Устройство для анализа состава газа Советский патент 1989 года по МПК G01N29/00 G01M3/24 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при анализе состава газа при поиске мест утечки газов и паров во взрывоопасных помещениях.

Цель изобретения - повышение чувствительности путем снижения потерь звукового сигнала.

На фиг.1 представлена схема уст- ройства; на фиг;2 - графики частотных сигналов от обоих пневмоакустических излучателей и График суммирующего сигнала, возникающего в тройнике биение амплитуды звука), при прохождении че- рез излучатели одинакового по составу газа; на фиг.З - графики сигналов при прохождении через один из излучателей анализируемого газа.

Устройство для анализа состава га- за содержит два идентичных пневмоакустических излучателя 1 и 2, заключенных в емкости 3 и 4, с которыми соединены каналы 5 и 6 соответственно анализируемого и эталонного газов. Емкости 3 и 4 соединены с побудите-. лем 7 расхода. В полом корпусе 8 установлена разделительная звукопроводящая мембрана 9 между входным и выходным отверстиями. Симметричные патрубки тройника 10 соединены со звуковыми выходами емкостей 3 и 4, а несимметричный - с входным отверстием 8, выходное отверстие которого соединено звуководом 11 с выходным акустическим каналом, вьпюлненным в виде ушного вкладьппа 12. Щуп-пробоотборник 13 соединен с каналом 5 анализируемого газа.

Устройство работает следующим об- разом.

Через пневмоакустические излучатели 1 и 2, заключенные в герметичные емкости 3 и 4, с помощью побудителя 7 расхода (например, с ручным приводом) просасьшают воздух, при этом на один пневмоакустический излучатель 1 подается воздух со щупа-пробоотборника 13, который ведут вдоль подозреваемого места утечки (фланцы, сальники и т.д.) , а на другой подают воздух, забираемый с некоторого расстояния от места забора пробы (например, с противоположного конца щупа- пробоотборника 13). Это не позволяет газу утечки попасть в эталонный пневмоакустический излучатель 3.

При отсутствии утечки газа из оборудования в атмосферу в обоих идентичных пневмоакустических излучателях 1 и 2 протекает одинаковый по составу газ. А так как невозможно изготовить два абсолютно одинаковых пневмоакустических излучателя 2, разница частоты в несколько герц при основной частоте в несколько килогерц при сложении звуков в тройнике 10 дает биения слагаемых звуков, которые, пройдя через звукопроводящую мембрану 9, заключенную в герметичный корпус В, звуковод 11 и ушной вкладыш 12, попадают в ухо оператора. Поэтому при отсутствии газа утечки оператор слышит биения звука с минимальной частотой. Это подтверждают графики на фиг.2, где f, - частота звука пневмоакустического излучателя I анализируемого газа; f - частота пневмоакустического излучателя 2 эталонного газа; () - частота биений амплитуды звуковых колебаний получаемых при сложении звуков в тройнике 10.

При попадании газа утечки в пневмоакустический излучатель 1 анализируемого газа в зависимости от концентрации этого газа происходит изменение частоты звука. Частота звука f в излучателе 2 эталонного газа остается той же. При этом частота биений будет тоже изменяться, как видно из графиков на фиг.З где f| - частота звука пневмоакустического излучателя 1 анализируемого газа; f - частота звука пневМ оакустического излучателя 2 эталонного газа; () - частота биений амплитуды двух звуковых колебаний.

Чем больше утечки попадает в пневмоакустический излучатель 1 анализируемого газа (чем ближе щуп-пробоотборник 13 к месту утечки), тем боль- ще разность частот (.), а следовательно, больше частота биений.

Оператор воспринимает биения на слух как периодическое изменение громкости звуковых колебаний, именно так он воспринимает биения амплитды звуковых колебаний, которые получаются в результате сложения двух близких по частоте звуковых сигналов излучаемых двумя идентичными пневмо- акустическими излучателями 1, и 2.

При отсутствии газа утечки частота следования этих периодических изменений громкости постоянна. Появление газа утечки влечет за собой

увеличение частоты этих изменений громкости звука.

Таким образом, перемещая щуп-пробоотборник 13 в зону с наибольщим изменением частотных биений, находят место утечки.

Использование тройника 10 и мембраны 9 позволяет создать герметичный объем, исключающий неорганизованную подачу газа и обеспечивающий экономичное сложение двух звуковых сигналов. Использование одной мембраны 9, установленной после узла сме шения по сравнению с двумя мембранами, установленными индивидуально на выходе каждого пневмоакустического излучателя 1 2), обеспечивает исклю чение искажений, обусловленных неоди наковостью амплитудно-частотных характеристик мембран. Кроме того, одна мембрана обеспечивает более точ ную передачу звуковой информации из агрессивной среды с одним уровнем давления в неагрессивную среду с дру гим уровнем давления, так как искаже НИН от одной мембраны меньше, чем от двух.

Пропускание сложенных колебаний (биений) через одну мембрану ocj;a6- ляет амплитуду звука на выходе гораз до меньше, чем две мембраны, В слу1492267

чае очень слабых звуков, когда амплитуда каждого звука недостаточна для того, чтобы вызвать колебания индивидуальных мембран, удвоенная амплитуда биений обеспечивает прохождение

сигнала через мембрану, т.е. повыиа- ет чувствительность анализа.

10

Формула изобретения

Устройство для анализа состава газа, содержащее два размещенных в емкостях идентичных пневмоакустичес- „ ких излучателя, соединенные с ними соответственно канал анализируемого газа и канал эталонного газа, побудитель расхода, соединенньй с емкостями, и выходной акустический канал, 2Q отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности, оно снабжено полым корпусом с входным и выходным отверстиями с установленной между ними звукопроводящей 25 мембраной, тройником с двумя симмет- ричными патрубками, соединенными со

звуковымн выходами пневмоакустиуеских излучателей, и с несимметричным патрубком, соединенные с входным от- 3Q верстием полого корпуса, выходное отверстие которого соединено с выходным акустическим каналом.

Изобретение относится к средствам анализа состава газа с помощью пневмоакустических излучателей и позволяет повысить чувствительность путем снижения потерь звукового сигнала. Два идентичных пневмоакустических излучателя 1 и 2 заключены в емкости 3 и 4 и соединены с каналами 5 и 6 анализируемого и эталонного газов. Емкости 3 и 4 соединены с побудителем 7 расхода и с симметричными патрубками тройника 10, несимметричный патрубок которого соединен звуководом 11 с ушным вкладышем 12. При поиске места утечки агрессивного газа щупом - пробоотборником 13 в зависимости от концентрации этого газа изменяется частота звука излучателя 1, при этом увеличивается частота биений, полученных в результате сложения двух близких по частоте звуковых сигналов, что воспринимается операторами на слух. Герметичный объем тройника 10 с мембраной 9 на выходе обеспечивает снижение потерь звука и отсутствие его искажений. 3 ил.

fl О

Hh

/Л / / /Л /Л /Л

7 V/ VT y y

IT V / 7 y KN

(.JWffA./

//

//