Хемилюминесцентный газоанализатор окислов азота Советский патент 1992 года по МПК G01N21/76 

Изобретение относится к аналитической технике и может быть использовано при создании хемилюминесцентных газоанализаторов для суммирования концентрации окиси и двуокиси азота в выхлопных газах автомобилей, отходящих газах ТЭЦ, различных химико-технологических производствах.

Известно устройство, выбранное в качестве аналога, содержащее кювету с окисляемым веществом, фотоприемник, а также блок памяти с ключом включения. Недостатком упомянутого устройства является погрешность измерения, обусловленная влиянием окружающей температуры на узлы газоанализатора, особенно фотоприемника.

Известен также хемилюминесцентный газоанализатор, содержащий газопроводы, регуляторы давления, озонатор, ФЭУ, схему электронной обработки измерительной информации, выбранный в качестве прототипа. Известно, что одним из технических параметров, характеризующих качество ФЭУ, является значение темнового тока - наличие сигнала на выходе ФЭУ при полном отсутствии входного светового сигнала. Темновой ток ФЭУ обусловлен тепловыми процессами и напрямую связан с окружающей температурой. Выше температура - больше значение темнового тока значит и

XI XI 00

I

больше погрешность измерений и наоборот.

Недостатком прототипа является погрешность измерений обусловленная изменением окружающей температуры и влиянием на работу электронных узлов газоанализатора и в частности на работу ФЭУ.

Таким образом, уменьшение влияния значения темнового тока на погрешность измерений представляет собой актуальную задачу, решение которой позволит снизить погрешность измерений газоанализатора в целом и расширить температурный интервал рабочей эксплуатации газоанализатора.

Для достижения поставленной цели в автоматический хемилюминесцентный газоанализатор, содержащий входной газопровод с установленным на нем блоком фильтрации и регулирования, соединенный с входом реакционной камеры, которая связана с озонатором, при этом на входе камеры установлен компрессор, а внутри камеры размещен фотоэлектронный умножитель, выход которого через основной усилитель соединен с блоком регистрации, в газоанализатор дополнительно введены суммирующий усилитель, коммутатор полярности, мост сопротивлений постоянного тока, усилитель согласования и усилитель разбаланса, при этом одно плечо моста сопротивлений содержит терморезистор, установленный на фотоэлектронном умножителе и соединенный с коммутатором по- лярности, другое плечо моста сопротивлений содержит подстроечный резистор, первых вход суммирующего усилителя связан с выходом основного усилителя, диагональ моста сопротивлений через согласующий усилитель соединена с выходом суммирующего усилителя, при этом второй вход последнего через усилитель разбаланса и коммутатор полярности соединен с измерительной диагональю моста сопротивлений, а выход суммирующего усилителя присоединен к блоку регистрации.

На чертеже приведена структурно-функциональная схема прибора, где 1 - входной газопровод, 2 - блок фильтрации и регулирования (БФР). 3 - реакционная камера 4 - компрессор, 5 - озонатор, 6 - фотоэлектронный умножитель (ФЭУ), 7 - усилитель, 8 - мост сопротивлений. 9 - терморезистор, 10 - коммутатор полярности (КП), 11 - усилитель разбаланса (УР), 12 - суммирующий усилитель (У), 13 - усилитель согласования (УС), 14 - выходной показывающий прибор.

Входной гязопровод 1 через блок филь трации и очистки соединен с реакционной камерой 3. К камере 3 подсоединен озонатор 5.

Газовый выход реакционной камеры 3

соединен с компрессором 4. Внутри камеры 3 вмонтирован фотоэлектронный умножитель 6. Выход умножителя 6 соединен через усилитель 7 с первым входом суммирующе0 го усилителя 12. На ФЭУ 6 установлен терморезистор 9, являющийся плечом измерительного моста сопротивлений 8, через коммутатор полярности 10, усилитель разбаланса 11 соединена с вторым входом

5 суммирующего усилителя 12. Выход последнего соединен с показывающим прибором 14.

Газоанализатор работает следующим образом.

0 Анализируемая проба, содержащая окись азота поступает (засасывается) в реакционную камеру 3 с помощью компрессора 4. В эту же камеру 3 компрессор 4 доставляет озон от озонатора 5. Хемилюми5 несцентное свечение, образующееся при воздействии окиси азота и озона (интенсивность свечения пропорциональна окиси азота), воспринимается ФЭУ 6. Электрический сигнал с ФЭУ 6 через усилитель 7 и

0 суммирующий усилитель 12 фиксируется на показывающем приборе 14.

Для устранения погрешности влияния

темнового тока ФЭУ 6, т.е. тока на выходе

. ФЭУ 6, обусловленного не наличием хеми5 люминесцентного свечения, а температурными колебаниями окружающей среды, фактически погрешности измерений,имеющей различное значение в разных точках градуировочной характеристики, в газоана0 лизаторе применена схема компенсации влияния темнового тока в любой точке градуировочной характеристики.

Питание моста сопротивлений 8 осуществляется электрическим сигналом с выхода

5 суммирующего усилителя 12, через усилитель согласования 13 (последний нужен для согласования выходного сопротивления суммирующего усилителя 12 и входного сопротивления моста сопротивлений 8).

0 Выходной сигнал суммирующего усилителя 12 пропорционален как измерительному сигналу о концентрации газа так и изменению темнового тока на выходе ФЭУ б, обусловленного изменением гемперату5 ры окружающей среды. Изменение окружающей температуры приводит к отклонению терморезистора 9, установленном на ФЭУ 6, от номинального значения, что вызовет разбаланс моста сопротивлений 8, величина которого также пропорциональна напряжению питания моста сопротивлении 8, т.е выходному сигналу суммирующего усилителя 12, сигналу который изменился (увеличился или уменьшился) из-за влияния температуры окружающей среды Напряже- ние разбаланса моста 8 проходит через коммутатор полярности 10 и усилитель разбаланса 11. Коммутатор полярности 10 представляет собой коммутационный переключатель, позволяющий изменить поляр- ность выходного сигнала моста 8 при подключении к усилителю разбаланса 11, что позволяет получить правильный знак приращения сигнала, получаемого на выходе усилителя разбаланса 11. Сигнал с выхо- да усилителя разбаланса 11 корректируют (суммирует или вычитает) в суммирующем усилителе 12 основной измерительный сигнал. То есть основной измерительный сигнал корректируется на ту величину, которая была вызвана изменением окружающей температуры и является погрешностью измерений.

Газоанализатор автоматически компенсирует погрешность измерительного сигна- ла в любой точке шкалы от влияния окружающей температуры на значение тем- нового тока и тем самым повышается точность измерений. Отпала также необходимость в конструировании габарит- ного термостабилизированного блока установки ФЭУ. Устройство помимо повышения точности измерений позволило расширить рабочий температурный интервал эксплуатации хемилюминесцентных газоанализа- торов при сохранении заданных метрологических характеристик

Формула изобретения

Хемилюминесцентный газоанализатор окислов азота, включающий входной газопровод с установленным на нем блоком фильтрации и регулирования,соединенный с входом реакционной камеры, которая связана с озонатором, при этом на входе камеры установлен компрессор, а внутри камеры размещен фотоэлектронный умножитель выход которого через основной усилитель соединен с блоком регистрации, отличающийся тем, что, с целью возможности непрерывной регистрации изменения параметров хемилюминесценции при температурных колебаниях окружающей среды в диапазоне (-50 ... + 50°С). в газоанализатор дополнительно введены суммирующий усилитель, коммутатор полярности, мост сопротивлений постоянного тока, усилитель согласования и усилитель разбаланса, при этом одно плечо моста сопротивлений содержит терморезистор, установленный на фотоэлектронном умножителе и соединенный с коммутатором полярности, другое плечо моста сопротивлений содержит под- строечный резистор, первый вход суммирующего усилителя связан с выходом основного усилителя, диагональ моста сопротивлений через согласующий усилитель соединена с выходом суммирующего усилителя, при этом второй вход последнего через усилитель разбаланса и коммутатор полярности соединен с измерительной диагональю моста сопротивлений, а выход суммирующего усилителя присоединен к блоку регистрации.

Хемилюминесцентный газоанализатор окислов азота содержит входной газопровод с установленным на нем блоком фильтрации и регулирования, далее соединенным с реакционной камерой, к которой подсоединен озонатор. Газовый выход реакционной камеры соединен с компрессором, внутри реакционной камеры размещен фотоэлектронный умножитель, электронный выход которого соединен с усилителем. В газоанализатор дополнительно введен мост сопротивлений постоянного тока, коммутатор полярности, усилитепь разбаланса, усилитель согласования, при этом на фотоэлектронном умножителе установлен терморезистор, включенный в плечо моста сопротивлений. Одно из плеч моста сопротивлений содержит подстроечный резистор. Диагональ питания моста сопротивлений через согласующий усилитель соединена с выходом суммирующего усилителя, первый вход которого соединен с выходом усилителя, измерительная диагональ моста сопротивлений соединена через коммутатор полярности и усилитель разбаланса с вторым входом суммирующего усилителя, выход последнего соединен с выходным показывающим прибором. 1 ил.