Способ анализа газовых смесей Советский патент 1980 года по МПК G01N21/34 

Изобретение относится к аналитическому приборостроению, в частности к способам анализа и устройствам, основанным на избирательном поглощении газами инфракрасной pazwации. Известен способ анализа газовых смесей, состоящий в том, что анализируемую газовую смесь, вводимую в акустически замкнутую камеру, снабженную окном, прозрачным для инфракрасной радиащ1и, и микрофоном (оптикоакустический преобразователь), подвергают облу чению модулированным потоком инфракрасной радиации соответствующего спектрального состава и измеряют амплитуду возникающих в камере акустических колебаний, являющихся функцией содержания определяемого компонента в указанной газовой смеси 1 . Недостатки этого способа обусловлены зави симостью амплитуды акустических колебаний в оптико-акустическом преобразователе не толь ко от содержания определенного компонента в смеси, но и от термодинамических параметро анализируемой газовой смеси, а также от ста&шьности во времени потока инфракрасной радиации и коэффициента передачи электрического измерительного тракта. Ближайшим техническим решением к предлагаемому изобретению является способ анализа газовых смесей ггутем облучения модулированным потоком инфракрасной радиации анализируемой газовой смеси, вводимой в акустически замкнутую камеру, снабженную окном, прозрачным для инфракрасной радиации, термоакустическим датчиком и микрофоном, и последующего измерения параметров акустических сигналов , возникающих в камере 2. Недостатки этого способа состоят в необходимости использования рабочего и сравнительного сигналов разной физической природы, что приводит к неполной компенсации влияния термодинамических параметров анализируемого газа и влияния нестабильности потока инфракрасной радиации на результаты измерений. С целью увеличения точности измерений путем уменьшения дестабилизирующих факторов по предлагаемо1 1у способу измеряют сдвиг фазы между результирующим ситалом, являющимся геометрической суммой опорного и па35бочего сигналов, и опорным сигналом, полу чаемым от термоа1 ;устического датчика, облучаемого модулироваш1ым потоком штфракраено радиации, и измеряют амплитуды или фазы опорного или рабочего сигнала в отдельности. Результирующий сигаал является геометрической суммой обоих сигналов. На чертеже показана векторная диаграмма, поясняющая предлагаемый способ. Рабочий сигнал Р, опорный сигнап О, результирующий сигнал R, сдвиг фазы Ч между рабочим и опорным сигналами, сдвиг фазы Ч между результирующим и опорным сигналами связаны между собой следующей формуло /l-v couif Поскольку при изменении содержания опре ляемого компонента в анализируемой смеси будет изменяться практически только рабочий сип1ал Р, а изменениями опорного сигнала О и сдвига фазы Ч можно пренебречь, то, как следует из чертежа и формулы (1), сдвиг фазы между опорным О и результирующим R сигналами является однозначной функцией содержания определяемого компонента в анализируемой смеси. Измеряя указанный сдвгп- фазы тем или иным известным приемом, например, с помощью синхронного детектора, можно находить искомое содержание определяемого компонента путем сравнения измеренного сдвига фазы с калибровочной характеристикой, полученной по известным значениям содержания определяемого компонента в анализируемых смесях. Так как амплитуды и фазы рабочего и опорного сигналов практически одинаково зависят от термодинамических свойств анализируемой смеси, частоты модуляции, величины потока инфракрасной радиации, чувствительно ти микрофона и коэффициента передачи элект рической измерительной схемы, то, как следует из приведенной формулы, результаты измерений практически не зависят от перечисленных параметров, чем и устраняются недостатк спосо ба-прототипа. Выбор диапазона измеряемых значений содержания определяемого компонента в смеси может бьгть осуществлен путем раздельной регулировки амплитуды или фазы опорного или рабочего сигнала. На векторной диаграмм приведен в качестве примера случай расширения диапазона измерений (от Н до Ч) путем уменьшения опорного сигнала от значения О до значения Ор Способ позволяет существенно повысить чувствительность газоанализаторов с непосредственной подачей анализируемой газовой смеси в камеру оптико-акустического преобразователя го сравнению с обычными оптико-акустическими газоанализаторами, снабженными рабочей кюветой, при равной толщине слоя анализируемого, газа. Например, для обычного опгико-акустического газоанализатора на метан с диапазоном измерений 0-5 10 об.% необходима рабочая кювета длиной 200 мм, тогда как в первом случае достаточна глубина камеры оптике-акустического преобразователя 5 мм. Поэтому при переходе от обычных оптик о-акустических газоанализаторов к приборам с непосредственной подачей анализируемой смеси в камеру оптико-акустического преобразователя (по предлагаемому способу) существенно уменьшаются габариты и вес приборов. Формула изобретения 1.Способ анализа газовых смесей путем облучения модулированным потоком Инфракрасной радиации анализируемой газовой смеси, вводимой в акустически замкнутую камеру, снабженную окном, прозрачным для инфракрасной радиации, термоакустическим датчиком и микрофоном, и последующего измерения параметров акустических сигналов, возникающих в камере, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности измерений посредством уменьшения влияния дестабилизирующих факторов, измеряют сдвиг фазы между результирующим сигналом, являющимся геометрической суммой опорного и рабочего сигналов, и опорным сигналом, полученным от термоакустического датчика. 2.Способ по п. 1, отличающий с я тем, что измеряют i амплитуды или фазы опорного или рабочего сигнала в отдельности. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.KF Luft,. Chem. Ing.Technik, № 24, 1969, 1312.1317. 2.Авторское свидетельство СССР № 368497, кл. G 01 N 21/34, 1971.