Устройство для измерения дымности отработавших газов дизелей Советский патент 1993 года по МПК G01N21/59 

Изобретение относится к измерительной технике, а более конкретно, к приборам для анализа газовых сред оптическими методами.

Цель изобретения - повышение точна- сти измерения.

На фйг.1 представлен общий вид устройства; на фиг.2 - прозрачная пластина с нанесенным на нее в виде меандра полупроводниковым слоем SnOa, служащим в качестве нагревателя.

Устройство (фиг.1) содержит кювету 1 с фланцами 2, закрытую с торцов оптически прозрачными пластинами 3. Оптически прозрачные пластины с внешних сторон покрыты в виде меандра прозрачными слоями диоксида олова SnOa, служащими электрическими нагревательными элементами 4, на которые нанесены токопроводящие контакты Б из проводящей серебряной пасты. Источник света 6 (лампа накаливания с

рефлектором) размещен в корпусе 7 таким образом, чтобы пучок световых лучей 8 проходил через прозрачные слои диоксида олова SnOa, прозрачные пластины 3, кювету 1 и попадал Аа фотоэлемент 9. Нагнетатель 10 чистого воздуха соединен с кюветой 1 тру- бопроводом 11, снабженным обратным клапаном 12 и приводится в действие только во время продувки кюветы 1.

Кювета 1 соединяется с объектом испытаний трубопроводом 13, снабженным регулировочным вентилем 14, и приемным зондом 15. Кроме того, кювета 1 снабжена устройством для замера температуры - термопарой с милливольтметром 17. С атмосферой кювета 1 соединена трубопроводом 18, снабженным обратным клапаном 19, который поддерживает необходимое давление в кювете 1.

Измерение давления газа этим устройством осуществляется путем сравнения си8

СО 00

ю ю

лы тока, генерируемого фотоэлементом 9 под действием пучка световых лучей 8, проходящего через кювету 1, которая с помощью нагнетателя 10 первоначально продувается и заполняется чистым воздухом, и силы тока фотоэлемента 9 от того же пучка света, ослабленного при его прохождении через кювету 1, после ее заполнения отработавшими газами.

При продувке и заполнении кюветы 1 чистым воздухом регулируемый вентиль 14 закрыт. После просвечивания чистого воздуха (установки стрелки прибора на отметку нуль) нагнетатель 10 выключается, открывается вентиль 14 и кювета 1 заполняется отработавшими газами.

На фиг,2 показана прозрачная оптическая пластина 3, нанесенный на нее в виде меандра слой из диоксида олова и токопро- водящие контакты 5 из проводящей серебряной пасты.

В процессе работы устройства тепловой поток, сформированный нагревательными элементами 4 в виде меандра из слоев диоксида олова SnOa на поверхности оптически прозрачных пластин 3 постоянно направленный навстречу отработавшим га- зам, заполняющим кювету, исключает осаждение продуктов неполного сгорания на прозрачных пластинах.

Пример. Ввиду того, что отличие данного устройства от известного связано с нагревательными элементами, а все другие основные узлы как у данного устройства, так и у известного - идентичны, то остановившимся на технологии изготовления нагрева- тельного элемента в виде меандры. В устройстве в качестве оптически прозрачных пластин использовались плоскопараллельные отполированные кварцевые пластины диаметром 38 мм. С целью получения нагревательных элементов непосредственно на поверхности кварцевых пластин, нами проводилось осаждение пленок двуокиси олова на указанные пластины химическим путем из хлористых соединений 1Л SnCl4. Кристаллы хлористого олова SnCh подвергались гидролизу при температуре 720-730°С и образующиеся пары впускались в камеру, нагретую до температуры 700-710°С,

На поверхности кварцевых пластин образовывалась пленка двуокиси олова. Полученные пленки обладали хорошей адгезий к кварцевым пластинам. Нагревательные

элементы наносились на оптические пластины в форме меандра через маски, В конструкции меандра прозрачного слоя и слоя SnOa составляет 2-3 мм.

С целью увеличения сопротивления нагревательного элемента проводилась добавка легирующей примеси фтора (0,3-0,5 ат % ) в диоксид олова. Причем, в данной конструкции исходили из того, чтобы нагревательный элемент составлял половину от

площади прозрачной пластины. Оптические свойства слоев SnOa, а также легированные фтором обладали хорошей прозрачностью (90-93%). Светопропускание слоя в видимой части спектра изменялось в зависимости от толщины нанесенного слоя.

Данная конструкция позволяет управлять распространением джоулева тепла по всей площади прозрачных пластин, что исключает загрязнение их продуктами неполного сгорания и улучшает прозрачность пластин.

В то же время уменьшение площади нагревательного элемента, предложенного в виде меандра, в отличие от сплошного слоя

из диоксида олова дает преимущества, связанные с улучшением прозрачности оптических пластин.

Кроме того, данная форма меандра позволяет увеличить сопротивление нагревательного элемента вследствие чередования прозрачного слоя и слоя из SnOa. Формула изобретения Устройство для измерения дымности отработавших газов дизелей, содержащее источник излучения, оптически сопряженный с кюветой и фотоприемником, при этом кювета с торцов снабжена фланцами с расположенными в них оптически прозрачными пластинами, с наружной стороны снабженными электрическими нагревателями в виде слоя диоксида, обеспечивающего мощность 1 Вт на 1 см площади прозрачных пластин, отличающееся тем что, с целью повышения точности измерения, слой диоксида олова нанесен на прозрачные пластины в виде меандра.

II /

13

14

Использование: измерительная техника. Сущность изобретения: устройство содержит источник света, кювету, закрытую с торцов оптически прозрачными пластинами, фотоэлемент. Оптически прозрачные пластины с наружной стороны покрыты прозрачным слоем диоксида олова SnOa в виде меандра, служащим электрическими нагревательными элементами, мощность которых не менее.1 Вт на 1 см2 площади прозрачных пластин.2 ил..

Фиг. Г,

1819