Двухканальный оптический абсорционный анализатор смесей веществ Советский патент 1979 года по МПК G01N21/26 

1

Изобретение относится к технике оптичрского абсорбционного анализа смесей веществ, основанного на измерении величины ослабления интенсивности электромагнитного излучения или поглощения потока излучения определяемым компонентом анализируемой смеси веществ при прохождении излучения через анализируемую смесь ве ществ. Для абсорбционного анализа используют ультрафиолетовую, видимую и инфракрасную части спектра. Выбор того или иного вида спектра зависит от абсорбционных свойств компонентов анализируемой смеси;

Известен двухканальный оптический абсорбционный анализатор смесей веществ, содержащий оптический блок, включающий в себя рабочий и сравнительный каналы, источник излучения, рабочую абсорбционную камеру, приемник излучения, усилитель и .регистрирующее устройство . 1.

При использовании ультрафиолетового излучения в качестве источника излучения в анализаторах применяют обычно газоразрядные лампы, а в качестве приемника излучения - фоторезисторы, вакуумные фотоэлементы и фотоумножители. В инфракрасных абсорбционных анализаторах источником излучения является обычно нихромовая спираль, накаливаемая электрическим током, а в качестве приемника излучения применяют пневматический, т. е. оптико-акустический приемник, или болометрический неравновесный мост Уитстона с двумя терморезисторами, воспринимающими рабочий и сравнительный потоки излучения.

В известном оптическом абсорбционном анализаторе отличается больщая погрещность измерений.

С целью уменьщения погрещности измерений оптический абсорбционный анализатор был дополнен следящей системой отрицательной обратной связи неселективной компенсации 2.

Целью изобретения является уменьщение погрешности измерений анализатора.

Для достижения этой цели в известный двухканальный оптический абсорбционный анализатор смесей веществ, содержащий оптический блок, включающий в себя рабочий и сравнительный каналы, источник излучения, рабочую абсорбционную камеру, модулятор излучения, дифференциальный приемник излучения, усилитель и регистрирующее устройство, введены источник до3l

661309 пЬлнительного сигнала - корректор погрешностей и ключ, через который источник сигнала - корректор погрешностей соединен с регистрирующим устройством, а управляющий вход ключа подключен к выходу усили теля. Другое отличие состоит в. том, что в сравнительном канале оптического абсорбционного анализатора установлен подвижный экран модулятора излучения, который закреплен на передающей подвижной системе электромагнитного реле, контакты которого включены в управляющую цепь ключа, и воспринимающая управлйющий электрический сигнал обмотка реле подключена к одному из выходов блока управления, а к другому выходу последнего подключен управляющий вход регистрирующего устройства. На чертеже изображен двухканальный оптический абсорбционный анализатор. Абсорбционный анализатор содержит источник излучения 1, рабочую абсорбционную камеру 2, терморезисторы..3, 4 приемника, о.блучаемые сравнительны.ми потёками, усилитель 5, крнтакть 6 в управляющей цепи ключа, обмотку 7 поляризованного реле 7, контакты 8 реле, ключ 9 (вре.менный селектор), неравновесный мост Уитстона Ш, -преобразователь 11 постоянного напряжения в квантующую Ёременную последовательность импульсов, регистрирующее устройство (счетчик импульсов) 12, экран модулятора 13, стальной якорь 14, контактную пластину 15 (пластинчатую пружину), обмотку 16 электромагнита, пружину 17, блок управления 18, вращающийся кулачок 19. Излучение от источника 1 двумя потоками нанравляется в обе стороны. Левый поток .проходит через рабочую абсорбционную камеру 2 с анализируемой смесью вещества и нагревает терморезистор 3. Правый поток облучает терморезистор 4. Оба терморезистора включены в неравновесный мост Уитсто- 40 на 10 приемника излучения. Выходной сигнал, пропорциональный ,разности сравниваемых потоков излучения, поступает на вход усилителя 5 ипосле усиления через контакты 6 пЬдается на управляющую обмотку 7 поляризованного реле. Последнее вместе с контактами 8 составляет ключ (временной селектор) 9. Источник дополнительного сигнала - корректор погрещностей в рассматриваемом варианте включает в себя неравновесный мост 10 и преобразователь 11. Сопротивление плеч моста 10 подобраны зависящими определенным образом от внёШнйх влийю.щих факторов (температуры t° и давления Р). : Выходное напряжение моста 10 с помощьк) 55 чатель (8) отключен, и импульсы на,счетчик преобразователя 1Г преобразуется во вре- 12 не поступают. Раоочая камера 2 заполменную последовательность импульсов, час- нена анализируемой газовой смесью, блатота которых линейно зависит от величины годаря чему левый поток излучения меньше входного напряжения. Эта квантующая по- правого. Разница потоков, и как следствие следовательность импульсов через ключ 9 подается .на вход счетчика 12. Модуляция сравнительного потока излучения осуществляется с помощью экрана модулятора 13, который вместе с контактом 6 выключателя и стальным якорем 14 закреплен на контактной пружинной пластине 15, поворачивающейся на щарнире. Если через обмотку 16 электромагнита пропускать электрический ток, то стальной стержень намагничивается и притягивает к себе якорь 14. При этом экран 13 вводится в оптический канал, и контактная группа 6 замыкается. Если же электрический сигнал не поступает на обмотку 16 электромагнита, то под 15 действием пружины 17 пластина,15 поворачивается в другое крайнее положение. Экран 13 выводится из оптического канала, и контактная группа 6 размыкается. Электрический сигнал, управляющий ра-ботой модулятора, возникает в блоке управления 18. Последний можно выполнить, например, на основе использования электромеханического метода (этот случай не показан на чертеже). В качестве датчика исполь-зован эксцентричный профильный вращающийся.кулачок 19. Последний через редуктор приводится во вращение от синхронного двигателя, питаемого от сети. Погрещность числа оборотов синхронного двигателя при питании от обычной сети (исключая сеть маломощных автономных электростанций) не превышает 0,2%. В момент замыкания контактов на обмотку 16 электромагнита поступает электрический сигнал. Длительность сохранения этого сигнала можно изменять путем подбора профиля кулачка 19. Вторая контактная группа с источником электрического сигнала необходима для управления работой регистрирующего устройства 12. Последнее измеряет длительность промежутка в течение части полного цикла измерения и поэтому нуждается во внещнем управлении. Например, если в качестве регистрирующего устройства 12 использован счетчик импульсов, то по окончании цикла измерения блок управления 18 выдает сигнал сброса результата предыдущего измерения и тем самым устана.вливает схему счетчика в исходное состояние. При необходимости блок 18 выдает в счетчик 12 также сигнал, управляющий разне50 сенный во времени режимами измерения и индикадии (регистрации). До начала измерения.сигнал на обмотку 16 не поступает, экран 13 полностью выведен из потока, и цепь управляющей обмотки 7 реле разомкнута выключателем (6). Выклюи выходной сигнл измерительного моста, тем больше, чем больше концентрация определяемого компонента и анализируемой смеси (при отсутствии определяемого компонента в смеси разность цотоков и выходной сигнал равнь нулю). В момент времени, соответствующий началу измерения, блок управления . 18 подает сигнал на обмотку 16 электромагнита, выключатель (6) замыкает цепь обмотки реле и одновременно вводится, экран 13 Ъ сравнительный поток. Выключатель (8) реле подключает счетчик 12 к выходу преобразователя 11. Счетчик остается подключенным до тех пор, пока, несмотря на уменьшение вых одного сигнала из приемника излучения, полярность сигнала не изменится на противоположную. Следовательно, счет импульсов осуп1ествляется до того момента, пока, сигнал приемника излучения не станет равным нулю (количество сосчил-анных импульсов тем больше, чем больше концентрация определяемого компонента в анализируемой смеси). При дальнейшем врашении кулачка 19 наступает момент, когда размыкаются контакты, обеспечивающие поступление сигнала на обмотку 16. Под действием пружины 17 экран 13 выводится из потока, контакты 6 размыкаются, и выключатель (8) закорачивает на землю выход преобразователя 11. При этом выходной сигнал усилителя 5 изменяется, стремясь к установившемуся значению. Полярность этого сигнала изменяется на противоположную. Несмотря на это импульсы на счетчик не поступают до тех пор, пока блок управления 18 не выдаст сигнал на обмотку 16. С этого момента начинается новый цикл измерения. До его начала блой 18 выдает в счетчик 12 сигнал сброса. Исто-шик сигнала (неравновесный мост 10 и преобразователь 11) одновременно используется как корректор погрешнбстей. Подбирая элементы и параметры моста 10, можно добиться, уменьшения результирующего влияния мешающих факторов (колебаний окружающей температуры и атмосферного давления) на весь абсорбционный анализатор в целом. В анализатор выход оптического блока (через усилитель) подключен не к регистрирующему устройству 12, а к управляющей цепи ключа 9 - в управляющую об.мотку 7 поляризованного реле. В результате резко изменяется функция оптического блока: он является теперь не датчиком измеряемого. сигнала, а датчиком управляющего сигнала. Следствием этого является облегчение требований к оптическому блоку (например, в части стабильности величины выходного сигнала), обеспечение более полной корректировки погрешностей и расширение возможностей применения оптического абсорбционного анализатора. Формула изобретения 1.Двухканальньш оптический абсорбционный анализатор смесей веществ, содержаний оптический блок, включающий рабочий и сравнительн-ый каналы, источник излучения, рабочую абсорбционную камеру, модулятор излучения и дифференциальный приемник излучения, усилитель и регистрирующее устройство, отличающийся тем, что, с целью уменьшения погрешности измерений, в анализатор введены источник дополнительного сигнала - корректор погрешностей и ключ, через который источник дополнительного сигнала - корректор погрешностей соединен с регистрируюшим устройством, а управляющий, вход .ключа подключен к выходу усилителя. 2.Двухканальньш анализатор по п. 1, отличающийся тем, что в сравнительном канале анализатора установлен подвижный экран модулятора излучения, который за- , креплен на передающей подвижной системе электромагнитного реле, контакты которого включены в управляющую цепь ключа и воспринимающая управляющий сигнал обмотка реле подключена к одному из выходов блока управления, а к другому выходу последнего подключен управляющий вход регистрирующего устройства. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Обновленский П. А.. Основы автоматизации химических производств. Д., «Химия, 1975, с. 85. 2.Салль А. О. Инфракрасные газоаналитические измерения. Издательство стандартов, М., 1971, с. .

, .

аГ ,