Фотоколориметрический газоанализатор Советский патент 1979 года по МПК G01N21/26 

(54) ФОТОКОЛОРИМЕТРИЧЕСКИЙ ГАЗОАНАЛИЗАТОР

ента, содержащегося в продутой смеи;

С - концентрация определяемого сЭмпонента.

Из формулы (1) видно, что коэффииент аи непосредственно влияет на результат и змерения. С другой стороны известно , 4to этот коэффициент значительно зависит от различных внешних факторов, таких, как температура, влажность, скорость продувки и т.п. Причем изменение л в реальных условиях эксплуатации достигает 30-40%. Так, например, в газоанализаторе для измерения микроконцентраций сероводорода, использующем индикаторную ленту пропитанную ацетатом свинца, при влажности 60% взаимодействует с индикатором 60-70% сероводорода, а при влажности 30% лишь 40-50%.

Наличие погрешности, вызванной изменением ей , является основным фактором, ограничивающим точность измерения известных газоанализаторов.

Цель предлагаемого изобретения - уменьшение погрешности измерения, в,ызванной изменением чувствительности индикаторного вещества.

Она достигается тем , что в фотог олориметрический газоанализатор введены фотоприемник, два дифференциатора и балансный усилитель, реакционная камера, причем вход дополнительной реакционной камеры соединен с вькодрм первой, а выход ее - с побудителем расхода газа, входы двух дифференциаторов соединены с фотоприемниками, а выходы - со входами балансного усилителя, связанного с побудителем расхода газа.

В газоанализаторе с помощью введенных элементов получают информацию о действительном значении об в данный момент, и изменяя скорость продувки, поддерживают постоянное заданное значение ой .

На чертеже дан вариант функциональной схемы предлагаемого устройства, предназначенный для определения сероводорода .

Участки реагирующей поверхности индикаторной ленты 1 типа ЛИ-4Б расположены в реакционных камерах 2 и 3, соединенных последовательно. На фотоприемник 4 падает световой поток источника 5 света, отраженный ot участка реагирующей поверхности, расположенного в реакционной камере 2. На фотоприемник 6 падает световой поток, отраженный от участка реагирующей поверхности индикаторной ленты 1, расположенного в камере 3. Выход фотоприемника 4 соединен со вхо цом изТйёрйтёльного прёобразователя 7 и со входом дифференциатора 8, Выход фотоприемника 6.соединен со входом дифференциатора 9. Выходы обоих дифференциаторов соединены со входами балансного усилителя 10, выхрд которого связан с побудителем

11 расхода газа, который может быть выполнен, например, в виде сильфона, управляемого электродвигателем через редуктор.

Предлагаемый газоанализатор работает следующим образом.

Побудитель 11 расходагаза обеспечивает пбток анализируемого газа над поверхностью индикаторной ленты 1, пропитанной, например, ацетатом свинца.

В случае, если анализируемая смесь содержит сероводород, последний начинает реагировать с ацетатом свинца

РЬ(СНзСОО)2 + .

В результате реакции индикаторная лента начинает темнеть. Причем, распределение окраски по длине индикаторной ленты неравномерное и окраска убывает по мере удаления от входа анализируемого газа. Это объясняеся тем, ЧТО из-за поглощения серЪводорода индикаторной концентрация сероводорода по мере удаления от входа газа уменьшается.

Нетрудно показать, что распределение окрашенного продукта реакции РЪ5 по длине ленты описывается диф.ференциальным уравнением

об(С-Р) (2)

&1

dP

при начальном условии , „.

otC,

где Р - количество продукта реакции, образовавшееся на участке индикаторной ленты от входа анализируемой смеси до точки, удаленной от входа на расстояние Е ;

8 - расстояние от входа.

При отсчете не учитывается участок ленты, расположенный между реакционными камерами 2 и 3, так как он не принимает участие в реакции.

Действительно, количество продукта реакции на бесконечно малом участке iS I--Уопределяется концентрацией

Vde/,

подводимой к этому участку С и коэффициентом об

Р dC

}otC

-,

Концентрация С меньше измеряемой концентрации на величину, пропорциональную Р (в дальнейшем для упрощенн.я анализа коэффициент пропорциональности принимается равным 1, так как его величина не влияет на ход анализа) .

, . -..(С-Р).

Поэтому

На участке, непосредственно примыкающем к входу, концентрация, подводимая к участку А 8 , равна входно dP / концентрации, поэтому / -vo Решение дифференциального уравн Чия (2) относительно имеет вид dP Тг Количество продукта реакции Р на участке, контролируемом фотопри емником 4, определяется по формуле if:-j.-ле . обСЕ dE, Ч Ci где Е иЕ,- гра21ицы участка, контро руемого фотоприемником 4. Из (5) получаем -«Bj Vc(e ) (6) Аналогично для фотоприемника б, получаем () границы участка,контролируемого фотоприемником 6. Процесс нарастания величин P и во времени описывается уравнениями Pi(t)c(, (5) .Pi(t)c(e-°.e-«2)t/ (9) Из уравнений (8) и (9) определяе -обба - Е -е 1 .е, то есть отношение производных увели чения величин Р и Р2 не зависит от концентрации и при постоянных зна чениях г и Е определяется только величиной elf., Поэтому для стабилизации величин dii достаточно стабилизировать отношение производнцх. Производную ---i измеряю5 диффере о t циатором 8, а п Зоизводную---- диффepeнциaтopo 9. dP, - Idp Так как тт всегда больше -i, то dtdi коэффициент передачи дифференциатор 9 выбирают меньшим, дифферен34бциатора 8. В случае наличия разности выходных сигналов дифференциаторов, на выходе балансного усилителя 10 возникает сигнал рассогласования, который, таким образом, изменяет расход так,что эта разность уменьшается. Так, например, если в результате повышения влажности коэффициент об увеличивается, то это приведет к тому, что увеличится количество продукта реакции Pj в единицу времени по сравнению с Pj. , выходной сигнал дифференциатора 8 превысит выходной сигнал дифференциатора 9, поя1вится сигнал разбаланса, который увеличит скорость подачи анализируемой смеси, что, естественно, уменьшит величину об (при большей скорости уменьшается часть сероводорода, успевающая вступить в реакцию). Газоанализатор работает цикличедки и измерительный преобразователь 7 измеряет изменение сигнала фотоприемника 4 -за время введения в реакционную камеру 2 определенного объема анализируемого газа, например, за время растяжения .сйльфона побудителя 11 расхода газа от полностью сжатого состояния до полностью растянутого. Техническое решение позволяет уменьшить погрешность из.мерения, вызванную изменением чувствительности индикаторного вещества. Формула изобретения Фотоколориметрический газоанализа(тор, содержащий реакционную камеру, фотоприемник, источник света, измерительный преобразователь и побудитель расхода газа, отличающийся тем, что, с целью уменьше ния погрешности измерения, в него введены дополнительно реакционная камера, фотоприемник, два дифференциатора и балансный усилитель,причем ;вход дополнительной реакционной камеры соединен с выходом первой камеры, а выход ее - с побудителем расхода газа, входы двух дифференциаторов соединены с фотоприемниками,а выхоДы - со входами балансного усилителя, связанного с побудителем расхода газа. , Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1 .Арутюнов О,С. и Цеймах Б.М. тчики состава и свойств вещества, комбинированные методы.. М., Энергия, 1969, с.91-98, 2. Газоанализаторы ФЛС1.1. Техическое описание, 5 HO.lS5.002TO.