Способ оптического абсорбционного анализа Советский патент 1976 года по МПК G01N21/26 G01N21/00 

(54) СПОСОБ ОПТИЧЕСКОГО АБСОРБЦИОННОГО АНАЛИЗА

1

Изобретение относится к технике оптического абсорбционного анализа смесей веществ и может быть использовано в химической, металлургической и других отраслях промышленности,

Известен способ оптического абсорбционного анализа путем пропускания через образец инфракрасного излучения, компенсацией поглощенного света оптической заслонкой l . Этому анализу свойственны большие погрешности.

Наиболее близким техническим решением является способ, согласно которому скачкообразно уменьшают сравнительный поток излучения (это можно осуществить с помощью диафрагмы, оптической заслонки или камеры изменяемой тояшины, заполненной поглощающим излучение веществом) до минимального значения, контролируют последующее изменение выходного сигнала опт№ческого датчика и измеряют промежуток времени от момента скачкообразного уменьшения сравнительного потока до момента исчезновения выходного электрического сигнала, а концентрацию определяемого компонента в анализируемой смеси находят по результату измерения продолжительности уменьшения сигнала.

Согласно известному способу, после про- ведения измерения вновь необходимо увеличить сравнительный поток и затем до следующего измерения следует выдержать время, в течение которого сравнительный сигнал (сигнал, возникающий в приемнике под

действием сравнительного потока) увеличивается до установившегося значения (значение, при котором погрешностью, обусловленной отклонением сигнала от максимально возможного, можно пренебречь)г Например,

допустимое отклонение сигнала не должно превышать 10 часть от максимально возможного значения (такой порядок величины имеет уровень случайных неодинаковых колебаний сравниваемых потоков, помех и шу-

мов в инфракрасных двухпоточных газоанализаторах общепромышленного назначения. Тогда время установления сравнительного сигнала до значения, отличающегося от максимально возможного значения на 10 часть

может достигать IT, где Г - постоянная времени преобразования потока излучения или разности потоков в выходной электриче кий сигнал. Такое большое время установления сравнительного сигнала ограничивает длительность подготовки к следующему измерению и в результате не дает возможности уменьшить продолжительность цикла измерения, особенно в начале диапазона иэ мерений. Цель изобретения - уменьшение продолжительности цикла измерения. Достигается это тем, чт;- максимальное значение сравнительного потока (модулятор излучения находится в положении, обеспечивающем наибольшее пропускание сравнительного потока) выбирают равным разности удвоенного максимального и минимально го рабочих потоков излучения, а в момент исчезновения выходного сигнала оптического датчика (он равен разности между сравнительным н рабочим сигналами) сравни- тельный поток скачкообразно увеличивают до максимального значения, выдерживают увеличенным в течение промежутка времени равного длительности предыдущего измеряемого промежутка, в течение которого сравнительный сигнал больще рабочего, а затем уменьшают сравнительный поток до минимального значения. На чертеже приведена зависимость сравнительного сигнала Ucp от времени t и показан постоянный уровень рабочего сигнала Up {он возникает в приемнике излучения под действием рабочего потока Фр . Рабочий сигнал Up зависит от оптической плотности (не изменяемой во времени) следующим образом; р мин мякс мин ) MUL1 илиг- минимальное и макпинг1ипСсимальное значения рабочего сигнала; Jt показатель поглощения; L - длшта абсорбционной рабочей камеры С - концентрация определяемого компонента в анализируемой смеси. При этом предполагается справедливым caeAjTomjm закон поглощения излучения -№Y (Ф- - ф Р Р ИИ1- M(K(- Ml.H / гДеФр , $1 п j(j,. -рабочий поток излучения и его минимальное и максимальное значения соответственно. Максимальные значения U ,„ иф r flKCMftKt достигаются только при отсутствии определяемого компонента в анализируемой смеси. При наличии определяемого компонента в смеси рабочий сигнал будет меньше U.. и рабочий поток меньше Ф,(,ц вследствие частичного поглощения лзлучения определи- eMbfivi компонентом анализируемой смеси. Для запуска анализатора модулятор излучения вначале устанавливают в положение, соответствующее максимальному значению сравнительного потока (,pj,,,jj). Автоматическую систему, обеспечивающую проведе ние описанных ниже операций по предлагаемому способу, включают в работу после установления сравнительного сигнала практически равным 2 -rtfl c 4iMH на чертеже этот момент времени соответствует -fc 0) Предположим, что до начала измерения сравнительный сигнал имел максимально возможное значение , в момент времени, соответствующий началу измерения (точка А, см, чертеж), спавнительный поток скачкообразно уменьшают до значения Ф„ Сравнительный сигнал (J при этом начинает уменьшаться по экспоненциальному закону с постоянной времени t , а рабочий сигнал Up остается прежним. Контролируемый на электрическом выходе оптического датчика выходной сигдал ( Uco -Uo ) монотонно уменьшается, Момент времени, при котором выходной сиг нал равен нулю (точка В) соответствует концу измеряемого промежутка времени, который обозначим через 0,5 Т,, , где Т продолжительность первого цикла, В момент времени, соответствующий точке В на гра. фике, сравнительный поток скачкообразно увеличивают до значения выдерживают максимальным также в течение промежутка времени длительностью 0,5 Т,. Под действием сравнительного потока сравнительный сигнал по экспоненциальному закону увеличивается до значения, определяемого точкой С, В этот момент времени () сравнительный поток вновь уменьшают до значения jju и сравнительный сигнал экпоненциально уменьшается до значения, равного рабочему сигналу Up. Момент исч4шовения выходного сигнала Чточка 5 ) определяет длительность измеренного промежутка времени 0,5 Tj (эта длительность равна разности абцисс точек ) и С). Затем скачкообразно увеличивают сравнительный поток и в течение промежутка времени, равного измеренному 0,5 Т, поэволяют сравнительному сигналу увеличиваться (до точки Е) и т, д, При ПОСТОЯ1ШОЙ концентрации определяем мого компонента в смеси в процессе установления колебаний сравнительного сигнала минимальное значение его равно Up (точки В, Б и F ), а максимальные значения (точ- ки А, С, Е и G ) с каждым циклом прибли