Устройство для контроля содержания окиси углерода в отработавших газах автомобилей Советский патент 1985 года по МПК G01N21/35 

Изобретение относится к аналити ческому приборостроению и может быть использовано в устройствах для диагностики технологического с тоя.ния автомобилей. Известен газоанализатор, содерж щий источник излучения, создающий расходящийся световой поток, четыре ,сферических зеркала, два инфракрас ных фильтра, измерительную и сравнительную кюветы, модулятор, фотоприемник и блок обработки сигналов вход которого подключен к выходу фотоприемника СО Недостатком указанного газоанализатора является невысокая точнос обусловленная зависимостью результа та измерений от температуры и давления г-аза в измерительной кювете. Для учета указанной зависимости обычно вводится поправочный коэффициент .на изменение температуры 293 где t - температура газа, и поправочный коэффициент на изменение давления где Р давление газа, : при этом истинное значение содержания окиси углерода С. и измеренное С|,, определяются соотношением С 1-.- К Кр. Вторая, система поправочных коэффициентов К| 1-0,0 (t - 20) и К|, 1 + 0,003(Р - 760) учитывает отклонение значений температуры и давления воздуха, потреб ляемого двигателем, от нормальных условий и вводится оператором в процессе измерений, что одновременно увеличивает продолжительность измерения. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для контроля содержания окиси углерода в отработавших газах автомобилей, содержащее оптический блок, включающий оптически связанные источник излучения, систему зер кал для разделения потока, излучения на два пучка, модулятор, кювету с исследуемым газом, фильтры,систему зеркал для сведения пучков излучени на фотоприемник и электронный блок. вход которого связан с выходом фотоприемника, включающий последовательно соединенные блок обработки сигналов, корректор и блок индикации 2, Целью изобретения является повышение точности и достоверности измерений путем исключения влияния изменения температуры и давления воздуха, потребляемого двигателем автомобиля. Поставленная цель достигается тем , что в устройстве для контроля содержания окиси углерода в отработавших газах автомобилей, содержащем оптический блок, включающий оптически связанные источник излучения, систему зеркал для разделения потока излучения на два пучка, модулятор, кювету с исследуемым газом, фильтры, систему зеркал для сведения пучков излучения на фотоприемник и электронный блок, вход которого связан с выходом фотоприемника, включающий последовательно соединенные блок обработки сигналов, корректор и блок индикации, корректор выполнен в виде двух цифроаналоговых преобразователей, двух постоянных запоминающих блоков, программного переключателя учета давления и программного переключателя учета температуры, выход которого подключен через первый постоянный запоминающий блок к цифровому входу первого цифроаналогового преобразователя j соединенного своим выходом с аналоговым входом второго цифроаналогового преобразователя, а выход программного переключателя учета давления подключен через второй постоянный запоминающий блок к цифровому входу второго цифроаналогового преобразователя, выход которого является выходом корректора, причем аналоговый вход первого цифроаналогового преобразователя является входом корректора. На чертеже приведена функциональная схема устройства для контроля содержания окиси углерода в отработавших газах автомобилей. Устройство состоит из оптического блока, содержащего источник 1 излучения, модулятор 2, сферические зеркала 3-6, инфракрасные фильтры 7 и 8, кювету 9 и фотоприемник 10, а также электронного блока, содержащего последовательно соединенные блок 11 обработки сигналов, корректор 12 и блок 13 индикации. Корректор 12 выполнен в виде цйфроаналоговых преобразователей 14 и 15, постоянных запоминающих блоков 16 и 17, программного переключателя 18 температуры и программного переключателя 19 давления.

В расходящемся потоке источника 1 излучения находятся модулятор 2 в виде секторов боковой поверхности двух усеченных конусов и сферические зеркала 3 и 4 (с фокусным расстоянием f 50 мм), формирующие два параллельных пучка излучения измерительный и сравнительный, на пути первого из которых находится инфракрасный фильтр 7, кювета 9 и сферическое зеркало 5 (с фокусным расстоянием f 50 мм), фокусирующее излучение на фотоприемнике 10, а на пути второго пучка излучения инфракрасный фильтр 8, кювета 9 и сферическое зеркало 6 (с f 50 мм), также фокусирующее излучение на фотоприемнике 10. К выходу блока 11 подключен блок индикации 13через корректор 12, входом которого является аналоговый вход цифроаналогового преобразователя 14. Выход программного .переключателя 18 температуры подсоединен через постоянный запоминающий блок 16 к цифровому входу цифроаналогового преобразователя 14, соединенного своим выходом с аналоговым входом цифроаналогового преобразователя 15, выход которого является выходом корректора 12. Выход программного переключателя 18 температуры подключен через постоянный запоминающий блок 17 к цифровому входу цифроаналогового преобразователя 15.

. Устройство работает следующим образом.

При вращении модулятора 2 на фотоприемник 10 попадает излучение от источника 1 излучения, пройдя попеременно инфракрасньй фильтр 7 и кювету 9, либо инфракрасный фильтр 8 и кювету 9. Инфракрасный ф1шьтр 7 измерительного канала пропускает излучение с длиной волны 4,72 мкм, степень поглощения которого в кювете 9 зависит от количества окиси углерода, содержащейся в исследуемом газе, а инфракрасный фильтр 8

сравнительного канала пропускает излучение с длиной волны 5,05 мкм, не поглощающееся анализируемым га- . зом. В качестве источника 1 излуче- ния используется нихромовая спираль, нагреваемая электрическим током.

Выходной сигнал с фотоприемника 10, в качестве которого использован пироэлектрический приемник излучения с интегральным предусилителем МГ-30, поступает на вход блока 11 обработки сигналов, представляющий собой измеритель отношения сигналов, сигнал с выхода которого 15 поступает в корректор 12.

Сигнал на выходе цифроаналогового преобразователя 14 равен

еь(х-1 ex-i г

где Ug - сигнал на входе цифроаналогового преобразователя 14 N - число на его цифровом

входе. Величина N является значением

коэффициента К к|. К ----- l -0,01(t - 20)J в двоичном коде. Значение N записано в постоянном 0 запоминающем блоке 16 по адресу, . который задается программным пере- ключателем 18 температуры.

Сигнал на выходе цифроаналогового преобразователя 15 равен

Mx. UBx2Np.

где Ug 2 сигнал на входе цифроаналогового преобразовате ля 15, равный ,

Np - значение коэффициента поп760

равки Кр К|, Кр - Г+

+ 0,003(Р-760)в двоичном коде. Значение Np записано в постоянном

запоминающем блоке 17 по адресу, задаваемому с помощью программного переключателя 19 давления. O Сигнал с выхода корректора 1.2,

равный

273+t

Vr-55r-n-o.oi(t-2o)

вы5(2 6x1 293 5- 760

х--2У- 1-Ю,003(Р-760)1, поступает на вход блока 13 индикации

В качестве цифроаналоговых преобразователей используются микросхемы типа K572IIA1, в качестве поетоянных запоминающих блоков - микросхемы типа К155РЕЗ, а в качестве программных переключателей - переключатели типа 1Ш-10.

Использование изобретения позволяет учитывать вторую систему поправочных коэффициентов к. и Кр,

что обеспечивает повышениев 1,5 раза точности и достоверности измерения содержания окиси углерода в отработавших газах автомобилей. Так, при изменении температуры окружающего воздуха в пределах от 2 до и давления от 680 до 770 мм рт.ст. произведение К -К изменяется в пределах от 1,25 до 0,61,

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ , СОДЕРЖАНИЯ ОКИСИ УГЛЕРОДА В ОТРАБОТАВШИХ ГАЗАХ АВТОМОБИЛЕЙ, содержащее оптический блок, включающий оптически связанные источник излучения, систему зеркал для разделения . потока излучения на два пучка, модулятор, кювету с исследуемым газом, фильтры, систему зеркал для сведения пучков излучения на фотоприемник и электронный блок, вход которого связан с выходом фотоприемника включающий последовательно соединенные блок обработки сигналов, корректор и блок индикации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и достоверности измерений путем исключения влияния изменения температуры и давления воздуха, потребляемого двигателем автомобиля, корректор выполнен в виде двух цифроаналоговых преобразователей, двух постоянных запоминающих блоков, программного переключателя учета давления и програм-. много переключателя учета температуры, выход которого подключен че;рез постоянный запоминающий блок к цифровому входу первого цифроанапоС/) гового преобразователя, соединенного своим выходом с аналоговым входом второго цифроаналогового преобразователя, а выход программного переключателя учета давления подключен через второй постоянный запоминающий блок к цифровому входу второго Од цифроаналогового преобразователя, со выход которого является выходом корректора, аналоговый вход первого ts9 СП цифроаналогового преобразователя является входом корректора.

v-V a«11