Оптико-акустический газоанализатор Советский патент 1962 года по МПК G01N21/37 

Однопоточные опгико-акустические газоанализаторы с модуляцией потока инфракрасного излучения известны.

Отличие предлагаемого оптико-акустического газоанализатора от известных состоит в том, что его модулятор выполнен в виде камеры с отражающей внутренней поверхностью, заполненной анализируемым газом, и расположен между лучеприемным цилиндром- и рабочей камерой. Такое отличие позволяет выполнить газоанализатор, обеспечивающий независимость показаний от изменения температуры и давления исследуемой смеси.

На чертеже показана схема газоанализатора, который состоит из излучателя 1 инфракрасной радиации, фильтровой камеры 2, заполненной мещающиЛ И компонентами, присутствующими в анализируемой газовой смеси, лучеприемного цилиндра мерной камеры 3, заполненной анализируемым компонентом, конденсаторного микрофона 4 мерной камеры 5, камеры модулятора 5, заполненной измеряемым компонентом, рабочей камеры 6, через которую непрерывно пропускается анализируемая газовая смесь, компенсирующей камеры 7, заполненной анализируемым компонентом, сильфона компенсирующей камеры 7, обеспечивающего герметичность камеры и подвижность порп:ня, поршня компенсирующей камеры 9, реверсивного двигателя 10, электронного усилителя И, эксцентрика на оси двигателя 12, который обеспечивает возвратно-поступательные движения камеры модулятора.

Когда модулятор находится в оптической системе поток инфракрасной радиации (сплошная линия на чертеже) от излучателя / проходит фильтровую камеру 2, где происходит поглощение радиации с длинами волн, соответствующими спектру поглощения мешающих компонентов.

Далее поток радиации проходит через лучеприемный цилиндр мерной камеры 3, где происходит частичное поглощение радиации с длинами ВОЛН, соответствующими спектру поглощения измеряемого компо№ 148958-- 3 -нента, после чего поток радиации иоиадает в модулятор 5, представля ош.ий собой газовую камеру с малой длино1( волн, н отражающей внутренней поверхностью. Отразившись от внутренней .поверхности модулятора, поток радиации возвращается в лучеприемн.ый цилиндр мерной камеры 3, где происходит дальнейшее поглош,ение переменной составляющей потока радиации соответствуюц.,их волн.

Когда модулятор выведен из оптической системы, поток инфракрасной радиации (пунктирная линия на чертеже) от излучателя У проходит фильтровую камеру 2, где происходит поглоидение радиации длинами волн, соответствующими с.пектру цоглощения метающих компонентов.

Далее поток радиации нро.ходит через лучеприемный цилиндр мерной камеры 3, где происходит частичное поглощение радиации с длинами волн, соответствую.(цими спектру поглоще.иик измеряемого компонента.

Из лучеприемного цилиндра ITOTOK радиации про-.ходит рабочую камеру 6, где также происходит поглощение радиации с темч же длинами волн, что и в лучеприемном цилиндре мерной камеры 3. После этого поток радиации попадает в компенсирующую камеру 7, отражается от поверхности порщня компенсирующей камеры 9 и поступает обратно через рабочую камеру 6 в лучеприемный цилиндр меркой камеры 3.

В компенсирующей камере 7 происходит поглощение радиации, равное поглощению в каме|эе модулятора 5.

Заполнение мерной камеры должно удовлетворять максимальной чувствительности. Камера модулятора и компенсирующая камера заполняю-тся из расчета предельной концентрации анализируемого компонента.

Если в рабочей камере находится анализируемый компонент, то он будет поглощать часть потока радиации, что умен.ьшит поток, приходящий в лучеприемник - цилиндр мерной камеры 3. В то же время ноток радиации, приходящей из камеры модулятора, остается неизменным, следовательно, появляющаяся разность потоков радиации приводит к появлению сигнала на входе электронного усилителя 1/.

Усиленный электронныл усилителем сигнал в конечном итоге подается на управляющую обмотку реверсивного двигателя 10, который начинает вращаться и перемещать поршень компенсирующей камеры 9 так, чтобы уравнять потоки, которые уходят обратно в лучеприемиый цилиндр мерной камеры 3 от компенсирующей камеры и от камеры модулятора 5.

Поршень ко.мненсирующей камеры жестко связан с показывающим устройством, по которому происходит отсчет концентрации анализируемого компонента. Частота колебания модулятора выбирается в пределах 2-6 герц.

Авторами испытан пакет газоанализатора, собранный по предлагаемой схеме.

Мерная камера заполнялась 24,5% СО, фильтровая камера-47,3% .;;Н4 и 45,8% СОг в азоте, компенсирующая камера - 51,3% СО, модулирующая камера - 51,3/о СО, остальное - азот.

Диапазон измерения газоанализатора составил О-IWo СО. Шкала газоанализатора равномерная.

В процессе испытаний были получены следующие результаты:

а)влияние ЮО /о-ного COs на показания газоанализатора отсутствует;

б)влияние lOOVo-Horo СН4 на показания газоанализатора отсутствует;