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

1 ir

Изобретение относится к ской те хнике и может быть использова ю при разработке и выпуске из произво дстёа газоанализ а ро.в для измерения концентраций окиси и двуокиси азота с помощью хемйяюминесцен тного метода.

Известен хемилюминесцешгный газоанализатор, состоящий из пробоотборного устройства, соединенного далее с блоком пробоподготовки, и реакционной камеры, к которой также подсоединен генератора озона, фотоэлектронный умножитель, вмонтированный в реакционную камеру, соединен с электронйой схемой и далее с выходным прибором. „-,-.-.

Недостатком газоанализатора явл яеТсял погрешность измерений, связанная с нелинейностью выходного сигнала из-за нехватки озона при измерении концентрации окиси азота выше 0,1 об.%. Озона, вырабатываемого из воздуха, в генераторе озона

недостаточно для проведения хемилюми- несцентной реакции с окисью азота, при концентрации последней выше 0,1 об.% наблюдается завал градуировочной характеристики, существенная нелинейность выходного сигнала от концентрации и соответственно возрастает погрешность измерений.

Для уменьшения нелинейности увеличивают до максимально приемлемого (с 0,5 до 1 л/мин) подачу на озонатор воздуха и одновременно уменьшают подачу пробы (с 200 до 60см3/мин).

Однако при концентрации более 0,2 об.% этих мер оказывается недостаточно. Дальнейшее увеличение подачи воздуха на озонатор выше 1 л/мин технически затруднено, так как требует увеличения мощности и габаритов всего газового тракта, а дальнейшее уменьшение расхода пробы приводит к Снижению быстродействия. ..

VI

СлЗ

Известен хемилюминесцентный газоанализатор, выбранный в качестве прототипа, в котором используются переключатели, установленные н а одной оси (т.е. фактически это один переключатель), который своими контактами переключает одновременно и сиНхронн о в зависимости от поддиапазона переключатель поддиапазонов и устройство правления режимом работы генератЪрЧз озона. Одновременно с выбранным дийпа йнбм из м ё р е нТля включается соответствующий выход генератора озона; т.е. каждому выбранному диапазону измерения соответствует выбранное количество озона. ... , - - v-v

Недостатком прототипа является ho-, грешность измерений из-за.нелинейности выходного сигнала при измерении больших концентраций окиси азота, обусловленная недостаточностью озона при выработке последнего их воздуха. Озон, вырабатываемый из воздуха при воздействии коронного разряда или ультрафиолетового излучения на кислород в воздухе имеет свои предёль- ные значения, обусловленные концентрацией 02 в воздухе (21 %) и расходом воздуха через озонатор. При концентрации окиси азота выше 0,25% увеличивают до максимально приемлемого (с 0,5 до 1 л/мин) ачу на озонатор потока воздуха и одновременно уменьшают подачу пробы (с 200 до 60 см3/мин). Однако при концентрации более 0,25% этих мер оказывается недостаточно. Дальнейшее увеличение подачи воздуха на озонатор выше 1 л/мин Затруднено, так как требует увеличения мощности и габаритов всего газового трак- та, а дальнейшее уменьшение потока пробы приводит к существенному снижению быстродействия. - - .

Цель изобретения - повышение безопасности при анализе газов, в кбтор ых содержание окиси азота превышает 0,25% и повышение точности при анализе низкотемпературных газов за счет снижения влагосо держания в анализируемой пробе.

Для достижения поставленной цели в хемйлЮминёсцёнтный газоанализатор Си , состоящий из реакционной ка ме- рьГ с двумя входами, один из которых соединен с каналом для анализируемой пробы, а второй - с выходо м озонатора, вход которого Снабжен каналом для подачи воздуха, на выходе реакционной камеры расположен фотдприемник, соединенный че рез усилитель регистрирующим устройством, при этом усилитель снабжен переключателем поддиапазонов измерений,

первое положение которого соответствует минимальному сигналу, а второе - максимальному, дополнительно введены fipoc- сель, электромагнитный клапан, снабженный управляемым переключателем, источник питания и газопровод разбавления, при этом газопровод разбавления, равный по диаметру каналу анализируемой пробы, соединяет последний с каналом для подачи воздуха на озонатор, дроссель и электромагнитный клапан размещены на га-

0 зопроводе разбавления, при атом электромагнитный Клапан установлен между дросселем и каналом для подачи анализируемой смеси и через управляемый переключатель связан с источником питания,

5 причем управляемый переключатель распо- ложен на одной оси с переключателем поддиапазонов измерений так, что замкнутому положению управляемого переключателя- отвечает второе положение переключателя

0 поддиапазонов. - . .. ,

На чертеже приведена блок-схема уст-

ройства, где 1 - газопровод пробы, 2 - реак-.

ционная камера, 3 - фотоэлектронный- приемник, 4 - регулируемый усилитель с

5 цепями обратной связи JJi и 2Rij 5 - выход : ной регистрирующий приборГб - газрпро- вод воздуха, 7 - генератор озона(6з), 8 т,

газопровод разбавления. 9 - дроссель, 10--. электромагнитный клапан, 11-1, 11-2-мно0 гоканальные конта ть1 переключателя, 12,- источник питания/ / .-; .:

Газопровод 1 пробы соединен с реакционной камерой 2. Внутри последней разме- щен фотоэлектронный приемник 3.

5 Электрический выход фотоэлектрбнного приемника 3 соединен с регулируемым

усилителем 4, параллельные цепи обратной

связи RI и 2Ri которого переключается

контактом 11-2 переключателя. Выход уси0 лителя 4 соединен с выходным прибором 5. Газопровод воздуха 6 соединен с генератором 7 озона, выход последнего соеди- ней с вторым входом реакционной камеры 2. На газопроводе 8 разбавления с диамет5 ром, равным диаметру газопровода 1 про- бы, установлены дроссель 9 и - электромагнитный клапан 10. Обмотка клапана 10 через первый контакт переключателя соединена с источником питания 12.

0 Второй контакт переключателя включен в цепь обратной связи регулируемого усилителя 4, переключение одно гр контакта при водит к соответствующему переключению этого же контакта на втором клапане.

5 Газоанализатор работает следующим образом. .„,:-, - ,

Анализируемая газовая смесь, содержащая окись а§ота, поступает в реакционную камеру 2. По газопроводу б воздуха воздух поступает на генератор 7 озона которого озон, вырабатываемый из воздуха, поступает на второй вход реакционной камеры 2, Окись азота, содержащаяся в пробе, вступает в реакцию с вводимым озоном, при этом наблюдается излучение с интенсивностью, которая пропорциональна концентрации окиси азота. Излучение воспринимается фотоприемником 3, усиливается в регулируемом усилителе 4 и (через контакт 11-2, полржение 1, включена цепь обратной связи RI) и фиксируется выходным показывающим прибором 5.

В случае, если концентрация анализируемой окиси азота достигает десятых долей или единиц объемных процентов, озонС вырабатываемого из воздуха, не хватает для осуществления хемилюминесцентной реакции. Оператор производит разбавление пробы воздухом от газопровода 8 разбавления, Для этого на обмотку электромагнитного клапана 10 подается напряжение от источника питания 12 через контакт 11-2 переключателя. Электромагнитный клапан 10 открывается и очищенный, отфильтрованный воздух начинает поступать на газопровод 1 пробы через газопровод 8 разбавления. Воздух в газопроводе пробы разбавит концентрацию окиси азота в два раза для осуществления реакции хемил ю- минесценции в реакционной камере 2, при номинальном количестве озона, вырабатываемого генератором 7 из воздуха, и пониженной вследствие разбавления концентрации окиси азота, При равенстве диаметров газопровода 1 пробы и газопровода 8 разбавления, используя регулировочный дроссель 9 для точной регулировки потока воздуха, можно обеспечить высокоточное двукратное разбавление анализируемого газа в- канале пробы с помощью воздуха. Одновременно с замыканием первого контакта переключателя, обеспечивающего подачу напряжения на электроклапан 10, происходит замыкание второго его контакта в цепи обратной связи регулируемого усилителя 4, при этом общее усиление (коэффициент усиления) регулируемого усилителя возрастает в два раза за счет изменений номинала сопротивления в цепи обратной связи, Показывающий прибор 5 фиксирует истинное значение концентрации окиси азота.

Таким образом, разбавление окиси азота в два раза компенсируется соответствующим усилением в два раза сигнала с фотоприемника 3.

С помощью дросселя 9 можно разбавить анализируемую пробу не только в два раза, а в три, четыре, практически в любое число раз, при этомГ в такое же число рЗз

должен быть изменен в сторону увеличения коэффициент усиления в регулируемом усилителе 4. Последнее достигается за счет механической (на одной оси переключателя) 5 связи переключения контактов 11-1 и 11-2 переключателя. При этом контакт 11-2 подключает в цепь обратной связи регулируемого усилителя 4 расчетное сопротивление 2R-), обеспечивающее заданное (увеличен- /

0 ное) значение коэффициента усиления. При таких условиях обеспечивается четкое протекание хемилюминесцентной реакции в камере 3Ъри концентрации как менее 0,25%, так и более 0,25%. Можно и не изменять

5 коэффициент усиления регулируемого усилителя 4, а при снятии показаний результат измерений необходимо увеличить во столько раз, во сколько ра з произведено разбавление анализируемойпробы.

0 В предлагаемом газоанализаторе за счет перераспределения газовых потоков не требуется баллона с кислородом и на всех диапазонах обходятся озоном, вырабатываемым из воздуха . Кроме того, прибор

5 безопасен в работе, разбавление анализируемой пробы позволит также уменьшить количество влаги в пробе, что особенно важно, если учесть, что при охлаждении пробы возможно выпаде ние росы в газовом канале

0 газоанализатора.

Формула изобретения Хемилюминесцентный газоанализатор окислов азота, включающий реакционную камеру с двумя входами, один из которых

5 соединен с каналом для анализируемой пробы, а второй - с выходом озонатора, вход которого снабжен каналом для подачи воздуха, на выходе реакционной камеры расположен фотоприемник, соединенный

0 через усилитель с регистрирующим устройством, при этом усилитель снабжен пере- ключателем поддиапазонов измерений, первое положение которого соответствует минимальному сигналу, а оторое - макс и5 мальиому, отличающийся тем, что с целью повышения безопасности при анализе газов, в которых содержание окиси азота превышает 0,25%, и повышения точности при анализе высокотемпературных газов за

0 счет снижения влагосодержания анализируемой пробе, в газоанализатор дополнительно введены дроссель, электромагнитный клапан, снабженный управляемым переключателем, источник пита (-гия и газопровод

5 разбавления, при этом газопровод разбавления, равный по диаметру каналу анализируемой пробы, соединяет последний с каналом для подачи воздуха на озонатор, дроссель и электромагнитный клапан раз- мещены на газопроводе разбавления, при

этом электромагнитный клапай установлен между дросселем и каналом для подачи анализируемой смеси и через управляемый пе- ре ключатель связан с источником питания,

причем управляемый переключатель распо-

ложен на одной оси с переключателем поддиапазонов измерений так, что замкнутому положению управляемого переключател я отвечает второе положение переключателя

Хемилюминесцентный газоанализатор окислов азота состоит из последовательно coeflMHetfribfx газопровода пробы, первого блока профподготовки, реакционной камеры, внутри пЬсдедНей установлен фотоэлектронный приШнйк/ электрический выход кото р о r6.ri ос лед о гатёл ь н о сое д и не ч с ре гу: ли р у ём ы уси л ите л ем. В га з оа и а л и з а то р .введены: перек лю чатёль а; также газопровод разбавления, равньГй по диаметру газопроводу ;Пробы, соединяющий, выходы первого и ё то рогб блоков пробоподготовки, /с устанб в:лён ны м на нем электромагнитным клапаном и дросселем.. О бмотка электро магнитного клапана через контакт переключателя соединена с источ ником питания; Т ил. : :.. . . V; ; v.; . .; ;-