Газоанализатор Советский патент 1984 года по МПК G01N21/61 

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может быть использовано для непрерывного дистанционного контроля загрязнения атмосферы выбросами промьшшенных предприятий, автотранспорта и вулканов, а также для определения локальной загазованности, и контроля технологических процессов, связанных с вьделением газообразных соединений.

Известен газоанализатор, содержащий источник излучения, модулятор, кюветы - рабочую и опорную, приемник излучения и регистрирующее устройство 11 .

Недостатками данного газоанализатора являются невозможность экспресiCHoro контроля содержания тех или иных компонентов в выбросах, низкая точность измерения, вызванная адсорбцией различных компонентов внутpeHifflMH стенками рабочей кюветы.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является газоанализатор, содержащий оптически связанные двухлопастной модулятор светового потока, устройство балансировки светового потока, объектив, оптический фильтр, приемник излучения и блок регистрации. Устройство для балансировки светового потока представляет собой четьфе кюветы, причем излучение пропускается поочередно через первую и третью, затем через вторую и четвертую кюветы. В основу работы прибора положен физический принцип, основанный на отклонении от экспоненциальной функции известного закона Ламберта-Бера. Этим и обусловлено применение именно четырех кювет, наполненных газом, аналогичным измеряемому компоненту в атмосфере, но с различными концентрациями, и при переходе на измерение других компонент возникает необходимость прокачки каждой из четырех кювет соответствующими газами также различных концентраций 2.

Недостатками данного устройства являются сложность в обслуживании и сравнительно большие затраты времени на калибровку и настройку прибора в процессе измерения, особенно при переходе на измерение других компонент исследуемого газа, вызванные необходимостью прокатки каждой из четырех кювет устройства балансировки светового потока эталонными газами различных концентраций, а также низкая точность измерений, вызванная различной адсорбцией и нестабильностью давления газа внутри каждой из кювет.

Цель изобретения - повьппение точности измерений и сокращение времени настройки.

Поставленная цель достигается тем, что в газоанализаторе, содержащем оптически связанные двухлопастной модулятор, устройство балансировки светового потока, объектив, опти5 ческий фильтр, приемник излучения и блок регистрации, устройство балансировки светового потока выполнено в виде камеры, содержащей с одной стороны одно окно, а с другой - по край0 ней мере четьфе окна, закрепленных в держателях и выполненных с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль оптической оси устройства.

На фиг. 1 показана схема газоанализатора; на фиг. 2 - газоанализатор, вид со стороны модулятора.

Устройство содержит двухлопастной модулятор 1, модулирующий световой

Q поток, проходящий через устройство балансировки светового потока, выполненное в виде камеры 2, у которой с одной стороны установлено общее I окно 3, служащее для пропускания светового потока, проходящее через че тьфе окна 4-7, закрепленные в держателях 8, вьтолненных с возможностью изменения расстояния между общим и каждым из четьфех окон, объектив 9, установленный на выходе светового пучка из камеры, оптический фильтр 10, приемник 11 излучения и блок 12 регистрации.

Устройство работает следующим образом.

Для исследования какого-либо газообразного компонента в атмосфере камера 2 прокачивается эталонным газом, аналогичным по спектральному составу измеряемому компоненту. Опти ческая ось устройства направляется на источник излучения, в качестве которого могут быть использованы как искусственные, так и естественные излучатели. Световые потоки от источника излучения, идущие через окна 4,5,6и 7, проходят в камере 2 различные по длине оптические пути, соответствующие расстояниям мезвду об311

щим окном.3 и каждым из четырех, окон 4,5,6.и 7, и соответственно по-разному поглощаются. Путем возвратно-поступательного перемещения держателей 8 с закрепленными в них окнами 4-7 изменяются расстояния между общим окном 3 и окнами 4-7. При отсутствии между источником излучения и прибором измеряемого газообразного компонента путем возвратно-поступательного перемещения держателей 8 расстояния между общим окном 3 и окнами 4-7 выбираются такими, чтобы суммарные световые потоки, проходящие одновременно через диаметрально противоположные окна 4,6 и 5,7, быяи равны. При этом на выходе прибора устанавливается ну левое показание. Появление между источником излучения и прибором хотя бы минимального количества исследуемого газа, аналогичного нахоДЯ щемуся в камере 2, приводит к различным дополнительным поглощениям световых потоков, проходящих через окна 4-7, в зависимости от расстояний между общим окном 3 и соответствующими окнами 4-7. Это приводит к возникновению разницы в суммарных световых потоках, проходящих через диаметрально противоположные окна, и на выходе прибора появляется показание, отличное от нуля, величина которого пропорциональна концентрации исследуемого компонента.

При переходе на измерение концентрации другого газового компонента достаточно прокачать камеру 2 газом заранее определенной концентрации и аналогичного измеряемому компоненту спектрального состава и произвести соответствующую замену оптического фильтра 10. В случае ис63674

следования газов, линии поглощения которых не перекрываются и которые не вступают мелщу собой в химическую р1еакцию, камера 2 прокачивает5 ся аналогичной по спектральному составу смесью и измерение отдельных газовых компонент осуществляется только путем установки соответствующего оптического фильтра.

10 При отсутствии необходимой концентрации эталонного газа можно прокачать устройство балансировки светового потока другой концентрацией этого газа, который имеется в нали15 чии, и перемещением лишь одного из подвижных окон добиться нулевого показания прибора, а при установкемежду излучателем и прибором эталонногЬ поглотителя добиться необходи20 мого показания прибора путем изменения коэффициента передачи электронного блока.

Использование общей камеры в уст25 ройстве балансировки светового потока позволяет в 5-10 раз сократить время, идущее на настройку и калибровку прибора в процессе измерений, и существенно упростить обслуживание ,- прибора. Кроме того, наличие общей камеры позволяет в 2-5 раз повысить точность измерения за счет исключения случайных ошибок, вызванных адсорбцией и нестабильностью давления газа в камере. Уменьшение количества необходимых концентраций эталонных газов позволяет сократить количество дополнительного оборудования, необходимого для работы газоанализатора,

что инеет огромное значение для 40

передвижных аналитических/установок,

и сократить в 2-3 раза затраты,связанные с изготовлением и транспортировкой газовых смесей.

ГАЗОАНАЛИЗАТОР, содержащий оптически связанные двузспопастной модулятор, устройство балансировки светового потока-, объектив, оптический фильтр, приемник излучения и блок регистрации, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений и сокращения времени настройки, устройство балансировки светового потока выполнено в виде камеры, содержащей с одной стороны одно окно, а с дру- . гой - по крайней мере четыре окна, закрепленных в держателях и выполненных с возможностью возвратнопоступательного перемещения вдоль dnтической оси устройства. ф Од dd sj