Устройство для автоматическогоАНАлизА гАзОВыХ пРОб Советский патент 1981 года по МПК G01N21/27 

Изобретение относится к области аналитического приборостроения, в частности к автоматическим фотометрическим газоанализаторам, работающим по методу сравнения поглощения излучения в одном оптическом канале, и может найти применение при разработке газоаналитических устройств для исследования или анализа материалов с ПОМОЩЫ9 оптических методов, основанных на дифференциальном принципе.

Известны однолучевые анализаторы газов, паров и жидкостей, содержащие источник и приемник излучения, рабочую кювету, устройство для модуляции светового потока и вторичные приборы. Принцип дифференциальности в анализаторах такого типа осуществляется за счет того, что устройство модуляции выполнено либо в виде качающегося или вращающегося обтюратора со встроенными светофильтрами с различными полосами пропускания, определяющими спектральный состав световых лучей, поглощаемый или непоглощаемый исследуемым компонентом, либо в виде двух соосно расположенных дисков, связанных со средством, обеспечивающим их вращение со скоростями, относящимися как 2:1, причем один из

дисков снабжен двумя парами диаметрально расположенных окон, в два из которых помещены люминесцентные преобразователи излучения, а другой диск выполнен в виде двухлопастного обтюратора, либо в виде

вибрирующего зеркала, разделяющего луч на две составляющие, сдвинутые по фазе, и расположенного после оптической кюветы вместе с фильтрами и клиньями 1.

Недостатками известных устройств являются сложность конструкции из-за необходимости применения оптической системы и недостаточно высокая точность анализа из-за погрешностей измерения, обусловленных изменениями спектральных характеристик фотоэлектрических элементов и устройств.

Ближайщим техническим рещением является устройство для автоматического анализа газовых проб с очисткой камеры после измерения, содержащее источник и приемник излучения, рабочую кювету, клапан соленоида на два положения, подающий в рабочую кювету попеременно воздух и анализируемый газ, побудитель расхода, создающий разрежение в кювете, и вторичный прибор. Инфракрасный световой пучок пересекает кювету при двух положениях работы клапана для получения первого и второго электрических сигналов, укаазывающих степень поглош,ения ИК-излучения анализируемым газом и чистым воздухом. После проведения измерения производится немедленмая очистка кюветы воздухом 2. Однако для обеспечения высокой точности анализа необходим длительный продув кюветы чистым воздухом для тщательной очистки кюветы от загрязнений, содержащихся в анализируемом газе, после проведения каждого измерения вследствие застойных явлений и пристеночного эффекта. Необходимость такой очистки устанавливает обратную связь между требованием быстродействия прибора и высокой точности анализа, усложняет работу прибора и ухудщает его метрологические характеристики. Целью изобретения является повышение точности и чувствительности анализа, а также упрощения работы прибора. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для автоматического анализа газовых проб, содержащем источник и приемник излучения, оптическую кювету и вторичный прибор, внутри кюветы расположен газонепроницаемый поршень, центральная часть которого прозрачна для потока излучения, с возможностью перемещения поршня вдоль оси кюветы с помощью привода, например соленоида. На чертеже показана схема устройства для автоматического анализа газовых проб. Оно содержит источник излучения 1, рабочую кювету 2 с газонепроницаемым порщнем 3 внутри, центральная часть 4 которого прозрачна для потока излучения, соленоид 5, обмотка которого равномерно распределена по поверхности кюветы, приемник излучения 6, усилитель 7, блок коммутации 8 блок памяти 9, блок сравнения 10 и блок индикации 11. Устройство имеет патрубок для ввода анализируемого газа и патрубок для ввода чистого воздуха. Устройство работает следующим образом. При перемещении поршня 3 в левое крайнее положение кюветы 2 с помощью соленоида 5 происходит заполнение кюветы чистым воздухом. После проведения фотометрического измерения полученный электрический сигнал на выходе приемника излучения 6 усиливается в усилителе 7 и запоминается в блоке памяти 8. Затем порщень перемещается соленоидом в крайнее правое положение и через патрубок происходит заполнение анализируемым газом. Оптический луч от источника излучения 1 проходит через оптическую кювету с анализируемой средой и попадает на фотоприемник 6. Электрический сигнал с фотоприемника усиливается и через блок коммутации 9 поступает в блок сравнения 10, где происходит сравнение полученного измерительного и заполненного ранее сравнительного сигналов. Сигнал сравнения индицируется в блоке индикации 11 в виде концентрации анализируемого газа. Использование устройства приводит к тому, что определение анализируемого газа производят с более высокой точностью и чувствительностью, так как применяемый в данном случае дифференциальный принцип исключает погрешность, связанную со степенью очистки кюветы после каждого измерения. Схемы дифференциальных фотометров отличаются большим разнообразием. Все они, двухканальные и одноканальные, предполагают сравнение контролируемого и эталонного световых потоков. Однако все известные дифференциальные фотометры несвободны от погрешностей, связанных с неидентичностью условий эталонного и контролируемого световых потоков. Формула изобретения Устройство для автоматического анализа газовых проб, содержащее источник и приемник излучения, оптическую кювету и вторичный прибор, отличающееся тем, что, с целью обеспечения коррекции нуля, повышения точности и чувствительности анализа, а также быстродействия прибора, внутри кюветы расположен газонепроницаемый порщень, установленный с возможностью перемещения его вдоль оси кюветы, центральная часть которого прозрачна для потока излучения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 368532, кл. G 01 N 21/38, 1970. 2.Патент Франции № 2295415, кл. G 01 N 21/24, G 01 N 3/42, опублик. 1976 (прототип).