Магнитомеханический компенсационный газоанализатор Советский патент 1986 года по МПК G01N27/72 

ранее сбалансированного усилителя возникает сигнал, который через выходную систему 11 поступает на компенсационную обмотку 2. Созданный компенсационный момент препятствует дальнейшему повороту Р 1. Величина тока компенсации является мерой содержания парамагнитного компонента в га- зовойг смеси. Регулирующий усилитель

и .

10 под ержиЬёёт ток при котором сигнал сумматора 9, не мен,я1сшщйся при неИзобретение относится к газоаналитическому приборостроению и может быть использовано в тех областяз техники, где требуется проводить анализ парамагнитной восприимчивости вещест например, при определении концентрации кислорода в различных Газовых смесях.

Цель изобре тения - повышение надежности и устойчивости К помехам, связанным с трясками, вибрацией, колебаниями температуры и деградацией излучателя.

На фиг.t показана конструкция газоанализатора; на фиг.2 - ход лучей в проекции, перпендикулярной экрану.

Газоанализатор содержит поворотный ротор 1 с обмоткой 2 и сферическим зеркалом 3, подвешенным на токо- проводящих растяжках. Ротор t нахо- дится в неоднородном поле магнитной системы. В корпус камеры, в плоскости, перпендикулярной главной оптической оси зеркала 3 и проходящей через центр его сферы, смонтированы источ- ник света (излучатель) 4 и разделенные от него светонепроницаемым экраном 5 два фотоприемнйка 6. Иолупро- водниковые кристаллы излучателя 4 и фотоприемников от камеры отделяет ок но 7 из оптически прозрачного материала. Фотоприемники 6 соединены с входами дифференциального усилителя 8 и сумматора 9. Выход сумматора 9 через регулирующий усилитель tO соединен с источником 4 света, а выход дифференциального усилителя 8 через выходную схему 11 соединен с компенсационной обмоткой. 2. Магнитная сис

большом смещении пучка света по прямой, проходящей через центры фотоприемников, равняется заданному значению. Сокращение до минимума количества элементов оптической системы уменьшает потери света, что обеспечивает требуемую чувствительность газоанализатора. Кроме того, исключение элементов крепления и эстировки способствует повьшению устойчивости к вибрации. 2 ил. :

ю

ij

20 25 JQ

5

тема размещена в камере 12,.а опто- электронный узел размещен в корпусе l3.

Газоанализатор работает следующим образом.

При отсутствии парамагнитного газа в магнитной камере ротор 1 с зеркалом 3 находится в таком положении, что свет источника 4 света проходит окно 7, отражается от поверхности сферического зеркала 3 и через окно 7 подается на фотоприемники 6, освещая примерно половину площади каждого (фиг.1 и 2). При наличии в анализируемой газовой смеси парамагнитных компонентов, например кислорода, возникает Момент вращения, воздействующий на ротор 1. В результате ротор 1 начинает поворачива гься вокруг оси подвеса О и луч света излучателя 4, отраженный от зеркала 3, начинает перемещаться по поверхности фотапри- емников 6. На выходе ранее сбалансированного усилителя 8 возникает сигнал, который через выходную схему 11 поступае.т на компенсационную обмотку 2. Созданный в результате магнито- электрического, взаимодействия компен- |Сационный момент препятствует дальнейшему повороту ротора и удерживает его в положении, близком к исходному.

Величина тока компенсации является мерой содержания парамагнитного ком-, понента в газовой смеси.

Сумматор 9 вырабатывает сигнал, соответствуняций сумме сигналов фотоприемников 6. Этот сигнал не меняется при небольшом смещении пучка света по прямой, проходящей через центры

фотоприемников 6. Регулирующий усилитель 10 поддерживает на своем выходе, соединенном с излучателем 4, ток, при котором выходной сигнал сумматора 9 равняется заданному значению. Таким образом. Достигается стабильность светового потока, поступающего на фотоприемники при изменении температуры и деградации излучателя, изменении оптических свойств окна и зеркала, а также при наличии в анализируе - мой газовой смеси поглощающих свет компонентов. Этим достигается стабильность чувствительности газоанализа- тора.

Пример. В корпусе камеры с магнитной системой напротив зеркала Образовано отверстие, куда вставляется и герметически закрепляется в центре сферического зеркала при помощи винтов и прокладок оптоэлектронньй узел. Оптоэлектронньй узел выполнен на базе корпуса для полупроводниковых приборов типа ТО-5 с крьшкой из стекла

В качестве фотоприемников применены устройства фотодиод - операционный усилитель, обеспечивающие оптимальное сочетание чувствительности и быстродействия. Сумматор выполнен на операционном усилителе К 140 УД7. Регулирующий усилитель построен по схеме стабилизатора напряжения. На неинвертирующий вход операционного усилителя подается сигнал от источника опорного напряжения, а на инвертирующий - выходной сигнал сумматора. Выкод усилителя к излучателю подсоединяется через буферный транзистор .

Сокращением до минимума количества элементов оптической системы уменьшаются потери света, что обеспечивает требуемую чувствительность газоанализатора, исключаются элементы для их крепления, и юстировки, что способствует повышению устойчивости к тряске и вибрации, повышает стабильность метрологических характеристик, а также уменьшает вес. и габаритные размеры прибора.

10

15

Формула изобретения

Магнитомеханический компенсационный газоанализатор, содержащий поворотный ротор с компенсационной обмоткой rf зеркалом, магнитную систему, оптоэлектронный узел в виде источника света и двух фотоприемников, каждый из которых соединен через усилитель и измерительный блок с соответг ствующими выводами компенсационной 0 обмотки, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и устойчивости к помехам,, он снабжен сумматором и регулирующим усилителем, магнитная система включает камеру с окном, в котором расположен оптоэлектронный узел, снабженный светонепроницаемым экраном и размещенньй в корпусе с окном, окно камеры совмещено с окном корпуса оптоэлектронного уз5

0

ла, зеркало выполнено сферическим.

фотоприемники и источник света размещены в одной плоскости, проходящей через центр сферы зеркала и перпендикулярной его главной оптической

J оси, светонепроницаемьй экран разме- ; щен между источником света и фотоприемниками, при этом входы сумматора соединены с соответствующими фотоприемниками, выход сумматора подклю1чен через регулирующий усилитель к источнику света, оптически связанному через окно корпуса оптоэлектронного узла и зеркало с фотоприемниками.

р1/г. 2

Редактор И. Касарда

Составитель В.Трехов

Техред Л.Олейник ; Корректор Л.Патай

Заказ 3481/38 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Изобретение предназначено для применения в тех областях техники, где требуется проводить анализ парамагнитной восприимчивости веществ, например концентрации кислорода в различных газовых смесях. Цель изобретения - повьнпение надежности и устойчивости к помехам. При наличии в анализируемой газовой смеси парамагнитных компонентов возникает момент вращения, воздействующий на ротор (Г) 1. Р 1 начинает поворачиваться, и луч света излучателя 4, отраженный зеркалом 3, перемещается по поверхности фотоприемников 6. На выходе (Л с 1 t I / Sf fiS$iifff:f ю 4