Дистанционный газоанализатор дымовых газов Советский патент 1993 года по МПК G01N21/61 

Изобретение относится к области конт роля атмосферы и касается, в частности, дистанционного газоанализатора для анализа дымовых газов, выходящих из труб.

Целью изобретения является повышение точности измерения концентраций компонентов дымовых газов, выходящих из труб, в условиях оптических помех на измерительной трассе над срезом дымовой трубы.

На фиг.1 представлена блок-схема примера дистанционного газоанализатора дымовых газов. На фиг.2 - изображена характеристика светофильтра, используемого доля регистрации двуокиси серы (SOa).

Вариант дистанционного газоанализатора дымовых газов, показанный на фиг.1, содержит оптически сопряженные источник света 1, установленный в фокусе светонаправляющих средств 2, контрольную 3 и из- мерительную4 трассы, ограниченные свето- отражателями 5 и 6, фокусирующие средства 7, светофильтр 8, расщепитель светового луча 9, вспомогательного зеркала 10 и 11, опорный 12 и рабочий 13 оптические .каналы с фотодетекторами 14.и 15, соединенными с системой усиления и регистрации сигналов 16, фотометрический клин 17. установленный в опорном канале 12, селективный фильтр 18, выполненный в виде эталонной кюветы, заполненной исследуемой компонетой дымовых газов в качестве эталонного газа, установленный в рабочем канале 13, оптический коммутатор 19, выполненный в виде модулятора с двусторонним зеркальным покрытием. Устройство также содержит калибровочную кювету 20.

00

о о со

N- 00

CJ

. Характеристика светофильтра 8, используемого в качестве диспергирующего элемента для регистрации двуокиси серы (SO), показана позицией 21 на фиг.2, спектр SO2 - позицией 22.

Устройство, показанное на фиг.1, работает следующим образом. Свет от источника света 1 коллимированныйс.помощьюсвето- направляющих средств 2, проходит по измерительной трассе 4 над срезом трубы, пронизывая при этом дымовые газы, которые нужно проанализировать. Отраженный от светротражателя б свет вторично проходит через дымовые газы и, собранный с помощью фокусирующих средств 7 поступает через светофильтр 8 на расщепитель луча 9 для получения двух световых пучков, один из которых идет по рабочему каналу 13 через селективный фильтр 18, выполненный в виде эталонной кюветы, заполненной исследуемой компонентой дымовых газов в; качестве эталонного газа, а другой световой пучок после отражения от вспомогательного зеркала .10 идет по опорному каналу 12 через фотометрический клин 17. С помощью фотометрического клина 17 уравнивают интенсивности пучков опорного 12 и рабочего 13 каналов, получая в результате равенство фототоков на первом 14 и на втором 15 фотодетекторах, на которые указанные пучки попеременно попадают при вращении оптического коммутатора 19, выполненного в виде модулятора с двусторонним зеркальным покрытием.

Коммутатор 19 снабжен датчиками положения и имеет два положения, в одном из которых опорный канал 12 оптический коммутирован с первым фотодетектором 14, а рабочий канал 13 - со вторым фотодетектором 15, в другом положении коммутатора 19 опорный канал 12 оптически коммутирован со вторым фотодетектором 15, а рабочий канал 13 - с первым фотодетектором 14.

Благодаря одновременному измерению опорного и проходящего через эталонную кювету пучков при всех положениях оптического коммутатора 19 любые изменения интенсивности света из-за оптических помех будут приводить к одинаковому изменению фототоков обоих детекторов 14 и 15, не вызывая появления сигнала в системе усиления и регистрации 16 (в дифференциальном усилителе). Сигнал может появиться лишь при рассогласовании интенсивностей пучков в опорном и рабочем каналах. Такое рассогласование пучков света, которые были предварительно уравнены с помощью фотометрического клина,17 на контрольной трассе 3 (при отражении света от дополнительного светоотражателя 5) с помощью фотометрического клина 17, имеют место при изменении пропускания эталонной кюветы 18, а оно и происходит при попадании на эту кювету света, прошедшего по измерительной трасое 4 через дымовые газы. Величина указанного рассогласования; а следовательно, величина сигнала в системе 16, возрастает с увеличением содержания анализируемого газа в дымовых газах. Устройство калибруют с помощью калибровоч- ной кюветы 20, заполняемой исследуемой компонентой дымовых газов в известной концентрации.

В газоанализаторе для анализа S02 в

5 дымовых газах, выходящих из труб, используют светофильтр 8, имеющий полосу пропускания 21, показанную на фиг.2. В пределах рабочего диапазона длин волн (полосы пропускания светофильтра) оказыва0 ется ряд максимумов и минимумов поглощения S02 (позиция 22).

При распространении света от источника 1 по измерительной трассе 4, проходящей к светоотражателю 6 (и от него)

5 происходит поглощение характерных для этого газа длин волн в пределах полосы пропускания светофильтра 8, и проходящий свет относительно обогащается малопоглощаемыми в ней длинами волн. Интеграль0 Ное пропускание эталонной кюветы 1.8с SOz. для такого обогащенного света будет выше по сравнению с белым, т.е. необога- щенным или малообогащенным светом, который поступает по контрольной трассе 3,

5 причем.величина пропускания эталонной кюветы возрастает с увеличением содержания S02 на трассе..

Использование дистанционного газоанализатора позволяет контролировать тех0 нологический процесс сжигания топлива (на ТЭЦ) без пробивки специальных отверстий в дымовых трубах, необходимых для установки муфт-фланцев известных систем контроля. Это очень важно при организации

5 контроля на действующих трубах без остановки процесса, Кроме того, газоанализатор обладает большей эффективностью по сравнению с известными системами внут-. риутробного контроля, поскольку допускает

0 возможность одновременного контроля нескольких дымовых труб.

Формула изобретения Дистанционный газоанализатор дымовых газов, содержащий оптически сопряжен5 ные источник света, светонаправляющие средства, контрольную и измерительную трассы, фокусирующие средства, светофильтр, расщепитель светового луча, вспомогательные зеркала, опорный и рабочий оптические каналы с фотодетекторами, соединенными с системой усиления и регистрации сигналов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения в условиях оптических помех на измерительной трассе над срезом дымовой трубы, в опорном канале установлен фотометрический клин, а в рабочем канале - селективный фильтр, выполненный в виде эталонной кюветы, заполненной исследуемой компонентой дымовых газов в качестве эталонного газа, а перед фотодет ект6рами установлен оптический коммутатор, выполненный в виде модулятора с двусторонним зеркальным покрытием.

Использование: изобретение может использоваться в области контроля атмосферы, в частности для анализа дымовых газов, выходящих из труб. Сущность: газоанализатор содержит спектрально-оптический анализатор, в котором на пути света после диспергирующего элемента установлено светоделительное зеркало для получения двух световых пучков, один из которых непосредственно попадает на фотодетектор, а другой предварительно проходит через эталонную кювету с анализируемым газом, причем измеритель измеряет пропускание эталонной кюветы, которое изменяется в зависимости от содержания этого газа в дымовых газах , и анализатор рассчитывает искомое содержание по указанному изменению пропускания эталонной кюветы. 2 ил. ел С

ФИГ.1

тиг. г