Способ настройки оптико-акустического газоанализатора Советский патент 1984 года по МПК G01N21/61 

О1

4

00.

со Изобретение относится к аналитической технике контроля состава газовых сред и может быть использовано при изготовлении и наладке оптик акустических газоанализаторов. Известен способ устранения часто ной погрешности газоанализатора и тем самым повышения точности измере ния при помощи собственного генератора, питающего электродвигатель модулятора, Для этого изготавливают генератор с выходными характеристиками, соответствующими характеристиками электродвигателя (напряжение и частота питания, и подключают его к электро двигателю модулятор а, при этом генератор изготавливают и настраивают та ким образом, чтобы его выходные характеристики не зависели от внешнего напряжения и частоты питания, часто та модуляции при этом не изменяется С 13, Недостатками данного способа явля ются высокая сложность и трудоемкость изготовления и настройки генератора. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ настройки оптико-акустического газоанализатора путем компенсации влияния частоты модуляции на величину сигнала приемника газоанализатора, содержащего микрофон, включающий определение частотной погрешности по отклонению вeJJИчины сигнала газоанализатора от действительной, В известном способе определяют частотную погрешность газоанализато ра по отклонению величины сигнала о действительной, изменяя частоту пит ния сети в некотором диапазоне,и, вв дя в обратную связь измерительного усилителя частотно-зависимый Rc -филь изменяют номиналы элементов фильтра таким образом, чтобы частотная погрешность стала минимальной, Действительную величину сигнала газоанализа тора определяют при частоте питания сети, принятой для данной местности 2, Недостатками известного способа являются высокая сложность и трудоемкость настройки газоанализатора и относительно низкая точность измерения, так как вследствие различной физической структуры электроники и лучеприемника компенсации частотной погрешности нарушается, Цель изобретения - повышение точности измерения путем исключения частотной погрешности и упрощение процесса настройки газоанализатора. Поставленная цель достигается тем ITO согласно способу настройки опти:о-акустического газоанализатора пуем компенсации влияния частоты модуляции на величину сигнала приемника газоанализатора, содержащего микрофон, включающему определение частотной погрешности по отклонению величины сигнала газоанализатора от действительной, .изменяют акустическое сопротивление канала, соединяющего предмембранный и замембранный объемы микрофона, путем изменения его сечения при изменении частоты модуляции и по минимальному отклонению величины сигнала газоанализатора от действительной устанавливают величину сечения канала. Расчет давления в оптико-акустической камере может быть произведен по следующей формуле; TT;il4iu;V Gi где Р - статическое давление газа в камере; Т - абсолютная температура; G - тепловая проводимость системы газ-камера. Су - теплоемкость газа; UJ - круговая частота модуляции; Q - амплитуда теплового потока, выделяющегося в камере Q А, где А - поток радиации, поглощенной в камере. Из указанной формулы следует, что с увеличением частоты величина давления уменьшается. Давление газа, воздействующее на мембрану конденсаторного микрофона, в общем случае может быть представлено выражениемАк к д, где к т - коэффициент тепловых потерь, Ун- toкоэффициент акустических потерь, величина частотной зависимости которого от диаметра канала установлена экспериментально. Поскольку предмембранный и замембранный объемы микрофона,соединенные каналом, представляют собой акустическую систему, акустическое сопротивление этой системы при увеличении частоты растет, что в отличие от самого оптико-акустического эффекта вызывает увеличение давления, воздействующего на мембрану. Изменение диаметра канала меняет наклон кривой этой зависимости и при определенном диаметре канала влияние акустического сопротивления на частотную зависимость давления становится равным частотной зависимости опти ко-акустического эффекта, происходит внутренняя компенсация и общее резул тирующее давление не зависит от изме нения частоты модуляции. На чертеже приведен график зависи мости частотной погрешности газоанализатора c/;f (о6.%) от диаметра канала И (мм). Способ осуществляется следующим образом. В канал, соединяющий предмембранный и замембранный объемы микрофона, вставляют диафрагму с определенным диаметре отверстия. Лучеприемник заполняют поглощающим газом и вставляют в газоанализатор. Подготавливают газоанализатор к работе в соответствии с техническим описанием и, установив частоту питания 50 Гц, подают газовую смесь, фиксируя показание газоанализатора, которое соответ ствует действительной величине. Изме няя частоту питания, фиксируют установившиеся показания газоанализатора при частотах питания 49 и 51 Гц. Затем вставляют диафрагму с другим большим, после чего с меньшим (по сравнению с первым ) диаметрсвд отверстия и снова повторяют все операции по определению частотной погрешности По полученным результатам строят гра фик зависимости частотной погрешности газоанализатора от диаметра канала Г . Находят по графику диаметр отверстия (канала) DO , при котором частот ная погрешность равна нулю. Допустимый разброс величин диаметров отверстия соответствует допустимой частот ной погрешности газоанализатора. Изготавливают канал с найденным диаметром отверстия и вставляют в лучеприемник. При условии серийного изготовления и выпуска газоанализаторов подбор величины канала производят на макетах или опытных образцах, при проведении испытаний подтверждается отсутствие частотной погрешности и выбранный диаметр канала заносится в чертежи для.серийного выпуска приборов данного типа. Способ опробован на опытных образцах газоанализаторов типа ГОД. Настроены газоанализаторы, предназначенные для измерения концентрации ацетилена, метана, окиси и двуокиси углерода. При изменении частоты питания сети от 49 до 51 Гц для ряда величин диаметров канала 0,13} 0,15} 0,18; 0,22; 0,28} О,36,мм были соот-, ветственно получены частотные погрешности - 2,5} -2,2} -2,0} +l,7j +2,0} +2,3 об.% от диапазона измерения. Из полученных данных видно, что частотная погрешность равна нулю при. диаметре канала ,20 мм. Длина канала не меняется и составляет 0,36 мм. Предлагаемый способ по сравнению с прототипом (базовый) позволяет значительно упростить процесс настройки газоансшизаторов в условиях серийного выпуска и повысить точности измерения в процессе эксплуатации вследствие замены компенсации частотной погрешности газоанализатора настройкой амплитудно-частотной характеристики электронно-измерительной схемы каждого газоанализатора в отдельно:;ти на компенсацию частотной погрешности подбором акустического сопротивления, которое определяется сечением , канала, соединяющего пред-т мембранный и замембранный объемы микрофона. f V. Ь ff Son 2.0 e, - Of ООП -fff7 MMMl

СПОСОБ НАСТРОЙКИ ОПТИКО-АКУСТИЧЕСКОГО ГАЗОАНАЛИЗАТОРА путем КомI пенсации влияния частоты мсздуляцик на величину сигнала приемника газоанализатора, содержащего микрофон, включающий определение частотной погрешности по отклонению величины сигнала газоанализатора от действительной, отличающийся тем, что, с целью повьвиения точности измерения путем исключения частотней погрешности и упрощения процесса настройки, изменяют акустическое сопротивление канала, соединяющего предмембранный и Зс1мембранный объемы микрофона, путем изменения его сечения при изменении частоты модуляции и по минимальному отклонению величины сигнала газоангшизатора от действительной устанавливают величину сечения канала.