Устройство для измерения содержания кислорода Советский патент 1991 года по МПК G01N21/64 

Изобретение относится к аналитическому приборостроению, в частности к люминесцентным газоанализаторам кислорода.

Целью изобретения является повышение точности измерения объемного содержания кислорода в анализируемом газе. ; Ча фиг.1 приведена структурная схема газоанализатора; на фиг 2 - то же, вид сверху.

Газоанализатор содержит источник 1 возбуждающего излучения 1, приточную кювету 2, люминесцентный чувствительный элемент 3, светофильтр 4, фотоприемник 5, блок 6 обработки сигналов, выходной измерительный прибор 7, дополнительную кювету 8, сообщающуюся с атмосферным воздухом, обтюратор 9, отверст ие 10 в обтюраторе, сравнительный люминесцентный чувствительный элемент 11, дополнительный люминесцентный чувствительный элемент 12. Сравнительный и дополнительный чувствительные элементы укреплены на обтюраторе с возможностью их совмещения с оптической осью газоанапь затора.

Газоанализатор рабо-.ает следующим образом.

При вращении обтюратора 9 с оптической осью газоанализатора поочередно совмещаются отверстие, сравнительный и допопнительный элемент. При совмещении сравнительного элемента 11с оптической осью газоанализатора источник 1 возбуждает люминесцентное излучение установленного в герметичной кювете элемента 11, а на фотоприемник 5 через селективный светофильтр 4 поступает пюминесцентное излучение при отсутствии кислорода (1о) в виде сигнала Г 1о.(1)

При совмещении с оптической осью газоанализатора отверстия 10 возбуждающее излучение от источника 1 возбуждает люминесцентное излучение рабочего чувствительного элемента 3. Кислород, находящийся в протекающем через проточную кювету 2 анализируемом газе, частично

ON Ю СО Ьь 00

чэ

тушит люминесцентное излучение, Согласно закону Штерна-Фольмера люминесцентное излучение чувствительного элемента 3 при наличии кислорода (1) через селективный светофильтр 4 поступает на фотоприемник 5 в виде сигнала

1 Д° ...-.„су

1 7 + К(Р,Т)Ро2 1

где К(Р,Т)- коэффициент тушения люминесцентного излучения кислородом, зависящий от давления газа Р и температуры газа Т;

Роа - парциальное давление кислорода.

При совмещении дополнительного элемента 12с оптической осью газоанализатора источник 1 возбуждающего излучения 1 возбуждает люминесцентное излучение дополнительного элемента 12, расположенного в соединенной с атмосферным воздухом дополнительной кювете 8. На фотоприемник 5 попадает люминесцентное излучение элемента 12, соответствующее наличию 21 % кислорода (1д)

1д 1 + К (Р °Т) Р21% (3)

где Р21% парциальное давление кислорода в дополнительной кювете, т.е. в атмосфере, при объемном содержании кислорода 21%.

После фотоэлектрического преобразования в блок 6 обработки сигналов поступает последовательность сигналов, описываемая системой уравнений (1)-(3).

По определению объемное содержание кислорода в анализируемом газе

г v°2 ро2 ш

-о2 -ур W

откуда Ро2 Со2Р,(5)

где Vo2 - объем кислорода в объеме анализируемого газа;

V - объем анализируемого газа;

Р - давление анализируемого газа.

При объемном содержании кислорода 21% выражение (5) приобретает вид

Р21% С21%Р,(6)

где С21% - объемное содержание кислорода 21%.

После подстановки выражений (6) и (5) в соотношения (2) и (3) получают lo-lo;

5 T+K riPCVГО

1

(8)

I + К(Р,Т)РС21% т.е. имеют систему уравнений с двумя неизвестными: К(Р, Т)Ри измеряемым с помощью газоанализатора объемным содержанием кислорода Со2.

Формирование дополнительного сигнала 1Д и его использование при обработке

сигналов позволяет устранить влияние изменений температуры и давления газа на результат измерения объемного содержания кислорода, т.е. позволяет повысить точность измерения.

Формула изобретения

Устройство для измерения содержания кислорода, включающее в себя источник возбуждающего излучения, оптически связанный с измерительным люминесцентным

чувствительным элементом, установленным в проточной кювете, и со сравнительным чувствительным элементом, установленным в герметичной кювете, при этом чувствительные элементы через светофильтр имеют

оптический контакт с фотоприемником, связанным с блоком обработки сигналов и выходным измерительным прибором, отличающееся тем, что, с целью повышения точности определения объемного содержания кислорода, между источником возбуждающего излучения и проточной кюветой установлена сообщающаяся с атмосферным воздухом дополнительная кювета с обтюратором, в котором выполнено отверстие и на

котором укреплены герметичная кювета со сравнительным элементом и дополнительный чувствительный элемент с возможностью попеременного совмещения сравнительного и дополнительного элементов с измерительным чувствительным элементом.

Э«

Изобретение относится к аналитическому приборостроению. Цель - повышение точности определения объемного содержания кислорода. Между источником возбуждения и измерительной кюветой установлены дополнительная кювета, сообщающаяся с атмосферным воздухом, и обтюратор. На обтюраторе установлены герметическая кювета со сравнительным элементом и дополнительный чувствительный элемент. 2 ил

Фиг.I

Анализуруеныи

газ

о