Гамма-абсорбционный газоанализатор Советский патент 1990 года по МПК G01N23/06 

ве упруго связанных полумуфты 14 и 15. В первой из них (14) выполнено квозное отверстие, а во второй (15) в сквозных отверстиях установлены ориентированные в сторону первой поумуфты два фотодиода 16 и между ними, в отверстии, выполненном напротив сквозного отверстия в первой полумуфте, - светодиод 17. Блок 2 кювет имеет возможность поворота от одного конического упора 18 до другого.. Упоры 18 расположены на общем основании. Для регулировки положения относительно оси источник - детектор блок 2 снабжен двумя винтами 19 с коническими головками.

Блок 10 обработки информации содержит микропроцессорный узел 20 с микропроцессором 21, управляющей памятью 22 ч программируемым интерфейсом 23. К программируемому интерфейсу 23 подключены светодиод 17 и фотодиоды 16; промежуточный счетчик 24, вход которого через амплитудный дискриминатор 25 соединен с предварительным усилителем фотоумножителя 6, а также аналого-цифровой преобразователь 26, вход которого соединен с датчиками 11 и 12 температуры и давления, и цифроаналоговый преобразователь 27.

На фиг. 2 изображено устройство проточной секционированной газовой кюветы, состоящей из двух проточных секций 28 и 29 с бериллиевой герметич ной перегородкой 30 между ними, прозрачной для рентгеновского или гамма- излучения, и бериллиевых окон 31 для впуска и выпуска рентгеновского или гамма-излучения. Секции кювет по газовому тракту соединены между собой через газовый переключатель 7, позволяющий пропускать один и тот же газ через две последовательно включенные секции или два различных газа каждый через свою секцию.

Газоанализатор работает следующим образом.

В управляющей памяти 22 микропроцессорного узла записана программа управления работой анализатора. По командам микропроцессора, выданным в узел 9 управления приводом, привод 8 через полумуфты 14, 15 начинает поворачивать блок 2 кювет в положение, противоположное исходному, до контакта регулировочного винта 19 с коническим упором 18. При этом полумуфта

5

0

5

0

5

0

5

5

14 останавливается, а полумуфта 15 продолжает вращение в пределах упругой связи с полумуфтой 14.

Светодиод 17, установленный на полумуфте 15, смещается относительно отверстия, выполненного напротив него в полумуфте 14, и его излучение, отразившись от поверхности полумуфты 14, попадает на один из светодиодов 16, расположенных по обе стороны от светодчода на полумуфте 15. Сигнал с фотодиода попадает через программируемый интерфейс 23 в микропроцессорный узел, который вырабатывает команду выключения привода. Таким образом, одна из газовых кювет устанавливается в измерительный канал, образованный источником 1 рентгеновского излучения и детектором 5. Точная регулировка положения каждой газовой кюветы относительно канала измерения осуществляется соответствукщим регулировочным винтом с конической головкой.

Перемещение блока 2 кювет в исходное положение производится аналогично.

С целью уменьшения влияния различных дестабилизирующих факторов в данном газоанализаторе применена схема с одним измерительным каналом, ,в который последовательно на равные промежутки времени вводятся рабочая и сравнительная газовые кюветы.

После завершения процесса перемещения блока кювет микропроцессор 21 формирует интервал времени, в течение которого в промежуточный счетчик

24через амплитудный дискриминатор

25поступают импульсы, соответствующие рентгеновским квантам, прошедшим через газовую кювету. Промежуточный счетчик 24 введен в связи с тем, что микропроцессор 21 не успевает воспринимать каждый из импульсов, поступающих через короткие промежутки времени. Промежуточный двоичный счетчик 24 содержит восемь двоичных разрядов, выходы которых подключены к интерфейсу 23. Импульс, образующийся при переполнении счетчика, подается на вход прерывания микропроцессора 21. По каждому прерыванию микропроцессор 21 добавляет число 256 к числу рентгеновских квантов, прошедших через данную газовую кювету. По окончании заданного интервала времени микропроцессор 21 считает число, оставшееся в счетчике 24, с выходов всех восьми разрядов и добавляет к той же сумме.

После ввода в измерительный канал другой газовой кюветы аналогично формируется второе число рентгеновских квантов, прошедших через вторую газовую кювету. Все время измерения разбито на п коротких экспозиций длительностью t с для каждой кюветы. Таким образом время набора информации (с) для каждой кюветы составляет

Т п. t

При этом каждая кювета п раз вводится в измерительный канал. Подобный прием позволяет избежать влияния ухода параметров измерительного канала на результат измерения, так как при последующей обработке информации используется отношение чисел квантов, полученных для рабе чей и сравнительной кювет.

В начале, середине и конце измерения микропроцессор 21 считывает данные о температуре и давлении с датчиков 11, 12 температуры и давления, подключенных через аналого-цифровой преобразователь 16 к интерфейсу 23. Данные усредняются и далее используются при расчете концентрации анализируемого компонента газовой смеси.

Микропроцессор выполняет расчет концентрации по формуле

л т 1 NN

А Р ln N;

В,

(1)

где N А,

N. Т Р В

число рентгеновских квантов, прошедших через сравнительную кювету;

число рентгеновских квантов, прошедших через рабочую кювету;

температура газа в кювете; давление газа в кювете; градуировочные коэффициен- ты,

и выводит информацию через цифроана- логовый преобразователь 27 на самопишущий прибор и через цифровой выход программируемого интерфейса 23 на цифровое табло (не показаны).

Для градуировки и метрологической аттестации газовых анализаторов обычно используются эталонные газовые смеси. Однако в ряде случаев-получение и хранение эталонных газовых смесей, например сернистых соединений,, затруднено. При использовании гамма- абсорбционного метода анализа согласно закону Ламберта-Бера возможна замена газовой смеси ее гамма-абсорбционным эквивалентом, т.е. смежными слоями чистых газов соответствующей толщины.

0

В предложенном газоанализаторе секционированная газовая кювета позволяет стабильно имитировать двухком- понентную эталонную газовую смесь при

г градуировке. Для этого газовый переключатель 7 устанавливается в потоже- ние, обеспечивающее раздельную работу смежных секций кюветы.

Если перегородка делит кювету на

0 две секции, длины которых относятся, как 1 к 4, то, пропуская при одинаковых давлениях и температурах анализируемый компонент через секцию меньшей длины, а газ-наполнитель через

5 секцию большей длины, получим эквивалент концентрации с 1 20 об,%, а поменяв секции, - эквивалент концентрации с 80 об.%.

0 Формула изобретения

Гамма-абсорбционный газоанализатор, содержащий источник гамма- или рентгеновского излучения, блок рабочей и сравнительной газовых кювет, соединенный с приводом, детектор прошедшего через кюветы излучения и блок обработки информации с амплитудным дискриминатором, вход которого соединен с выходом детектора излучения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения и обеспечения градуировки, в него дополнительно введены датчики температуры и давления газа, промежуточный счетчик, микропроцессорный узел, включающий микропроцессор, управляющую память, программируемый интерфейс, и два конических упора, каждая газовая кювета выполнена в виде двух последовательно расположенных по ходу гамма-излучения проточных секций, разделенных бериллиевой перегородкой и соединенных между собою через rae зовый переключатель для подключения секций кювет последовательно при проведении анализа и раздельно при градуировке, блок кювет закреплен на валу, соединяющем его с приводом

5

0

5

0

через соединительную муфту с возможностью поворота между упорами, и снабжен двумя винтами с коническими головками для регулировки положений блока относительно источника и детек тора, расположенными со стороны кони ческих упоров, соединительная муфта состоит из двух упруго связанных полумуфт, в одной из которых выполнено одно сквозное отверстие, а в другой - три сквозных отверстия, причем в крайних отверстиях установлены ориен (гированные в сторону первой полумуфты два фотодиода, а в среднем отверс тии, выполненном напротив сквозного

отверстия в первой полумуфте, - све- тодиод, один вход микропроцессора соединен с выходом управляющей памяти и выходом интерфейса, а его входы соединены с фотодиодами, светодиодом, узлом управления приводом и выходами промежуточного счетчика, вход которого соединен с выходом амплитудного дискриминатора, выход последнего разряда промежуточного счетчика дополнительно подключен к входу прерывания микропроцессора, а датчики температуры и давления газа подключены к вхо- jr дам интерфейса через аналого-цифровой преобразователь.

10

Изобретение относится к устройствам для анализа газообразных продуктов с помощью низкоэнергетического рентгеновского или гамма-излучения. Цель - повышение точности измерения и обеспечение градуировки. Гамма-абсорбционный газоанализатор содержит источник излучения, блок рабочей и сравнительной газовых кювет, разделенных на секции бериллиевыми перегородками, детектор излучения, прошедшего через кюветы, соединенный с блоком обработки информации, датчики температуры и давления анализируемого газа. Секции кювет могут быть соединены параллельно или подключены к газовой сети раздельно через газовый переключатель. Блок кювет укреплен на валу, связанном с валом привода через упруго связанные полумуфты с возможностью поворота между двумя коническими упорами и точной регулировки положений блока относительно оси источник-детектор. Блок обработки информации содержит микропроцессорное устройство, автоматизирующее работу прибора и вычисляющее результат анализа с учетом температуры и давления газа. 2 ил.

цирро fatd