Фотоколориметрический газоанализатор Советский патент 1981 года по МПК G01N21/27 

(54) ФОТОКОЛОРИМЕТРИЧЕСКИЙ ГАЗОАНАЛИЗАТОР

Изобретение относится к области аналитического приборостроения, в частности к газовому анализу и может быть использовано для контроля чистоты воздушного бассейна, а также для контроля технологических параметров процессов в нефтегазовой, химической и других отраслях промышленности. Известен фотоколориметрический газоанализатор, содержащий источник излучения, систему продувки анализируемой смеси, ячейку с индикаторной лентой, механизм протяжки ленты, источник опорного сигнала и схему сравнения 1 . в этом газоанализаторе измерения проводятся нулевым методом с использо ванием оптической компенсации в опорном кансше.. Недостатками газоанализатора являются сложность конструкции и значител ная трудоемкость при настройке на раз личные анализируемые смеси. Наиболееблизким к изобретению .по технической сущности является фотоколориметрический газоанализатор, содержащий источник света, систему продувки анализируемой смеси, ячейку с индикаторной лентой, механизм протяжки ленты, источник опорного сигнйла и схему сравнения 2. Этот газоангшизатор прост по конструкции, в нем легко осуществлять перенастройку, корректировку чувствительности и устранять тетлпературныа погрешности. Однако он обладает невысокой чувствительностью вследствие зависимости показаний от состояния поверхности индикаторной ленты. Целью изобретения является повышение чувствительности. Это достигается тем, что фотоколориметрический газоанализатор, содержащий источник света, систему продувки анализируемой смеси, ячейку с индикаторной лентой, механизм протяжки ленты/ источник опорного сигнала и схему сравнения, снабжен поляризатором, установленным на входе в ячейку с индикаторной лентой, а на выходе иэ ячейки установлено устройство для разделения светового пучка на два потока, поляризованных во в:-аимно перпендикулярных направлениях. Схема газоанализатора приведена на чертеже Газоанализатор содержит источник света 1, поляризатор 2, ячейку с индикаторной лентой 3, устройство 4 для разделения светового пучка, выполненное, например, в виде призм Никеля или Валлостона,фотоэлементы 5, предусилители ё, логарифмические усилите.ли 7, разностный усилитель .8, сумматор 9, источник опорного сигнала 10, насос il, расходомер 12, усилитель 3, селектор 14, генератор импульсов 15, счетчик импульсов.16, регистратор 17, механизм протяжки 18 ленты, блок питания 19 и реле времени 20. Газоанализатор работает.следующим образом. Свет от источника 1 проходит через поляризатор 2, выполненный в виде призмы Николя, из которой выходит линейно поляризованным, причем призма Николя расположена так, что направ ление поляризации составляет угол 45° с оптической осью индикаторной ленты. Линейно поляризованный свет после прохождения через ячейку с индикаторной лентой 3 становится зллиптически поляризованным. Пучок эллиптически поляризованного света устройст вом 4 разделяется на два потока,в ко торых свет поляризован во взаимно пе пендикулярных направленияхi Каждый и пучков воспринимается фотоэлементами 5 у преобразуется в электрический сигнал, который усиливается предусилителями б, а затем логарифмическими усилителями 7. На входе разностного усилителя 8 формируется сигнал, пропорциональный только углу oL наклона эллипса поляризации света. Действительно, пусть интенсивность света, падающего на. чувствительную ленту о Тогда после устройства 4 получается два пучка с.интенсивностями соответс твенно: 3.;: -3gCOS V o-sin. . После преобразования, усиления и логарифмирования на входе разностного усилителя 8 получаются .сигналы ,пк э епскк ао)+еп cos , o,,j,ienCiiK 3o), На выходе разностного усилителя 8 получают сигнал, ,-U.enoos -BnSiYA 4 e«- г 2tnciqг Sin где К - коэффициент поглощения чувствительной ленты К - коэффициент учитывающий свойство iфoтoэлeмeнтoв предусилителей 6 и усилителей 7 , Таким образом, сигнал на выходе разностного силиделя В не зависит от интенсивности Гисходного сигнала поглощающих свойств чувствительной ленты. Угол dl зависит от анизотроп ных свойств чувствительной ленты, к торые определяются количеством газо вой компоненты, вступившей в реакци с активным слоем чувствительной лен ты, т.е. угол et зависит от концентрации контролируемой газовой компоненты. Источник опорного сигнала 10 формирует постоянное напряжение, величина которого соответствует допустимой концентрации контролируемой газовой компоненты. Это напряжение в сумматоре 9 сравнивается с выходным сигналом усилителя 8. Выходное 1апряжение С5 мматора 9 управляет системой считывания и механизмом протяжкк 18. Насос 11 с постоянной скоростью прокачивает исследуемую газовую смесь через ячейку с чувствительной лентой 3. Количество газовой смеси, прошедшей через ячейку, измеряется расходомером 12, сигнал с которого поступает через усилитель 13 на один из входов селектора 14, Если ни один из этих сигналов не равен О, селектор открыт и через него на вход счетчика импульсов 16 поступают импульсы фиксируемой длительности, формируемые генератором импульсов 15. Когда сигнал на выходе становится равным О, селектор 14 закрывается, происходит считывание числа импульсов, пропорционального объему газовой смеси, прошедшей через ячейку, и срабатывает механизм протяжки 18. Регистратор 17 в этом случае может быть проградуирован в единицах объемной концентрации контролируемой газовой компоненты. .Блок питания 19 предназначен для питания всех узлов схемы. Включение схемы осуществляется с требуемой периодичностью реле времени20, Таким образом, процесс измерения полностью автоматизирован. В силу использованных поляризационных эффектов чувствительность устройства значительно выше, чем чувствительность известных устройств. Точность измерений не зависит от состояния поверхностного слоя чувствительной ленты и в меньшей степени зависит от электронных узлов схемы, так как регистрация осуществляется фактически по объему прокачи- ваемой газовой смеси за определенный промежуток времени. Формула изобретения Фотоколориметрический газоанализатор, содержащий расположенные последовательно источник света, ячейку с индикаторной лентой, связанную с механизмом протяжки ленты, фотоприемники и источник опорного сигнала, подсоединенные к схеме сравнения, о тличающийся тем, что, с целью по.вышения чувствительности, он снабжен поляризатором, установленным на входе в ячейку с индикаторной лентой, а на выходе из ячейки устгшовлено устройство для разделения светового

пучка на два потока, поляризованных во взаимно перпендикулярных направлениях.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

электротехнической промыиленности и приборостроения, М., 1961, с. 314.

НЕ

/