Фотоколориметрический газоанализатор Советский патент 1990 года по МПК G01N21/78 

Изобретение относится к аналитическому приборостроению, конкретнее к фотоколориметрическим газоанализаторам, и может быть использовано, например, для контроля содержания микроконцентраций токсических газов в воздухе производственных помещений.

Цель изобретения - повышение точности измерения и упрощение конструкции.

На фиг.1 представлена схема фотоколориметрического газоанализатора; на фиг.2 - вариант выполнения цифровых запоминающих устройств на базе реверсивных счетчиков.

Газоанализатор содержит фотоблок, включающий источник 1 излучения, индикаторное средство 2 и приемник 3 излучения, включенных в одно из плеч линейного моста 4, содержащего сопротивления 5 и 6 и операционный усилитель 7 с сопротивлением обратной связи 8, выход которого подсоединен к компаратору 9, коммутатор 10, выход которого подсоединен к компаратору 9, вход управления - к командоаппарату 11 и входу запрета счета первого цифрового запоминающего устройства 12, вход управления направлением счета которого объединен с одноименным входом второго

сл VI

Ј

00

цифрового запоминающего устройства 13 и соединен с выходом компаратора 9, тактовые входы цифрозапоминающих устройств 13 и 12 подсоединены к тактовому генератору 14, а их выходы через последовательно соединенные с ними первый 15 и второй 16 цифроаналоговые преобразователи подключены соответственно к входу ре г и стри- рующего прибора 17 и источнику 1 излучения.

Выход второго цифроаналогового преобразователя 16 соединен с одним из входов коммутатора 10, на второй вход которого подается нулевой потенциал 11 0.

Питание линейного моста 4 осуществляется источником 18 постоянного напряжения.

Газоанализатор работает следующим образом.

При освещении индикаторного средства 2 световым потоком Фь отраженный световой поток Фо 1 попадает на приемник 3 излучения, изменяя его сопротивление. Так как источник 3 излучения включен в одно из плеч линейного моста 4, то на выходе операционного усилителя 7 возникает выходной сигнал UL

За время одного цикла измерения газоанализатор находится поочередно в режимах Установка нуля, Память, Измерение, определяемых командоаппа- ратом 11.

В режиме Установка нуля командоап- парат 11 подает соответствующий сигнал на коммутатор 10 и на вход запрета первого цифрового запоминающего устройства 12, которое производит счет импульсов частоты Тт тактового генератора 14 в зависимости от уровня логического сигнала на выходе компаратора 9.

При этом уровень сигнала Уз, который управляет световым потоком Ф0 источника 1 излучения, изменяется до тех пор, пока напряжение Ui на выходе операционного усилителя 7 не станет равным нулю, а сопротивление приемника излучения 3 станет равным сопротивлению обратной связи 8, така как Нфгъ Roc. После окончания режима Установка нуля сигнал с командоаппа- рата запрещает счет тактовых импульсов и содержимое первое цифрового запоминающего устройства 12, а следовательно, и значение светового потока Ф0 источника излучения неизменное до следующего цикла.

После прососа анализируемого газа оптические характеристики индикаторного средства 2 изменяются, что приводит к уменьшению величины светового потока с

величины Фо 1 до величины Ф и соответственно к увеличению сопротивления R Фп0 приемника излучения 3 до величины R фщ. При этом выходной сигнал на выходе усилителя 7 станет равным

и, -и°п/1- -U°u A Roc ч U1 2 V RflnJ 2 R,J

0

где

Uou 2

1ФП1/ 2 V R, - потенциал неинвертирующего

входа операционного усилителя 7.

Так как сопротивление приемника излучения R фп связано со световым потоком

Фо 1и коэффициентом отражения индикаторного средства р следующим образом

Фо /эФо; КФЛов т:Кф11 1рр

где К - коэффициент чувствительности фо- топриемникадо изменение выходного сигнала Ui прямого пропорционально относительному изменению коэффициента отражения индикаторного средства А/Э//ЭО, т.е.

ч- тгО-Ґ) Ґ( -Ј)

w

Uou р

2 РО

гдеро ирп- коэффициенты отражения индикаторного средства до и после прососа газа. В режиме Измерение командоаппа- рат 11 вырабатывает команду, по которой

второе цифровое запоминающее устройство 13 начнет производить счет импульсов частоты fT тактового генератора 14. Выходной сигнал второго цифрового запоминающего устройства 13 преобразуется вторым

цифроаналоговым преобразователем 16 в сигнал U2 и одновременно поступает на регистрирующий прибор 17 и коммутатор 10 и с выхода последнего поступает на компаратор 9. Как только величины сигналов на входах компараторов 9 сравняются, т.е. U2 Ui сигнал с компаратора 9 остановит прохождение тактовой частоты и газоанализатор перейдет в режим Память, в котором второе цифровое запоминающее устройство 13

хранит сигнал Lh, соответствующий значению измеряемой концентрации газа.

Цифровые запоминающие устройства (фиг.2) могут быть выполнены на базе реверсивных счетчиков 19. Количество счетчиков

19 определяется требуемой разрядностью цифровых запоминающих устройств 12, 13. При их работе в режимах Установка нуля и Измерение возможно переполнение счетчиков при прямом и обратном счете, когда код близок к нулевому или максимальному значению. При этом могут происходить сбои в работе всей схемы газоанализатора.

Для исключения переполнения счетчиков все информационные входы Д счетчиков объединены и подключены к выходу старшего разряда старшего счетчика, а выход переноса старшего счетчика соединен через инвертор со входами записи счетчиков.

Исключение переполнения достигается следующим образом.

Пусть счетчики работают, например, на вычитание и их содержание равно нулю. С приходом очередного тактового импульса к входам С на выходе СО старшего счетчика появится импульс переноса, который через инвертор поступит на входы записи счетчиков и произойдет запись нулевого значения кода во все разряды счетчиков, так как на их информационные входы поступает сигнал логического О со старшего разряда старшего счетчика. С приходом последующих тактовых импульсов повторяется запись нулевого кода в счетчик, т.е. их состояние не изменяется.

Аналогичные процессы происходят и при прямом счете с той лишь разницей, что во все разряды счетчиков производится запись логической 1,

Выходной сигнал второго цифрового запоминающего устройства 13, представляющий собой цифровой код, может быть непосредственно подан на устройство индикации (не показано).

Предлагаемое техническое решение позволяет снизить себестоимость изготовления и энергозатраты при эксплуатации фотоколориметрических газоанализаторов.

Формула изобретения

1. Фотоколориметрический газоанализатор, содержащий фотоблок с источником

и приемником излучения и индикаторным средством, командоаппарат, первое и второе цифровые запоминающие устройства, коммутатор, цифроаналоговый преобразо5 ватель, тактовый генератор и регистрирующий прибор,отличающийся тем.что, с целью упрощения конструкции и повышения точности измерения, он снабжен линейным мостом, компаратором и вторым

0 цифроаналоговым преобразователем, при этом выход второго цифроаналогового преобразователя подключен к входу коммутатора, а приемник излучения включен в одно из плеч линейного моста, выход которого сое5 динен с первым входом компаратора, второй вход которого подключен к выходу коммутатора, вход управления которого соединен с входом запрета счета первого цифрового запоминающего устройства, входы

0 управления цифровых запоминающих устройств подключены к выходу компаратора, входы запрета - к соответствующим выходам командоаппарата, а тактовые входы - к выходу тактового генератора, выходы пер5 вого и второго цифровых запоминающих устройств через последовательно соединенные с ними первый и второй циф- роаналоговые преобразователи подключены соответственно к источнику излучения и

0 входу регистрирующего прибора.

2.Газоанализатор по п.1, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что цифровые запоминающие устройства выполнены из реверсивных счетчиков, при этом их информационные

5 входы объединены и подключены к выходу старшего разряда старшего счетчика, а выход переноса старшего счетчика соединен через инвертор с входами записи счетчиков.

3.Газоанализатор по п. 1, о т л и ч а ю - 0 щ и и с я тем, что линейный мост соединен

с источником постоянного напряжения с заданным температурным коэффициентом.

u«oI

CI

Изобретение относится к фотоколориметрическим газоанализаторам. Целью изобретения является упрощение конструкции и повышение точности измерения. В газоанализатор, содержащий фотоблок с источником и приемником излучения, индикаторным средством, командоаппаратом, цифровыми запоминающими устройствами, коммутатором, цифроаналоговым преобразователем, тактовым генератором, регистрирующим прибором, введены линейный мост, компаратор и второй цифроаналоговый преобразователь. В одно из плеч моста включен приемник излучения, компаратор, второй цифроаналоговый преобразователь, выход которого подключен к входу коммутатора. Выход линейного моста соединен с первым входом компаратора, второй вход которого подключен к выходу коммутатора. Вход управления коммутатора соединен с входом запрета счета второго цифрового запоминающего устройства. Выходы управления цифровых запоминающих устройств подключены к выходу компаратора, входы запрета - к соответствующим выходам командоаппарата, тактовые входы - к выходу тактового генератора. Выходы второго и первого цифровых запоминающих устройств подключены соответственно к источнику излучения и входу регистрирующего прибора. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.