Анализатор для абсорбционного анализа многокомпонентных смесей газов или жидкостей Советский патент 1955 года по МПК G01J3/427 

Абсорбционный оптический метод анализа газов или жидкостей, основанный на поглощении газом или жидкостью радиации, очень часто усложняется, а иногда становится практически невозможным вследствие того, что в анализируемой смеси, наряду с анализируемым компонентом, имеются также другие комно-, ненты, поглощающие радиацию.

Для уменьшения погрешности, обусловленной изменением концентрации мещающих компонентов, поглощающих радиацию, используют избирательный источник радиации, сильно излучающий ее на тех участках спектра, на которых имеются полосы поглопдения анализируемого компонента, и слабо излучающий,- на остальных участках спектра, в том числе и на тех его участках, на которых находятся полосы поглощения мещающих компонентов.

Для той же цели можно применять «ак оптические фильтры, устанавливаемые по пути потока радиации и поглощающие радиацию на тех участках спектра, на которых находятся полосы поглощения мещающих компонентов, так и избирательный приемник радиации, сильно реагирующий на радиацию тех участков спектра, где находятся полосы поглощения анализируемого компонеита, и слабо реагирующий на радиацию тех зчастков спектра, где находятся полосы поглощения мещающих компонентов.

В некоторых практических случаях невозможно полученне такого потока радиации, в котором практически полностью отсутствовала бы радиация на тех участках спектра, где находятся полосы поглощения мещающих компонентов (даже при применении оптических фильтров). Невозможно также использование избирательного приемника радиации, практически не реагирующего на радиацию тех участков спектра, на которых имеются полосы поглощений мещающих компонентов. Таким образом, не всегда возможно обычными методами создать такой анализатор, чувствительность которого к изменению концентрации мещающих компонентов была бы практически равна нулю при отличной от нуля чувствительности к изменению концентрации анализируемого компонента. Предлагаемый анализатор с двумя потоками радиации, проходящей через анализируемую многокомпонентную смесь и поглощаемой анализируемым компонентом, уменьшает или устраняет погрешность анализа, обусловленную нзмененпем концентрации менгаюншх компонентов.

В предлагаемом анализаторе при анализе многокомпонентной смеси газов или жидкостей радиация двумя потоками (два плеча анализатора) проходит через слой анализируемой смеси, находящейся в рабочей камере или в двз рабочих камерах поставленных но пути потоков радиации, и попадает в приемники радиации. Чувствительность обоих плеч анализатора к изменению «оицентрации мешаюших компонентов делают одинаковой, а чзвствительность обоих плеч к изменению концентрации анализируемого компонента - разной. Тогда при изменении концентрации мешающих компонентов в анализируемой смеои показания прибора не будут изменяться, так как поглощение радиации в одном плече будет компенсироваться поглощением радиации в другом. При изменении же концентрации анализируемого компонента показания прибора изменятся. Чзвствительность такого анализатора к анализирземому ко.мпонентз равна абсолютномз значению разностн чувствительностей плеч анализатора.

Одинаковойчувствительности

обоих плеч к изменению концентрации мешающих компонентов достигнзть применением оптических фильтров, не псглощающих полностью радиацию на участках спектра, соответствзюших полосам по1-лощепия 1мешающих компонентов, в отличие от обычных оптических фильтров, которые должны практически полностью поглощать радиацию на тех участках спектра, на которых находятся полосы поглощения мешающих компонентов.

Вариантов осуществления может быть несколько, причем в некоторых из них могут использоваться оптические фильтры Б сочетании с обычными методами изменения относительной чувствительности плеч анализатора: применение заслонки, не пропускающей радиации, изменение чувствительности одного из приемников радиации, изменение интенсивности излучения одного из излучателей (при использовании двух излучателей) и т. д.

В случае, если в анализируемой смеси, кро.ме анализируемого компонента, присзтствует только один компонент, поглощающий радиацию, то можно, например, воспользоваться простейшим вариантом, который заключается в следующем.

На пути одного из потоков радиации ставится оптический фильтр, неодинаково пропускающий радиацию на полосах поглощения анализируемого и мешающего ко.мпонентов, а на пути другого потока-заслонка. Степень экранирования потока радиации заслонкой подбирается такой, при которой чувствительность обоих плеч к изменению концентрации мещающего компоиента была бы одинаковой.

Компенсацию нзля прибора (нулевых показаний) можно осуществлять -как в электрической цепи газоанализатора (например, нулевым реохордом в случае использования мостиковой схемы приемника анализатора), так и оптическим путем, т. е. подбором оптического фильтра, пропускающего одинаково интегральный ноток радиации и радиацию на тех участках спектра, на которых находятся полосы поглощения мешающего ко.мпонента.

В некоторых случаях такого же результата можно достигнуть, подобрав соответствуюшую толщину фильтра. Так, нанример в оптикоакустическом газоанализаторе на метан погрешность от изменения кон н,ентрации двуокиси углерода от О до 100% равна при толщине оптического (кварцевого) фильтра около 1,8 мм в приборе с рабочими камерами цлиной 30 мм и микрофонной камерой, заполненной 6% метана и 94% азота. При этом для установления пуля прибора применяется оптическая заслонка в одном ия плеч газоанализатора.

Если в анализируемой смеси присутствует несколько мещающих компонентов, то можно использовать составные (сложные) оптические фильтры, состоящие из нескольких обычных фильтров с различными спектра чькыми характеристиками пропускания.

При использовании предлагаемого способа возможна замена твердыми оптическими фильтрами газовых оптических фильтров, применяемых, например, в инфракрасных газоана. изаторах и имеющих серьезные недостатки, как необходимость тш.ательпой герметизации камер или неудобства конструктивного порядка.

Одинаковую чувствительность обоих плеч к изменению концентрании мешаюндих компонентов также можно получить, применяя источники радиации, отличаюпдаеся .спектральными характеристиками излучения, itanpHMCp, с разной температурой излучающих поверхностей накаленных тел, служащих источниками инфракрасной радиации, и т. д., причем иногда в сочетании с обычными способами изменения чувствительности плеч анализатора.

Для этой же цели можно применять приемники радиации с различными снектральными характеристиками чувствительности, а в некоторых случаях в сочетании с обычными способами выравнивания чувствительности плеч анализатора.

Предмет изобретения

1.Анализатор для абсорбционного анализа многокомпонентных смесей газов или жидкостей с двумя потоками радиации, проходящей через анализируемую смесь н поглощаемой анализируемым компонентом, о т л и чаю щ и и с я тем, что, с целью уменьщення погрешности анализа от изменения ионцентрации мешаюп1,их компонентов, чувствительность обоих плеч анализатора к изменениям ;концентрации1 компоне1 тов 13 смеси выполняют одинаковой для мещающих компонентов и разной для анализируемого компонента.

2.Форл1а выполнения анализатора по п. 1, о т л и ч а ю щ а я с я, тем, что для получения одинаковой чувствительности; обоих плеч анализатора к изменению концентрации метающих компонентов применяют оптические фильтры или используют ИСТОЧНИКИ ради1аци И-| с различными спектральными характеристиками излучения, или приемники радиации с различными спектральными характеристиками чувствительности.