Способ калибровки оптических абсорбционных газоанализаторов Советский патент 1985 года по МПК G01N21/61 

4 Ф

о

00

а I 1 Изобретение относится к абсорбционной спектрометрии газообразных веществ в атмосфере. Известны абсорбционные газоанализаторы, работающие по методу дифференциапьного поглощения излучения и предполагающие периодическое или непрерывное применение калибровочных газовьос кювет. Оптические газоанализаторы подобного типа измеряют .интегральное содержание или оптическую плотность искомого газа, находящегося на пути света между источником оптического излучения и приёмником газоанализатора. В соответстВИИ с этим существующий метод кюветной калибровки газоанализатора заключается э помещении на пути принимаемого -газоанализатором от излучателя пучка света калибровочной кюветы l . Даиньш способ кюветной калибровки оптических газоанализаторов требует целого -набора оптических калиб ровочных кювет,содержащих искомый газ с оптическими плотностями, пере крьшающими весь диапазон работы указанных приборов. Изготовление непрерывно перестраиваемой кюветы в зывает еще большие трудности. К калибровочным кюветам предъявляются строгие требования по постоянству и точности находящегося в них газового состава. Особенно сложным явля ется получение, измерение и сохране ние газового состава в кюветах с очень низкими содержаниями искомых газов. Поэтому данный способ калибровки проводится, чаще всего, для кювет с большими оптическиш плотно тями искомого газа с .экстраполяцией полученных результатов в область малых оптических плотностей, i Наиболее близким к предлагаемому является способ калибровки оптических абсорбционных газоанализаторов, работаюпр1Х по методу дифференциального поглощения излучения, включающий изменение потока излучения в со ответствии с определенными значения ми концентрации анализируемого компонента и подачу его на вход газоанализатора. В основе работы устрой ства, реализующего известный способ лежит использование калибровочной кюветы с переменной оптической пло ностью анализируемого компонента за 6 счет изменения длины кюветы и поддер-жания в ней постоянного давления {2J . Однако изготовление и контроль перестраиваемых по длине кювет, наполненных такими агрессивными газами, как двуокись серы, двуокись азота и другие, измерение которых в атмосфере представляет повьшенный интерес, усложняет конструкцию прибора, не обеспечивает необходимой точности и воспроизводимости его метрологических характеристик. К недостаткам известного способа следует отнести и ограничения, накладываемые на диапазон перестройки кюветы, долговечность конструкции и время проведения отдельного измерения. Изме- рения с помощью набора калибровочных кювет вносят дополнительные ощибки ввиду неидентичности конструкций кювет и нестабильности концентраций заключенной в них газовой смеси. Особенно значительны ошибки калибровки приборов уникальными калибровочными кюветами с микроконцентрациями искомого газа. Цель изобретения - повышение точности калибровки путем увеличения числа калибруемых точек шкалы газоанализатора и упрощения процесса калибровки. Поставленная цель достигается |Тем, что согласно способу калибровки оптических абсорбционных газоанализаторов , работающих по методу дифференциального поглощения излучения, включающему изменение потока излучения в соответствии с определенньми значениями концентрации анализируемого компонента и подачу его на вход газоанализатора, предварительно разделяют общий поток излучения источника на два пучка, в одном из которых устанавливают калибровочную кювету, заполненную анализируемым компонентом постоянной концентрации, при этом изменение потока излучения в соответствии с определенными значениями концентрации анализируемого компонента осуществляют путем регулировки отношения энергии потоков излучения в. пучках с помощью нейтральных ослабителей с последующим сведением пучков излучения в общий поток. На чертеже представлено устройство для реализации способа. Устройство содержит источник 1 излучения,калибровочную кювету 2 с постоянной концентрацией анализируемого компонента, газоанализатор 3, светоделители 4 и 5, нейтральные ослабители 6 и 7, поворотные зеркала 8 и 9. Калибровка газоанализатора осуществляется в следующей последовательности. Поток излучения,. направляемьш от источника 1 излучения, разделяют светоделителем 4 и часть излучения направляют через нейтральный ослаби тель 7 и светоделитель 5 непосредственно на вход газоанализатора 3. Вторую часть потока энергии излучения пропускают через пepecтpaивae a нейтральный ослабитель 6 и далее через калибровочную кювету 2 и светоделитель 5 на вход газоанализатор Дискрет11ой или непрерывной перестро кой пропускания нейтральных ослабителей 6 и 7 получают перестройку отношения энергии потоков излучения в обоих пучках в нужном диапазоне. В результате в общем количестве света, попадающего на вход газоанализатора, в такой же пропорции меняется доля излучения, прошедшего калибровочную кювету, что эквивалентно для газоанализатора изменению в таком же отношении оптической плотности искомого газа в калибровочной кюве те, Учитьшается тот факт, что в процессе измерения оптическими газоанализаторами, работающими по методу дифференциального поглощения, используется автоматическая регулировк усиления оптико-электронной схемы и на выходной сигнал влияет не изменение общего количества потока энергии приходящего излучения, а относительная интенсивность присутствующих в нем шний спектра поглощения искоМ0ГО газа. При реализации способа в качестве набора нейтральных ослабителей использован стандартньй набор нейтраль ных светофильтров из.стекол НС-6, 364 НС-7, НС-8, НС-9, НС-10 и калибровочная кювета с оптической плотностью газа двуокиси азота, равной, 1000 млнм. В результате получают градуировочную таблицу отклика показаний газоанализатора в зависимости от изменения отношения интенсивностей света , в двух разделенных пучках излучения, где I2 - интенсивность пучка света, прошедшего калибровочную кювету; I - интенсивность пучка света, прошедшего на вход газоанализатора, минуя калибровочную кювету. Получаемая эффективная оптическая плотность искомого газа /), , пересчитывается от оптической плотности калибровочной кюветы р по формуле Р Р Т Отношение в пучках излучения регулируется нейтральными ослабителями. Получают калибровку оптического абсорбционного газоанализатора во всем диапазоне его работы с помощью одной неперестраиваемой кюветы с высокой оптической плотностью анализируемого газа, а также показания прибора в области оптических плотностей, в десятки раз меньших, чем в исходной калибровочной кювете. При этом точность такой калибровки при малых оптических плотностях остается такой же, как и при высоких. Предлагаемый способ позволяет производить точные и надежные калибровку и контроль таких характеристик целого ряда оптических газоанализаторов, как чувствительность, воспроизводимость результатов измерений и порог обнаружения во всем диапазоне их работы, включая и область оптических плотностей, обеспечиваемую микроконцентрациями газа в калибровочных кюветах, в которой ранее контроль был практически невозможен. Способ обеспечивает высокую оперативность и низкую стоимость подобного контроля.

СПОСОБ КАЛИБРОВКИ ОПТИЧЕС а1Х АБСОРБЦИОННЫХ ГАЗОАНАЛИЗАТОРОВ, работакйцих по методу дифференциального поглощения излучения, вклгочакядай из.менение потока излучеиия в соответствии с определенными значениями концентра1даи анализируемого компонен-; та и подачу его на вход газоанализатора, отличающийся тем, что, с целью повьппения точности калибровки путем увеличения числа калибруемых точек шкалы газоанализатора и упрощения процесса калибровки, предварительно разделяют общий поток излучения источника на два пучка, в одном из которых устанавга1вают каi i6pOBO4HyK кювету, заполненную ана- лизируемым компонентом постоянной концентрации, при этом изменение потока излучения в соответствии с определенными значениями концентрагцш анализируемого компонента осуществляют путем регулировки отношения СО энергии потоков излучения в пучках с помощью нейтральных ослабителей с: с последующим сведением пзгчков излучения в обпщй поток.