Абсорбционный газоанализатор Советский патент 1980 года по МПК G01N21/34 

(54) АБСОРБЦИОННЫЙ ГАЗОАНАЛИЗАТОР На фиг. 1 представлена блОк-схема предлагаемого газоанализатора; на фиг. 2 блок-схёма блока совпадения. Предлагаемый абсорбционный газоанализатор состоит из компрессора 1, регулятора 2 давления устройства 3 модуляции давления, измерительной кюветы 4, обтюратора 5, светофильтра б, фотоэлектрического датчика 7, полосового усилителя 8, детектора 9, блока 10 совпадения, измерительного устройства 11, генератора 12 эталонного сигнала1 блока 13 сравн ёния усилителя 14 постоянного тока схемы 15 стабилизации светового потока, излучателя 16,датчика 17 давления и анйлрг6в)го преобразователя 18. Блок 10 совпадения, в свою очередь, состоит из устройства 1,9 управления, ком мутатора 20, амплитудного детектора 21 и двух запоминающих устройсте 22 и 23., Схема 15 стабилизации светового потока включает в себя усилитель 24 hdcTOянноГо тока, источник 25 эталонного cиr нала, блока 26 сравнения, индикатор 27 неисправности устройства и регулятор 28 тока накала. Компрессор 1, обеспечивающий дости- .жение определенного давления анализируе- МО го газа в рес :ивер:е, подключен к регулятору 2 давления, который обеспечивае поддержание в рессиверё раз-личных значений уровней давлений, определяемых выход : ным сигналом усилителя 14 постоянного тока (подаваемым на его управляющий вход), и вьщачу указанного давления в ус ройство 3 модуляции давления и датчик 17 Давлё ния, вхоДы которых подключены к выходу регулятора давления. К выходу датчика 17 давления подключен аналоговый преобразователь 18, амплитуда сигна ла которого есть функция концентрации контролируемого компонента в газовбй см Ш, Т .---. .V - ,. у . Устройство 3 модуляции давления представляет собой управляемое пневмореле, управляющий вход которого подключен к выходу низкочастотного Генератора 12 эт лонного сигйала, а Ьыходы устройства 3 подключены ко входу и выходу измеритель ной кюветы 4. Между окном измерительной кюветы 4 и фотоэлектрическим датчиком 7 последовательно расположены обтюратор 5 и свето фильтр 6. К выходу фотоэлектрического датчика 7 подключен полосовой усилитель 8, обеспечивающий усиление сЩнала, модулированного обтюратором с определенной частотой, а к выходу усилителя 8 подключен вход детектора 9, который обеспечивает детектирование амплитудно-модулированного сигнала с .выхода фотоэлектричес кого датчика 7. К первому выходу детектора 9 подключен первый вход блока 10 совпадения, а ко второму входу последнего подключен выход генератора 12 эталонного сигнала. Ко второму выходу детектора 9 подсоединена схема 15 стабилизации светового потока. К первому выходу блока 10 совпадения подключено измерительное устройство 11, выход которого подключен к третьему входу блока 1О совпадения. А ко второму и третьему выходам блока совпадения подсоединен блок 1з сравнения. Блок 10 совпадения предназначен для синхронного поочередного подключения выходных сигналов устройств 9 и 12 на Ёход измерительного устройства 11 и вьщачн выходногосигнала последнего уст- рЬйства на два входа блока 13 сравнения, анализируЕОШего уровни полученных сигналов, пропорциональных величине переменного сигнала устройства 9 и эталонного сигнала устройства 12. Выход блока 13 сравнения подключен на. .вход усилителя 14 для регулирования давления регулятором 2. Датчик 17 давления .подключен к выходу регулятора давления 2 и измеряет гулируемый уровень давления, преобразуемый в выходной электрический сигнал при помощи аналогового преобразователя 18. К выходу же схемы 15 стабилизации светового потока поДключей излучатель 16. Схема 15 стабилизации светового потока излучателя 16 состоит из усилителя 24постоянного тока, подключенного ко второму выходу детектора 9, источника 25эталонного сигнала, который вместе с усилителем 24 постоянного тока подка юЧен на входы блока 2:6 сравнения, выхрД которого подсоединен ко входу регулятора 28 тока накала, имеющего на своих выходах индикатор 27 неисправности устройства и излучатель 16. Работа предлагаемого газоанализатора за)ключается в следующем.-. Анализируемая газовая смесь отбирается в месте отбора пробы при помощи комрвссх)ра 1, который подает ее под рпре еленным давлением, регулируемым реулятором 2 давления,через устройство 3 модуляции давления и из мерительнук) кювету 4.5

Световой поток излучателя 16 проходит через измерительную кювету 4, заполненную газовой смесью, фильтруется светофильтром 6, который выделяет узкую область спектра, в который наблю- 1Q дается максимальное поглощение излучения контролируемым азом, и попадает на фотоэлектрический датчик 7,

В процессе измерения концентрации компонентов в измерительной кювете 4 IS обеспечивается устройством 3 модуляции авления низкочастотная модуляция давления исследуемой газовой смеси. Величина давления в кювете 4 изменяется от уровня давления на выходе регулятора 20 2 до атмосферного, что позволяет осуществить низкочастотную модуляцию свето- поглощения, т. е. Получение переменного сигнала йа выходе фотоэлектрического датчика 7, амплитуда которого функцио- 25 нально зависит от концентрациикомпонента и уровня избыточного давления регулятора 2, а частота равна рабочей частоте генератора 12 эталонного сигнала, котррый управляет устро ством 3 модуляции 0 давления. .

Промодупированный низкочастотной составляющей световой поток дополнйтельг но модулируется обтюратором 5, Частота модуляции последним на 1-2 поряд- 35 ка выше частоты модуляции давлением.

Амплитудно-модулированный сигнал с выхода фотоэлектрического датчика 7 поступает на вход полосового усилителя

8,частота выходного сигнала которого ° равна частоте модул яции обтюратором 5. Усиленный сигнал поступает на детектор

9,с первого выхода которого переменный сигнал поступает через блок ,10 совпадения на усиление в измерительное устройство 11, а постоянный сигнал, пропорциональный интегральному световому потоку, со второго выхода детектора 9 -.

на схему 15 стабилизации светового потока.50

Переменные сигналы от детектора 9 и генератора 12 эталонного сигнала, поочередно усиленные с помощью блока 10 совпадения в измерительном устройстве 11, синхронно поступают в блок 13 срав- 5 нения, выделяющий разностный сигнал эталонного и Измеряемого сигнала. При разбалансе указанных сигналов сигнал

управления через усилитель 14 постоянного тока поступает на управление регулятором 2 давления в сторону компенсации разбаланса: в случае превышения из м меряемым сигналом эталонного - на повыщение -давления на выходе регулятора 2; в случае превышения эталонным сигналом измеряемого - на понижение давления.

При полной компенсации сигналов уровень давления на выходе регулятора 2, измеряемый датчиком 17 давления и преобразуемый в выходной сигнал аналоговым преобразователем 18, определяет концентрацию контролируемого компонента.

Схема стабилизации светового потока работает следующим образом.

Постоянный сигнал с выхода детектора 9 после усиления в усилителе 24 и сравнения с эталоннь м сигналом источник ка 25 в блоке 26сравнения при наличии разности сигналов стабилизирует уровень излучения 16, который может изменяться в результате запыления окон измеритель- . ной кюветы 4, старения излучателя 16 или фотоэлектрического датчика 7. Стабилизация светового потока производится при помощи регулятора 28 тока какала. При выходе регулятора 28 тока накала на урЬвень, превыщающий допустимое значение тока накала излучателя 16, индикатор 27 неисправности вьщает сигнал о необходимости ремонта газоанализатора, и отключает его измерительную схему.

Блокгсхема блока ID совпадений представлена на фиг. 2. Блок совпадения со-. держит устройство 19 управления, коммуTiaTOp 20, амплитудный детектор 21 и два запоминающих устройства 22 и 23.

Устройство 19 ухфавления подключено к управляющему входу коммутатора 20, к первому входу которого подключен. Детектор 9, а ко второму - генератор 12 этаЛОННО1Х) сигнала. К первому выходу коммутатора 20 подключено измерительное устройство ll выход которого подключен через третий вход блока совпадения к амплитудному детектору 21, который подключен к третьему входу коммутатора 20, Ко второму и третьему выходу коммутатора подключены запоминающие устройства 22 и 23.

Работа блока совпадения заключается в следующем.,

11змеряемый сигнал с выхода детектора 9 поступает на первый вход коммутатора 2О, а на второй вход - сигнал от генератора 12 эталонного сигнала. Оба эти сигнала пооч ередно поступают с выходи KOMMjTaTopa 20 на вход измерительного устройства 1,1, с выхода которого они поступают через .амплитудный детектор 21 на третий вход коммутатора 20, ; Коммутатор переключается синхронно с входными сигналами и йыдаёт сигналы порчередйо на входы аэпоминагощих уст ройств 22 и 23, Таким образом, коммутатор 20 преднайначез для синхронного. поочередного переключения входгшх сигна лов I и ГТ на вход измерительного устройства 11 и выходного сигнала амплитудно го. детектора 2.1 на входы .запоминающих устройств 22 и 23, Устройство 19 управления предназначено для управления частотой иереклгбче-. нйя коммутатора 20, А амплитудный де тектор 21 предназначен для измерения амплитуды сигналов, получаемых с измерительного устройства 11, Амплитуда выходного сигнала запоминающего устройства 22 пропорциональна .амплитуде измеряемого сигнала с выхода детектора 9, а аМплитула выходното сиг . пала запоминающего устройства 23 - ам плИтуДё сигнала генератора 12 Эталонного сигнала. . ..-,.. , Предлагаемый абсорбционный газоанализатор позволйет расширить пределы измерения при одновременном по- . вьпиёний точйобтй измерения. Формула изобретения Абсорбционный газоанализатор, содержащий излучатель , измерительную кювету, фотоэлектрический датчик, обтюратор, и измерительное устройство, от л и ющ и и с я те.м, что, с целью- расщирения пределов измерения/и повышения точности он содержит компрессор, устройство модуляции дайления в измерительной кювете и регулятор давления, включенный между с{ю№электрическим датчиком и измерительным устройством, который через усилитель nbcTOsfHiEioro тока, блбй сравнения, блок совпадения связан с генератором эталонного сигнала, один выход которого соединён с устройством моду;ляции давления, а другой через блок совпадения .со . входом блока сравнения, выход которого через усилитбль постоянного тока соединен с регулятором Давления, . Источники информации, п:ринятые во. внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР № 479998, кл. G 01 bS 21/20, 1972. 2. Патент Франции № 2089291, . кл. G 01N 21/00, опублик, 1972. I..J

В6/ход I аг.2