана, внутренняя поверхность которого снабжена выступом, образующим винтовую резьбу, газоанализатор снабжен также сбрасывателем ленточного индикаторного элемента, выполненным в виде пружинного рычага, один конец которого прикреплен к корпусу, а другой конец рычага расположен внутри полого стакана и изогнут к внутренней боковой поверхности стакана. 1 ил.

ФОТОКОЛОРИМЕТРИЧЕСКИЙ ГАЗОАНАЛИЗАТОР, включающий корпус, держатель с газочувствительным индикаторным элементом, электродвигатель, на оси которого расположены держатель индикаторного элемента и оптически сопряженные источник света и фотоэлемент, и регистрирующий прибор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, держатель индикаторного элемента выполнен в виде полого цилиндрического стакана, внутренняя поверхность которого снабжена выступом, образующим винтовую резьбу, и дополнительно содержит сбрасыватель индикаторного элемента, выполненный в виде пружинного рычага, один конец которого подвижно прикреплен к корпусу, а другой конец рычага выполнен изогнутым к внутренней боковой поверхности стакана и расположен внутри него.