Акустический газоанализатор Советский патент 1978 года по МПК G01N29/00 

Изобретение относится к устройствам для определения концентрации промьшшенных газов и может быть применено в химической, металлургической, целлюлозно-бумажной и других отраслях промышленности. Известен звуковой газоанализатор для определения концентрации npoMbmjленных газов, содержащий акустические преобразователи, звукопроводы, рабочую камеру, побудитель расхода газа и электронную схему l . Недостатком газоанализатора является низкая эффективность температурной компенсации в широком диапазоне температур. Наиболее близок по технической сущности к предложенному - акустическ газоанализатор, содержащий акустические преобразователи, измерительный и эталонный каналы и злектронную схему измерения 2 . Недостаток известного устройства заключается в использовании двух интеграторов и блока вычитания сигналов что усложняет конструкцию устройства и снижает надежность в работе. Цель изобретения-упрощение конструкции и повышение надежности акустического газоанализатора. Поставленная цель достигается тем, что в электронную схему измерения введены два диода, причем выход формирующего каскада измерительного канала соединен с одним из установочных входов триггера эталонного канала и через диод со счетным входом триггера измерительного канала, Выход формирующего каскада эталонного канала соединен с другим установочньом. входом триггера эталонного канала, а выход триггера подключен через диод к счетному входу триггера измерительного канала. На фиг. 1 показана функциональная схема предложенного акустического газоанализатора; на фиг. 2 - временная диаграмма его работы. Акустический газоанализатор состоит из измерительного и эталонного каналов. Он содержит акустические преобразователи 1, 2, звукопровод 3 , штуцер 4, рабочую камеру 5, фильтр 6, трубу 7 с эталонным газом, выполняющую функции звукопровода и рабочей камеры эталонного канала, побудитель 8 расхода газа, генератор 9 электрических импульсов, формирующие каскады 10 и 11, диоды 12 и 13, триггеры 14 и 15, блок 16 компенсации температуры и интегратор 17 . В измерительнсм канале измеряются температура и концентрация анализируе мого газа. Для этого через фильтр 6, рабочую камеру 5 и штуцер 4 непрерывно просасывается с помощью побудителя 8 расхода анашизируемый газ, Электрический импульс с генератора 9 поступает на акустический преобразователь 1 и на установочный вход триггера 14, в результате триггер принимает исходное состояние, при которсяи напряжение на его рабочем выходе равно нулю. Излучаемый акустическим преобразователем 1 зондирующий импульс по звукопроводу 3 поступает в рабочую камеру 5 и, отражаясь от ее начала и конца, возвращается на акустический преобразователь 1. С выхода преобразователя импульсы 18 поступают на формирующий каскад 10, где усиливаются по амплитуде и преобразуются в короткие по длительности импульсы 19. Первый отраженный импульс с формирующего каскада 10 поступает через открытый диод 12 на счетный вход триг гера 14 и включает его. Выключается тпиггер 14 передним фронтом импульса 20, поступающего с выхода триггера 15 через диод 13 на счетный вход триггера 14. Второй отраженный импульс через диод 12 не проходит,,так как он в это время заперт импульсом 20 напряжения В результате двойного срабатывания триггера 14 на его выходе появляется импульс 21, длительность которогоt зависит только от температуры анализируемого газа. Известно, что скорость распростра нения акустических волн в рабочей камере прямо пропорциональна температуре газа и обратно пропорциональна его концентрации. Поэтому отраженный импульс в эталонном канале всегда пр ходит на акустический преобразовател 2 раньше, чем второй отраженный импульс в измерительном канале приходит на акустический преобразователь 1, та как оба канала находятся в одинаковых температурных условиях. Только при концентрации анализируемого газа, рав ной нулю, и равенстве длин звукопрово дов и рабочих камер обоих каналов эти импульсы приходят одновременно. В эталонном канале измеряется тем пература анализируемогогаза. При это электрический импульс с генератора 9 поступает на акустический преобразователь 2 и на установочный вход триггера 15, ставя его в исходное состояние, при котором напряжение на его ра бочем выходе равно нулю. Излучаемый акустическим преобразо вателем 2 зондирующий импульс поступает в трубу 7, в которой находится эталонная среда, например-воздух. Отраженный от конца трубы 7 зондирующий импульс возвращается на акустический преобразователь 2, откуда импульс 22 поступает на формирующий каскад 11, усиливается по амплитуде и преобразуется в короткий по длительности импульс ,23. Первым во времени из отраженных импульсов на установленный вход триггера 15 поступает первый отраженный импульс с формирующего каскада 10 измерительного канала. Но так как по этому входу триггер 15 уже сработал от импульса электрического генератора 9, то вновь пришедший на этот вход отраженный импульс только подтверждает предыдущее состояние триггера 15, не вызывая его опрокидывания. Через промежуток времени t на другой установочный вход триггера 15 поступает импульс 23 с формирующего каскада 11 эталонного канала и вызывает его опрокидывание. При этом на рабочем выходе триггера 15 формируется передний фронт импульса 20, которым выключается триггер 14 и запирается диод Г2. Диод 13 предназначен для исключения шунтирующего действия выхода триггера 15 на счетный вход триггера 14. Триггер 15 выключается вторым отраженным импульсом с измерительного канала, поступающим на первый установочный вход триггера 15. В результате на его выходе появляется полностью сфос шрованный иМпульс 20 длительностью t-p. Длительность этого импульса равна разности временных интери зависит от концентрации анализируемого газа и, в значительно меньшей степени благодаря выполненной операции вычитания, , от температуры. Временной интервал Тц определяется первым и вторшк отраженными импульсами измерительного канала и зависит от .температуры и концентрации анализируемого газа. Импульс 21 длительностью t и импульс 20 длительностью t поступает в блок 16 компенсации температуры. Отсюда сигнал, зависящий только от концентрации анализируемого газа, поступает на интегратор 17. Информация с интеграторд может регистрироваться самопишущим прибором или поступать через аналого-цифровой преобразователь на ЭВМ. Конструкция акустического газоанализатора по сравнению с известными надежнее и проще в изготовлении. Формула изобретения Акустический газоанализатор, содержащий акустические преобразователи, измерительный и эталонный каналы и электронную схему измерения, соетоящую из формирующего касксща и триггера в измерительном и эталонном каналах, блока компенсации температуры и интегратора, отличающийс я тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения надежности, в электронную схему измерения введены два диода, причем выход формирующего каскада измерительного канала соединен с одним из установочных входов триггера эталонного канала и через диод со счетным входом триггера измерительного канала, а выход формирующего

каскада эталонного канала соелинен с другим установочным входом триггера эталонного канала, а выход этого триггера подключен через диод к счетному входу триггера измерительного канала. 5

Источники информации,принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР 443306, Q 01 W 29/00, 1974. 10 2, Контрольно-измерительные приборы, вып. ХХи, УКИХИМ, 1972, с. 3438.

fe

4№.p--4U--

I II

fut. 1

22

19

г

21

20