Газоанализатор Советский патент 1981 года по МПК G01N21/61 

(54) ГАЗОАНАЛИЗАТОР

Изобретение относится к измеригеяы иой технике, в частиости к области га«зового аиапиза, основаниого на поглоше-. НИИ электромагнитного излучения (треквлеииым компонентом анализируемой cMecHt и может быть испольэоввио в анапизаторахг иаходящихся в автономшэм длительном бесподстроечном режиме ра боты. Известны анапизаторьт, в которых с повышения долговременной стабильности, используют схемы контроля исправ ности прибора для периодической корректи ровки основных параметров газоанализато ра. Такой контроль исправности заключается в применении поверочных газовых смесе либо . абсорбционных образиош х камер, заполнеиных поглощающим излучение газом. Проверка работоспособности в первом случае осуществляется путем регистрации сигнала, возникакшего в газоанализаторе при .пропускании поверочной газовой смеси, во втором случае - переключением оптической схемы на образцовую камеру. Если значение контрольного сигнаяа выходит за допустимые пределы, то параметры прибора соответствующим образом либо корректируются, либо производится необходимый ремонт или включается резервный анализатор. После положительного исхода проверки газоанализатор эксп/датируется до новой проверки. Лля повышения надежности проверки газоанализатора пропускают попеременно образцовые газовые смеси, соответствующие нижнему и верхнему пределам измерения гаэоаиапизатора 1. Однако применение поверочных газовых смесей строго заданной ко9 ентрации затруднительно, так как в процессе длительного хранения кошентраиия анализируемого компонента в баллоне можетг изменяться например, за счет адсорбоии на стенках. Известенгазоанализатор, измеряющий концентрацию ртутных паров и построен- ный по двухканаль-ной схеме с оптической компенсацией световых потоков. Для про верки и корректировки градуировочной характеристики прибора в процессе эксп. /атации применяется эталонная шторка, которая ставится на пути светового потока р абочей камеры при пропускании через нее чистого воздуха, что эквивалентно ослаблению светового потока в рабочем канале, вызванному наличием паров ртути определенной концентрации 2. Наиболее близким к предлагаемому является газоанализатор, содержащий оптическую схему, состоящую из источника излучения, модулятора, рабочей и эталонной кювет и фильтра, с приемником излу- j чения,расположенных последовательно по ходу луча, источника излучения, схему контроля исправности: газоанализатора и , электронную схему выделения сигнала, подключенную к приемнику излучения. Схе. ма контроля исправности газоанализатора представляет собой ;,ериодически уста-навливйемый по ходулуча источника излучения ослабляющий фильтр. При этом открывается клапан и поток азота из баллона проходит в кювету анализатора. В это время автоматически производится конт- . роль работоспособности газоанализатора з Однако применение баллонов с газами для контроля анализатора и стабильности его параметров часто чрезвычайно затруд нительно, например,.в условиях Жесткого ограничения габаритновесовых параметров аналитической аппаратуры, которая должна длительное время эксппуатироваться без вмешательства оператора иепь изобретения - упрощение конт- роля работоспособности .газоанализатора путем исключения поверочных газовых ймесей. ; Цель достиг ается тем, что известный газоанализатор содержит оптический ком.мутатрр, расположенный у входного окна рабочей, кювetы, и эталонный интерферониионный фильтр, не пропускающий излуче ние в рабочей, области частот. На чертеже показана структурная схема предлагаемого газоанализатора, Схема включает источник ,1 излучения, модулятор 2, рабочую 3 и эталонную 4 ; кюветы,-фильтр б, приемник 6 из; чени: расположенные последовательно по ходу пуча источника 1 излучения, электронную схему 7 выделения сигнала, подключенную к приемнику 6 излучения и схему 55 из

ко«1ропя исправности газоанализатора, состоящую из оптического коммутатор .8, расположенного у входного окна рабоВо втором такте контроля исправности газоанализатора эталонный фильтр 9 возвращается в исходное состояние, а зас- чей кюветы и эталонного интерференционного фильтра 9, не пропускаюидего излучение в рабочей области частот. В исходном состоянии коммутатор 8 пропускает излучение от. источника 1 излучения в рабочую кювету 3, а эталонный фильтр 9 выведен с оптического пути. Поток инфракрасной радиации от источника 1. излучения с помощью модулятора 2 направляется переменно в рабочую и эталонную камеры (3 и 4 соответственно).Из всего спектра излучения, прошедшего кюветы, с помощью фильтра 5 вырезается спектр частот, где анализируемая компонента имеет характерную долосу поглощения. Отфильтрованное, пульсирующее излучение воспринимается приемником 6 излучения, усиливается и обрабатывается схемой 7 выделения сигнала. Выходной сигнал пропорционален разности потоков, прошедших рабочую и эталонную кюветы, за вычетом напряжения смещения UQ J получаемого в момент проверки работоспособности Газоанализатора (Фэт-ФрАбЬ о кaao(rэ-Tpe )-Un , где К - Коэффициент передачи фотоприемника 6 и схемы7 выделения и обработки сигнала; фд - поток, создаваемый источником 1 излучения; пропускание кювет эталонной 4 и рабочей 3 соответственно. Осуществление контроля исправности газоанализатора осуществляется в два такта.. . В первом такте на оптическом пути устанавливается эталонный фильтр, жест- . ко связанный сфильтром 5 Эталонны и фильтр 9 пропускает излучение источйи- ка 1 в спектральном диапазоне, соответствующем окну прозрачности анализируе- мого компонента газовой смеси (т.е. пропускает излучение в рабочей области час) том случае выходной сигнал газоанализатора (напряжение смещения) ра- .вен . Uo K-cPoir3-t:p) Это напряжение запоминается в схеме 7 выделения и обработки сигнала ив дальнейшем автоматически вычитается выходного сигнала газоанализатора. лонка 8 перекрывает поток излучения от источника 1 излучения в рабочую камеру 3. Сигнал на выходеэлектронной сясемы/ 7. выделения сигнала равен UK K-fol 3- Jo K ofp 3) Этот сигнал подцерживаетсн постоянным и равным Ucp за счет регулирования к . в этом случае коэффициента передачи получим К После автокалибровки коэффициента передачи К газоанализатор эозвращается в исходное состояние. В этом случае выходной сигнал в соответствии с формулами (1-4) равен Utb,()- %lb-V)r(s) Uc|,H-e . Как следует из выражения (5) выходной сигнал не зависит от интенсивности источника 1 излучения и изменения коэффициентов передачи отдельных блокоэ газоанализатора. В сипу того, что изменение неинформативных параметров (Фо,1 ,К) является медленно протекающим процессом то период частоты проверки работоспособности газоЕнализатора определяется врег менём смещения этих параметров за пределы основной допустимой погрешности. Введение оптического коммутатора, распблрженного у входного окна рабочей кюветы позволяет проводить автоматическую калибровку газоанализатора по эталон ному каналу и компенсировать уходы пара метров источника, фильтра, приемника и электронной схемы выделения сигнала без примечания поверочных газовых смесей. Введение в схему контроля исправности газоанализатора, эталонного фильтра, не пропускающего излучение врабочей области частот, автоматически учитывает изменение.оптических параметров рабочей кюветы относительно эталонно/, т. е, устйнавливавт нуль прибора. Указанные абсорбционные дифференциальные газоанализаторы находят широкое применение при установке газоаналшзаторой в отдельных и труднодоступных местах, а также исключают нео&содимость в применении образцовых поверочных газог вых смесей, что дает значительную экономию только за счет упрощения метрог1ог;аческого обслуживания. Формула изобретения Газоанализатор, содержащий оптическую схему, состоящую из источника издучения, модулятора, рабочей и эталонной кювет и фильтра с приемником излучения, расположенных последовательно по ходу луча источника излучения, схему контроля исправности газоанализатора и электронную схему выделения сигнала, пошслюченнуго к приемнику излучения о т п п - . а ю щи и с я тем, что, с целью упрощения контроля работоспособности газоанализатора за счет исключения поверочных газовых смесей, он содержит оптический коммута1х р, расположенный у входного окна рабочей кюветы и эталонный интерфаренционвый фильтр, пропускающий излучение в нерабочем диапазоне длин волн. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Авторское свидетельство СССР М; 513302, кд. G 01 N 21/34, 05,05.76, 2,Гринштейн М, М., Кучикон Л. М.-, отоэлектрические концентрациомеры, М., . 3,Патент Франции Me 1360796, кл. Q О1 N 21/00, 1964,