Система анализа выхлопных газов Советский патент 1983 года по МПК G01N1/02 

Изобрегение огносигся к аналигичео1ЮЙ технике и преанаэначено цля измерен кия сосгава выхлопных faaoB, например, автомобильных двигателей, и может использоваться на автомобильных и моторо строительных заводах, крупных авгхвсоэяйствах, а также различными органами (гидрометеослужбы, госавтоинспекаии и т.д.), контролирующими состояние воздушной среды. Известна газоаналитическая система,, содержащая пробоотборный зонд и соединенный с ним линией транспортировакия блок фильтрации и очистки, газоанализаторы на СО, .CQ., iVQjj и углеводороды, соединенные с соотвётсгвующими бло ками пробоподготовки в измерительных каналах и через блоки обработки информации с регистрирующими приборами, с тойку калибровочных газов, подсоед инен ную своими выходами к блокам пробопоцотовки TI Недостатком известной газоаналитичесКой системы является невозможность применения газоанализаторов с нелинейнь1мй передаточными характеристиками. Наиболее близким техническим решени ем к предлагаемому является система анализа выхлопных газов, содержащая пробоотборный зонд и соединенный с ним линией Транспортирования блок фильтраци и очистки, газоанализаторы с аагчиквми, соединенные с соответствующими блоками пробоподготовки в измерительных ка: налах, стойку калибровочных газов, 1Одсо единенную своими выходами к блокам пробоподготовки, регулируемые усилители соединенные с выходами газоанализаторо к Которым подключены регистрирующие приборы . Существенным недостатком этой систе мы является невозможность применения газоанализаторов с нелинейными передаточными характеристиками, что в рчде случаев необходимо. Например, при изменении концентрации СО, dO т. в диапазоне 0-10%, 0-15%, первичные измеритель ные преобразователи имеют существенную нелинейную характеристику, и получение нормируемого выходного сигнала для удобства стыков с различными регистрирующими приборами (самописцами, вольтретрами, ЦВМ и т.д.) становится невозможным. Известная газоаналитичес- кая система не позволяет также производить измерения в расширенных шкалах с несколькими поддиапазонами измерения, что приводит к неудобству визуального считьюания информации и к погрешности измерения. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет использования газоанализаторов с нелинейными передаточными характеристиками и разбиением шкал газоанализаторов на под. диапазоны. Указанная цель достигается тем, что в системе анализа выхлопных газов, содер жашей пробоотборный зонд и соединенный с ним линией транспортирования блок фильтрации и очистки, газоанализаторы с датчиками, соединенные с соответствующими блоками пробопоаготовки в измерительных каналах:, стойку калибровочных газов, подсоединенную своим ивыходам и к блокам пробопоаготовки, регулируемые усилители, соединенные с выходами газоанализаторов, к которым подключены регистрирующие приборы, в И каналах измерения, в Которых установлены газоанализаторы с нелинейными датчиками, между регулируемыми усилителями и регисгри- рующими приборами установлены коммута-. торы, выходы регулируемых усилителей соединены с коммутаторами непосредственно и параллельно через функционалшые преобразователи, выходы коммутаторов соецинены дополнительно с нормирующими усилителями, в 1с каналах измерения, в которых ytтaнoвлeны газоанализаторы с линейными датчиками, выходы регулируемых усилителей подключены цополнигельно к нормирзпошим усилителям, выхрцы нормирующих усилителей всех (П +1() каналов измерения в каждом измерительном канале соединены с блоками управления, которые соединены с регулируемыми усилителями и стойКс Калиб1Х)вочных газов, а в каналах с нелинейными датчиками также соединены с коммутаторами. На чертеже представлена блок-схема системы анализа выхлопных газов. Система содержит помещенный в выхлопную трубу 1 пробоотборный зонд 2, соединенный с ним линией транспортирования блок 3 фильтрации и очистки, к вЬосоду которого подсоединена стойка 4 калибровочных газов. Далее газовый тракт разделяетс Я на (и+11) каналов измерения, В И каналах после блоков 5 пробоподготовки установлены газоанализаторы 6 с нелинейными датчиками. К выходу газоанализаторов подсоединены регулируемые усилители 7, соединенные с коммутаторами 8 непосредственно и параллельно через функциональные йре обраэователи 9. На выхоце коммугаго ров 8 уст ановлены регистрирующие приборы 1О и нормирующие усилигели 11, выхоаы которых соединены с блоками 12 управления. Выхоаы блоков 12 управления поцсоецинены к вхоцу регулируемых усилителей 7, коммутаторам. 8 и,стойке 4. . В It каналах также установлены блоKB 13 пробопоцготовки, газоанализаторы 14 с линейными аатчиками, на выходе которых установлены регулируемые усилители 15, соединенные с регисгрируюшими приборами 16 и нормирующими усилителями 17. Установленные на выходе нормирующих усилителей 17 блоки управления своими выходами поцсоецйнены к входам регулируемых усилителей 1 и к стойке 4. В этом режиме по команде с блоков и 18 управления подается в блоки 5 и 1 пробоподготовки чистый азот, после чего в блоках 12 и 18 управления и каждом измерительном канале выходной сигнал нормирующих усилителей 11 и 17 сравнивается с опорным напряжением, равны йупю, и в зависимости от результата сравнения блоки 12 и 18 управления вы дают в регулируемых усилигели 7 и 15 такую компенсирующую добавку, чтобы н выходах нормирующих усилителей устано вились нулевые знааения выходных сигна По окончанию режима калибровки нуля производится режим калибровки конца шкалы измерительных каналов. В этом режиме по. очереди в соответствующий блок пробоподготовки, по команде с блоков 12 и 18 управления из стойки калибровочных газов подаются KOHUSSHTрацйи, соответствующие концу щкал газо анализаторов 6 и 14, после чего в той же последовательности в блоках 12 и 1 управления в каждом измерительном канале выходной сигнал нормирующих усилителей 11 и 17 сравнивается с опорным напряжением, соответствующим концу шкал газоанализаторов, и, в зависи мости от результата сравнения, блоки 1 и 18 управления выдают в регулируемые усилители 7 я 15 управлякидий сигнал, котор ый соответственно изменяет его коэффициент передачи таким образом, чтобы на выходах нормирующих усилителей 11 и 17 установились значения, со ответствукяцие концу шкалы. По окончанию режим1а калибровки кал измерительных каналов прюизводится режим анализа. В этом режиме из выхлопной трубы 1 пробоотборный зонд 2 отбирает газовую пробу в блоки 3 фильтрации и очистки, гае производится очисг- , ка и фильтрация пробы. Через блоки 5 и 13 пробоподготовли, где удаляется влага и происходит стабилизация давления и расхода, анализируемый газ поступает на газоанализаторы 6 и 14. На выходах п газоанализаторов 6 возникает электрический сигнал, связанный с концентрацией анализируемого компонента с соответствующей нелинейной математи шской зависимостью -и на выходе К газоанализаторов 14 - пропорциональной зависимостью. С выходов г1азоанализагоров 6 и 14 электрический сигналпоступает на входы регулируемых усилителей 7 и 15. Регулируемые усилители в режиме анализа осуществляют ступенчатую регулировку коэффициентов передачи по командам управления, призсоаящим с соответствующего блока управления. Таким образом, если происходит зашкаливание выходного сигнала нормирующих усилителей, с соответствующих блоков управления поступает управляющий сигнал, который переключает измерительный канал на более грубую щкалу измерения. Коммутаторы 8 в канале с нелинейными преобразователями предназначены аля подключения функциональных преобразователей 9 в каналы измерения на нелинейных щ калах. Выходные сигналы регулируемых усилителей 7, которые находятся в измерительных каналах с нелинейными газоана лизатораМи, поступают на регистрирующие приборы 10 и нормирующие усилители-11 через коммутаторы 8, если измерение концентрации выхлопных гг13ов происходит на линейных щкалах и через функциональные преобразователи 9, если измерение производится на нелинейных щкалах. I Функциональные преобразователи 9 представляют собой кусочнолинейные аппроксиматоры функций, настроенные в каждом канале измерения на зеркальное отображение передаточной характеристики газоанализатора. При настройке функционального п образователя на зеркальноеотображение передаточной характеристики газоанализатора, передаточная характеристика всего, канала измерения будет линейной, С еаданной точностью ап5lO

проксимации перецагочная харак ерисги.ка газоанализатора разбивавгея на равно мерные участки и на каждом таком участке кривая аппроксимируется прямолинейным участком передаточной функции функционального преобразователя.

Регистрация показаний производится {эегисгрирующими приборами 10 и 16, и для удобства стыковки с самописцами и ЦВМ на выход коммутаторов 8 в каналах измерения с нелинейными датчиками подключены нормирующие усилители 11 с гальванической развязкой и с токовым

77б

Ййкодом, а в каналах измерения с линейными датчиками они подключены-на выход регулируемых усилителей 15.

Предлагаемое изобретение позволило рачительно расширить ф гнкционалЬные возможности газоаналитической системы анализа выхлопных газов автомобильных двигателей за счет более гибкой структуры каналов измерения, поэволяюших применять различные измерители с нелинейными передаточными характеристиками и производить измерение на многошкальной шкале измерения.

СИСТЕМА АНАЛИЗА ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ, содержащая пробоогборный зона и соединенный с ним линией транспоргирования блрк фильграции и очисгки, газоанализаторы с датчиками соеаиненные с соответствующими блоками пробопоцготовки в измерительных каналах, стойку калибровочных газов, поасоеаийенную своими выходами к блокам пробоподготовки, регулируемые усилители, соеаиненные с выходами газоанализаторов, к крторым подключены регистрирующие приборы. отличающаяся тем, что, с целью расширения функциональных воз Можностей за счет использования газоанализаторов с нелинейными передагачны- ми характеристиками, в И каналах измере НИН, в которых установлены гаэоанализаторы с нелинейными датчиками, между регулируемыми усилителями и регистрирующими приборами установлены Коммутаторы, выходы регулируемых усилителей. соединены с коммутаторами непосрецст-. венно и параллельно через функциональные преобразователи, выходы коммутаторов соединены дополнительно с кормив. рующими усилителями, в1( каналах измерения, в которых усгановлены газоанализаторы с линейными аат чйками, выходы регулируемых усйлитеяе1 5 поаклю Чены дополнительно к нормирующим усилителям, выходы нормирующих усилителей всех (И-f 1 ) каналов измерения в каждом измерительном канале соединены с блоками управления, которые соединены с регулируемыми усилителями и кой калибровочных газов, а в каналах с нелинейными датчиками Также соецвиены с коммутаторами.