ОПТИКО-АКУСТИЧЕСКИЙ ГАЗОАНАЛИЗАТОР Советский патент 1973 года по МПК G01N21/37 

1

Изобретение относится к области аналитического Приборостроения.

Известны оптико-акустические газоанализаторы, В которых анализируемая газовая смесь поступает в камеру Оптико-акустического приемника инфракрасной радиации через пористые фильтры, -практически -не пропускающие акустических колебаний. Содержание нзжного компонента в смеси определяется -по величине сигнала, формируемого оптико-акустическим приемником под действием направляемого в €го лучеприемную камеру модулированного потока инфракрасной радиации. Хотя такой газоанализатор является в принципе однолучевым с непосредственным измерением сигнала приемника и при отсутствии балластного сигнала, соответствующего нулевой концентрации определяемого компонента, имеет устойчивую нулевую точку шкалы, его показания существенно зависят от тепловых параметров анализируемой смеси, т. е. от состава и свойств ее неопределяемых компонентов.

Целью изобретения является повышение точности и избирательности анализа. Для этого газоанализатор снабжен термофоном, помещенным в камеру оптико-акустического пр-иемника предпочтительно вне зоны лучеприемной камеры, в которую попадает IHOTOK инфракрасной радиации.

В том случае когда поток инфракрасной радиации, поступающий в камеру приемника, .модулируется с частотой /, а термофон развивает акустический сигнал частотой /г, микрофон оптико-акустического приемника выдает суммарный сигнал, содержащий составляющие обеих частот. После усиления суммарного сигнала он может быть разделен с помощью известных устройств на составляющие

с частотой fi и /2. Затем в схеме сравнения вычисляют отношение а-.мплитуд обеих составляющих (проще всего это выполняется после выпрямления и фильтрации сигналов). Так как и сигнал от оптико-акустического

приемника и сигнал термофона зависят от тепловых параметров анализируемой смеси по близким законам, то подбирают такие частоты /1 и /2, что при измерении отношения обоих сигналов влияние тепловых параметров

анализируемой смеси на показания газоанализатора в значительной . устраняется и, кроме того, сигналы по частоте разделяются без затруднений.

В том случае когда питание источника инфракрасной радиации и термофона осуществляется от одного генератора, частично .или полностью компенснрзется влияние изменения накала источника инфракрасной радиации на показания газоанализатора. Так как в предлагаемом газоанализаторе измеряется отношение двух сигналов, -показания газоанализатора практически не зависят от чувствительности микрофона и коэффициента усиления усилите л Я:.

Балластный сигнал, соответствующий нулевой концентрации определяемого комнонента, может быть устранен или сведен к минимуму любым .известным снособом.

На чертеже показан предлагаемый газоанализатор, содержащий источник иифракрасной радиации 1, синхронный электродвигатель 2, обтюратор 3, фильтровую камеру 4, лучеприемную камеру 5 олтико-акустического лриемника, ИСТОЧНИК титания (генератор) €, микрофон 7, блок согласования 5, блок согласования 9, термофон 10, измеритель // отнощения выпрямленных сигналов, регистрирующий прибор 12, выпрямитель 13, разделитель сигналов 14, усилитель 15, пористые фильтры 16, газоподводЯЩую магистраль 17, осушитель 18, замембранный объем 19 оприко-акустического приемника.

Поток инфракрасной радиации от источника 1 модулируется обтюратором 3, приводимым во вращение синхронным электродвигателем 2. Пройдя фильтровую камеру 4, заполненную «еопределя-емым газом Б, поглощающим инфракрасную радиацию, поток радиации поступает в лучеприемную камеру 5 оптико - акустического приемника Наличие фильтровой камеры позволяет свести к минимуму влияние на показания газоанализатора изменений концентрации газа Б в анализируемой смеси, содержащей определяемый газ А и неопределяемые газы Б (поглощающий инфракрасную радиацию в отличном от газа А участке спектра) и С (не поглощающий инфракрасную радиацию).

Анализируемая газовая смесь попадает в лучеприемную камеру 5 оптико-акустического приемника и замембранный объем 19 из газоподводящей магистрали 17 путем диффузии через пористые фильтры 16, имеющие высокое акустическое сопротивление. Перед поступлением в магистраль 17 анализируемая газова я смесь осущается с помощью осущителя 18. Глубина / лучеприемной камеры 5 выбирается в соответствии с диапазоном измерения газоанализатора.

В замембранный объем 19 оптико-акустического приемника помещен термофон 10. Для питания термофона переменным током выбранной частоты /2 используется генератор

6. Так как режимы термофона могут быть различными, для его подключения может оказаться необходимым блок согласования 9. Источник питания 6 с блоком согласования 8 используются также для питания источника инфракрасной радиации 1. Так как тепловая инерционность источника 6 во много раз больше инерционности термофона, питание источника переменным током частоты fa практически не приводит к дополнительной модуляции потока инфракрасной радиации. В том случае если частота fz мала, для исключения балластной модуляции в блок согласования 8 вводят устройства для выпрямления и фильтрации тока питания источ-ника /.

Микрофон 7 оптико-акустического приемника выдает суммарный сигнал, состоящий из сигнала, возникающего вследствие оптикоакустического эффекта и имеющего частоту

/ь равную частоте модуляции потока инфракрасной радиации, и сигнала частоты fa, формируемого термофоном 10. Суммарный сигнал усиливается усилителем 15 и разделяется на составляющие с частота-ми fi и fa с помощью устройства 14. Каждая из составляющих выпрямляется и фильтруется с помощью соответствующего выпрямителя 13. Выпрямитель измеряет огнощение выпрямленных сигналов, которое регистрируется прибором 12.

При измерении отношения сигнала от оптико-акустического эффекта (рабочего си:гнала), являющегося функцией концентрации определяемого компонента Л в анализируемой смеси, к сигналу термофона (сигналу сравпения) показания газоанализатора практически не зависят от изменения тепловых свойств анализируемой смеси при изменении концентрации ее компонентов, а также от изменения чувствительности микрофона, коэффициента

усиления усилителя и от изменения накала источника радиации.

Предмет изобретения

Оптико-акустический газоанализатор, содержащий источник излучения, обтюратор, фильтровую камеру, оптико-акустический приемник с системой подачи в него анализируемой смеси, отличающийся тем, что, с целью

повыщения точности и избирательности анализа, газоанализатор снабжен термофоном, установленным в камере оптико-акустического приемника.

Вход газаВыход газа

12