Газоаналитическая система Советский патент 1980 года по МПК G01N25/00 

(54) ГАЗОАНАЛИТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА

1

Изобретение относится к аналитической технике и может быть использовано при создании газоанализаторов и систем газового анализа в различных технологических процессах, например доменных и конверторных производствах.

Известны газоаналитические системы, содержащие п-параллельных измерительных каналов, число которых определяется количеством анализа разных газовых компонентов, причем каждый из каналов настроен на измерение концентрации одного компонента 1 .

Однако такие системы не позволяют получить высокую точность газового анализа, поскольку влияние дестабализируюших факторов обуславливает значительные погрешности измерений.

Наиболее близкой по технической сущности к заявленному изобретению является газоаналитическая система, содержащая пробоотборник и п измерительных каналов, каждый из которых содержит газоанализатор, соединенный с блоком газовой очистки, входы которых соединены с пробоотборником 2.

В этой системе периодически в соответствии с результатами калибровки повероч 1ыми газовыми смесями вручную регистрируется коэффициент передачи измерительного канала.

Недостатками такой калибровки являются периодическое отключение измерительного канала от исследуемой газовой среды на период калибровок, невозможность регулировки коэффициента передачи измерительного канала в период, между калибровками, ручной харак0тер регулировки и как следствие всего зтого увеличение погрешности измерений.

Цель изобретения - повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в

5 газоаналитическую систему введены устройство управления, газовый генератор, пнемоэлектрический преобразователь, и в каждом измерительном канале - амплитудный и следящий аналого-цифровые преобразователи, вьгчитатель, сумматор, блок сравнения и парный и второй вентили, управляющие входы которых cocamieны с выходами устройства управления, нход газового генератора через ггервые neiinwH соедилен с баллонами чисюго газа, а выход со входом пневмоэлектрического преобразователя и через вторые вентили - со входами газоанализаторов каждого измерительного капа ла, причем в каждом измерительном канале выход газоанализатора соединен через амнлитудный и следящий аналого-цифровой преобразователи со входами вычитателя, выход которого соединен с нервым входом блока сравнения, второй вход которого через аналого-цифровой преобразователь соединен с выходом пневмоэлектрического преобразователя, выход блока сравнения соединен с корректирующим входом сумматора, другой вход которого соединен с выходом следящего аналого-цифрового преобразователя. Схема газоаналитической системы приведена на чертеже. Она содержит пробоотборник 1,устройство 2 управления, газовый генератор 3, пневмоэлектрический преобразователь 4, аналого-цифровой преобразователь 5, и в каждом из п измерител ных каналов 6 - блок 7 газовой очистки, баллон 8 с чистым газом, первый и второй электромагнитные вентили 9 и 10, газоанализатор 11, амплитудный н следяио1Й аналогоцифровые преобразователи 12, 13, вычитатель 14, сумматор (вычитатель) 15, блок сравнения 16. Система работает следующим образом. Анализируемая газовая смесь, содержащая п газовых компонент через пробоотборник 1, парал 1ельно поступает через блоки 7 газ.овой очистки на измерительные каналы 6, на газоанализаторы 11. Каждьш измерительный канал 6 определяет концентращпо одной газовой компоненты из всей смеси, на которую он настроен. Имеется также п баллонов 8 чистыми газами, которые содержатся в исходной анализируемой газовой смеси. Устройство 2 управления вьздает сигнал, который откроет первый 9 и второй 10 электромагнитные вентили. При этом первый элек тромагнитный вентиль 9 открывает баллон 8 с таким чистым газом, на измерение которого в анализируемой газовой смеси настроен первый измерительный канал 6. Чистый газ, поступающий из баллона 8, через открытый первый электромагнитный вентиль 9, питает газовый генератор 3, который натает выдавать г вые импульсы через открытый второй электром нитный вентиль 10 непосредственно на вход газоанализатора 11. Таким образом, если концентрация данной газовой компоненты в смеси была Xi, то вследствие добавлений однородного с ним чи того газа из газового генератора 3 концентра ция будет изменяться по закону: X, + XjfCt), де X2f(t) - составляющая концентраюш азовой комноненты, обусловленная периодиеской подачей чистого газа с помощью 1азово о генератора 3. Это могут быть импульсы рямоугольной, гсолокообразной или другой ормы, что учитывается функцией f(tj. Анализируемая газовая смесь попадает на вход газоанализатора 11, на выходе которого появится электрический сигнал: , Xi-t-Xif(t)K,X,+KiX2f(t), где KI - коэффициент передачи газоанализатора 11. Сигнал YI поступает на входы следящего 13 и амплитудного 12 аналого-цифровых преобразователей, где преобразуется в цифровой код: N,N2 + Мз. где ,X,; N3 KiX2f(t). В вычитателе 14 происходит вычитание кода Nj-KiXj, получаемого на выходе следящего аналого-цифрового преобразователя 13, и соответствующего моменту до введения газового импульса, из кода (t), получаемого на выходе амплитудного аналого-цифрового преобразователя 12, обусловленного введением газового импульса от газового генератора 3. Максимуму Yi на выходе газоанализатора 11 будет соответствовать максимальный код. По достижении сигналом Yi максималы ого значения, амплитудный аналого-цифровой преобразователь 12 отключается. В вычнтателе 14 осуществляется операция NS NI-N2, т.е. будет выделен код N3, обусловленный только введением газового импульса. Код N2 с выхода следящего аналого-цифрового преобразователя 13 также записывается в сумматор 15. Код N3 с выхода вычитателя 14 поступает на первый вход блока сравнения 16. Газовый импульс с выхода газового генератора 3 поступает также на вход пневмоэлектрического преобразователя 4, Выходной электрический сил{ал с пневмоэлектрического преобразователя 4 поступает яа аналого-цифровой преобразователь 5, в котором происходит преобразование аналогового сигнала в соответствующий цифровой код N4. Код N4 поступает на второй вход блока сравнения 16. Блок сравнения 16 сравнивает коды N3 и N4 и по результатам этого сравнения вьщает вели11ину и фазу неравенства (N3-N4), и в соответствии с результатом сравнения через корректирующий вход сумматоравьтчитателя 15 npOH3BOAtrr корректировку кода Na, пропорционального KjX), т.е. происходит операция Nj ±{N3-N4). Таким образом, в сумматоре 15 остается ск ректировг{нное значение кода Nj ± (N3-N4), соответствующее значению Xj искомой газовой концентрации. Аналогичные операции по командам с устройства 2 управления происходят поочередно во всех измерительных каналах. Неравенство кодов Nj и N4 говорит об изменении коэффициента передачи измерительного канала системы. Именно с целью ликвидации этого фактора и происходит коррекция кода NI, за счет сравнения его с кодом N4, обусловлен ного сигналом с пневмоэлектрического преобразователя 4, и не имеющим погрешности от неселективности, и обладающий высокой точностью преобразования. Это позволяет ском пенсировать погрешности, обусловленные влиянием неинформированных входных величин от неселективности и повысить стабильность козффициентов преобразования измерительных каналов системы, т.е. повысить точность измер ний, без применения дорогостоящих поверочных газовых смесей. Все это позволяет создать положительный технико-зкономический эффект около 5000 р в год. Формула изобретения Газоаиалитическая система, содержащая пробоотборник и п измерительных каналов, каждый из которых содержит газоанализатор, соединенный с блоком газовой очистки, входы которых соединены с иробоотборником, о т личающаяся тем, что, с целью повышения точности системы, в нее введены устройство управления, газовый генератор, пнсвмоэлектрический преобразователь, и в каждом измерительном канале - амплитудный и следящий аналого-цифровые преобразователи, вычитатель, сумматор, блок сравнения и первый и второй вентили, управляюп1ие входы которых соед|шены с выходами устройства управления, вход газового генератора через первые вентили соединен с баллонами чистого газа, а выход - со входом пневмоэлектрического преобразователя и через вторые вентили - со входами газоанализаторов каждого измерительного канала, причем в каждом измерительном канале выход газоанализатора соединен через амплитудный и следящий аналого-цифровой преобразователи со входами вычитателя, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого через аналого-цифровой преобразователь соединен с выходом пневмоэлектрического преобразователя, выход блока сравнения соединен с корректируюплим входом сумматора, другой вход которого соединен с выходом следящего аналого-цифрового преобразователя. Источники информации, принятые ви внимание при экспертизе 1.Патент США № 3535084, кл. 23-232, 1970. 2.Газоаналитическая система фирмы Кафеинжиниринг. Описания работы и устройства ВНИИчермета. М., 1968.