Компенсационный спектральный газоанализатор Советский патент 1984 года по МПК G01N21/61 

3/1. питание

B/DL

Фиг.1 Изобретение относится к аналити ческому приборостроению, в част.ности к приборам спектрометрии, и может найти применение при разрабо ке и создании приборов переносного типа периодического действия, напр мер газоанализаторов для контроля выхлопных газов автомобилей на окись углерода. Известны спектральные анализато ры состава веществ, построенные на принципе измерения .уровня поглощен потока лучистой энергии определенн го спектра при прохождении его через анализируемую среду l . В таких приборах используется два канала, в одном из которых поток лучистой энергии проходит чере кювету заполненную исследуемой пробой, а другой канал измеряемого компонента не содержит и играет, роль сравнительного. Оптическая ко пенсация осуществляется по одному из каналов с помощью компенсирую.щего органа, снабженного приводом, о концентрации измеряемого компонента судят по положению компенсатора при достижении баланса потоков. При этом точность измерения в значительной степени зависит от свойств, вещества компенсатора. Наиболее близким к предлагаемом является компенсационный спектральный газоанализатор, включакжций расположенные на оптической оси источник излучения, фильтр, газовую кювету, герметично разделенную на рабочую и реперную компенсационную камеры, и приемник излучения, связанный с измерительной схемой 2 . Устройством для обеспечения компе сации. в , данном газоанализаторе явля ется регулируемый по высоте сильфон, заполненный анализируемым компонентом. Основным недостатком газоанализа тора Является разброс характеристик стенок оптического канала как в части их геометрии, так и в части неоднородности коррозии и загрязнений поверхности в разных отсеках кюветы. В связи с этим изменение со отношения длины рабочей и компенсационной камер кюветы приводит к изменению поглощения потока излуче,ния стенками оптического канала, не связанному с селективным поглощением этого потока определяемым компонентом. Применягодаяся для уменьиения влияния такого фактора экранировка канала усложняет конструкцию приборов, но полностью не устраняет указанное явление. Изменение объема сильфона при регулировке его длины влечет за собой необходимость применения специальных устройств, обеспечивающих поддержание в нем постоянного давления, либо устройств компенсации его приращения. Механизм привода сильфона с выходом на крупномасштабный индикатор перемещения требует безлюфтовых передач, что усложняет конструкцию прибора. Цель изобретения - повышение точности и упрощение конструкции. Указанная цель достигается тем, что в компенсационном спектральном газоанализаторе, содержащем расположенные на оптической оси источник излучения, фильтр, газовую кювету, герметично разделенную на рабочую и реперную компенсационную камеры, и приемник излучения, связанный с измерительной схемой, каждая из камер кЮветы содержит прозрачный для излучения оптический клин, клинья жестко связаньз между собой и выполнены с возможностью перемещения отнЬсительно оптической оси газоанализатора, при этом клинья установлены перпендикулярно оптической оси таким образом, что их суммарная толщина при перемещении остается неизменной, Оптические клинья выполнены в ви;де дисков, размеиденных на одной оси с возможностью поворота вокруг нее. На фиг. 1 представлена схема газоанализатора; на фиг. 2 - вариант вБшолнения оптического клина в виде диска, . Газоанализатор содержит источник излучения 1, конденсатор 2, интерференционный фильтр 3, рабочую камеру 4 газовой кюветы, реперную компенсационную камеру 5, прозрачные для излучения оптические клинья, выполненные в виде дисков 6, размещенные на одной оси, герметизирующие стекла.7, фотоприемнкк 8, усилитель 9, индикатор 10 баланса на сигнальных ла.мпах, герметизиругацие уплотнения 11 оси, теплоизолирующее покрытие 12, теплопроводящий кожух 13, мембрану 14 для выравнивания давлений и температур в камерах кюветы, стрелку 15 и шкалу 16 положения оси. Газоанализатор работает следугацим образом. Перед измерением стрелку 15 оси поворота дисков 6 совмещают с О шкалы 16 и, продув кювету чистым воздухом, балансируют электронную измерительную схему моста по сигналь HbBvi лампам индикатора 10 {например, при балансе горит только центральная лампочка) . При этом в ког отенсационной камере 5 газовой кюветы находится максимально возможный слой реперного (такого же, как и измеряемый)газа. При заполнении рабочей к меры 4 газовой пробой, при наличии. В последней измеряемого компонента, поглощение излучения .в оптическом канале устройства возрастает, что ПривЬдит к разбалансу измерительной схемы, регистрируемому индикатором. 10 баланса (гаснет центральная - за рается одна из боковых ламп инди.катора) , Ось с дискс1ми б поворачивается до компенсации разбаланса. При этом в устройстве происходит имитация разбавления газовой пробы в рабочей камере кюветы. По углу поворота оси, регулируемому стрелкой 15 на гакале 16, судят о концентрации измеряемого кo ffloнeн та. Контроль чувствительности устрой ства осуществляется следугацим образом. После измерения стрелкуприбора поворачивают в обе стороны-до появления сигналов разбаланса по световому индикатору. Угол поворота стрелки, т.е. число делений по шкале, в которое вписьтаются границы разбаланса, достоверно и однозначно характеризует чувствительность прибора, в том числе позволяет судить о потере чувствительности из-за утечки реперного газа. Применение предлагаемого устройства позволяет простым уравниванием давления и температуры в рабочей и компенсационной камерах кюветы обеспечить высокую точность измерений, без вспомогательных функциональных блоков и затрат энергии. Использование двух оптических клиньев, прозрачных для излучения, обусловливает неизменную оптическую плотность замещения и постоянство длины активной части измерительного канала, чем обеспечивается достоверность и точность измерений по углу поворота оси при лкзбой начальной точке отсчета. Оптический компенсатор с оптическими клиньями в виде дисков позволяет применить механизм отсчёта без промежуточных передач простейшей конструкции. Возможность проверки и подстройки газоанализатора перед каждой серией или одиночным измерением сводит к минимуму влияние нестабильности элементов оптической и электронной |Схем и электропитания.

1. КОМПЕНСАЦИОННЫЙ СПЕКТРАЛЬНЫЙ ГАЗОАНАЛИЗАТОР, содержащий расположенные на ог7тической оси источник излучения, фильтр, газовую кювету, герметично разделенную на рабочую и репернук компенсационную камеры, и приемник излучения, связанный с.измерительной схемой, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности и упрощения конструк ции, каждая из камер кюветы содержит прозрачный для изл чения оптический клин, клинья жестко связаны между собой и вьтолнены с возможностью перемещения относительно оптической оси газоанализатора, при этом клинья установлены перпендикулярно оптической оси таким образом, что их суммарная толщина грри перемещении остается неизменной. 2.- Газоанализатор по п. 1, отличающий ся тем, что оптии; ческие клинья выполнены в виде дисков, размещенных на одной оси с возможностью поворота вокруг нее.