Автоматический газоанализатор

 

АВТОМАТИЧЕСКИЙ ГАЗОАНАЛИЗАТОР , содержащий оптически связанные источник излучения, обтюратор, газовую кювету и приемник излучения, герметичные газовые калибраторы, вьтолненные с возможностью периодического ввода в оптический канал газоанализатора , и схему обработки и регистрации сигнала, включающую предварительный усилитель, вход которого связан с выходом приемника излучения, с выход - с первым входом схемы автоматической калибровки, второй вход которой связан с выходом блока опорных сигналов калибровки, выходное устройство , связанное с выходом схемы автоматической калибровки, и схему отключения газоанализатора, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности калибровки за счет контроля герметичности газовых калибраторов в условиях эксплуатации газоанализатора, схема обработки и регистрации сигнала дополнительно содержит блок опорных сигналовм ,выполненный с возможностью формирования опорных сигналов U°°, отличанмцихся от опорных сигналов калибровки и на величину &U, удовлетQ воряющую соотношению U/U 5 гЗ, (Л где и - сигнал, определяющий класс точности газоанализатора, и схему сравнения, при этом выход дополнительного блока опорных сигналов связан с одним из входов схемы сравнения,другой вход которой связан с другим выходом схемы автоматической калибровки , а выход - со схемой отключения газоанализатора.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (ll) (50 4 G 01 N 21/61

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlG ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 3548648/24-25 (22) 07.02.83 (46) 30.06.89. Бюл. № 24 (71) Киевское научно-производственное объединение "Аналитприбор" (72) Б.И.Буряк, Ю.П.Коваль и T.П.Кудинова

{53) 535.27(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 793101, кл. G 01 N 21/31, 1979.

Патент США № 3211913,кл.250-43.5, опублик . 1965. (54) (57) АВТОМАТИЧЕСКИЙ ГАЗОАНАЛИЗАТОР содержащий оптически связанные источник излучения, обтюратор, газовую кювету и приемник излучения„ герметичные газовые калибраторы, выполненные с возможностью периодического ввода в оптический канал газоанализатора, и схему обработки и регистрации сигнала, включающую предварительный усилитель, вход которого связан с выходом приемника излучения, с выход — с первым входом схемы автоматической калибровки, второй вход коИзобретение относится к технике аналитического приборостроения и может быть использовано для анализа газов в химической, металлургической и других отраслях промьппленности.

Известен оптический газоанализатор, в котором для калибровки шкалы прибора использованы два газовых калибратора, соединенные между собой торой связан с выходом блока опорных сигналов калибровки, выходное уст— ройство, связанное с выходом схемы автоматической калибровки, и схему отключения гаэоанализатора, о т личающийся тем,что,с целью повышения точности калибровки за счет контроля герметичности газовых калибраторов в условиях эксплуатации газоанализатора, схема обработки и регистрации сигнала дополнительно содержит блок опорных сигналовм,выполненный с возможностью формирования опорных сигналов U отоо личающихся от опорных сигналов каоо либровки U на величину ьП, удовлетворяющую соотношению р U/ц 1:3, где U — сигнал, определяющий класс точности газоанализатора, и схему сравнения, при этом выход дополнительного блока опорных сигналов связан с одним иэ входов схемы сравнения,другой вход которой связан с другим выходом схемы автоматической калибровки, а выход — со схемой отключения газоанализатора. и с газонаполненным приемником излучения (лучеприемником), которые позволяют провести проверку правильности показаний гаэоаналиэатора (нахождение его в присвоенном классе точности). при любой градуировочной характеристике газоанализатора, а также проконтролировать герметичность газонаполненного приемника излучения.

3 1160821

Основным недостатком газоанализатора является отсутствие воэможности контроля герметичности самих газовых калибраторов.

Наиболее близким по технической сущности является автоматический газоанализатор, содержащий оптически св я э анные ис точ ник и злуч ения, о б тюр атор, газовую кювету и приемник излучения, герметичные газовые калибраторы, выполненные с возможностью периодического ввода в оптический канал газоанализатора, и схему обработки и регистрации сигнала, включаю- 15 щую предварительный усилитель, вход которого связан с выходом приемника излучения,. а выход — с первым входом схемы автоматической калибровки, второй вход которой связан с выхо- 20 дом блока опорных сигналов калибров— ки, выходное устройство, связанное с выходом схемы автоматической калибровки, и схему отключения газоанализатора.

Основным недостатком известного устройства является отсутствие контроля герметичности газовых калибраторов, а также наличие подвижных электромеханических элементов в схе- 30 ме обработки сигнала.

Цель изобретения — повышение точности калибровки эа счет контроля герметичности газовых калибраторов в условиях эксплуатации гаэоаналиэатора.

Поставленная цель достигается тем, что автоматический газоанализатор, содержащий оптически связан- щ ные источник излучения, об тюра тор, газовую кювету и приемник излучения, герметичные газовые калибраторы, выполненные с -возможностью периодического ввода в огтический канал газоанализатора, и схему обработки и регистрации сигнала, включающую предварительный усилитель, вход которой связан с выходом приемника излучения, а выход — с первым входом схемы ав50 томатической калибровки, второй вход которой связан с выходом блока опорных сигналов калибровки, выходное устройство, связанное с выходом схемы автоматической калибровки, и схему отключения гаэоаналиэатора, схема обработки и регистрации сигнала дополнительно содержит блок опорных сигналов, выполненный с возможностью формирования опорных сигналов UÔ", отличающихся от опорных сигналов.као либровки U на величину ЬБ, удовлетворяющую соотношению sU/Б 1:3, где U» — сигнал, определяющий класс точности газоаналиэатора, и схему сравнения; при этом выход дополнительного блока опорных сигналов связан с одним из входов схемы сравнения, другой вход которой связан с другим выходом схемы автоматической калибровки, а выход — со схемой отключения газоанализатора, На фиг,1 представлена схема автоматического газоаналиэатора; на фиг,2 — поворотный круг с герметичными калибраторами (вид сверху) .

Автоматический газоанализатор содержит источник 1 излу; ения, обтюратор 2 с интерференционными фильтрами, поворотный круг с калибраторами 3-5, газовую кювету 6, фокусирую- . щую линзу 7, приемник 8 излучения.

Калибраторы 3-5 представляют собой оптические абсорбционные герметичные камеры, периодически вводимые в оптический канал газоаналиэатора.

Калибратор 3 нуля заполняется воздухом при сборке и служит в режиме рабочего измерения для компенсации ослабления потока излучения окошками газовых калибраторов. Газовые калибраторы 4 и 5 заполняются эталонными газовыми смесями, содержащими определенное количество анализируемого компонента, и предназначается для получения двух калибровочных отметок на шкале газоанализатора. Газовые калибраторы 4 и 5 не соединены между собой, так что разгерметизация одного иэ них не влияет на правильность показаний другого. Для получения двух калибровочных отметок оптические толщины газовых калибраторов 4 и 5 должны быть различными. Поэтому газовые калибраторы 4 и 5 должны иметь различные геометрические толщины или за/ полняются газовыми смесями, содержащими различное количество анализируемого компонента. Желательно оптическую толщину газовых калибраторов выбрать так, чтобы калибровочные отметки располагались на значительном (порядка 1/2 шкалы) расстоянии друг от друга или на различных диапазонах измерения, если газоанализатор имеет несколько диапазонов измерения.

1160821 6 ности газоанализатора, было не (>oт- лее 1:3. Процесс автоматической калибровки выполнен правильно, если

5 скорректированный сигнал калибровки U< соответствуют опорному сигналу U т. е. сигнал U," не выходит из эоны допустимых для опорного сигнала U значений и выполняется нераl

10 венство (U, = U, — дU",)» U,((П,= ц„+ ЬU,) (2) Автоматический газоанализатор содержит также схему обработки и регис рации сигнала, включающую предварительный усилитель 9, блок 10 опорных сигналов калибровки, схему 11 автома тической калибровки, выходное устройство 12, дополнительный блок 13 опорных сигналов, схему 14 сравнения и схему 15 отключения газоанализатора.

Проверка правильности показаний газоанализатора с помощью газовых калибраторов и контроль их герметичности в условиях эксплуатации газо- 15 анализатора проводятся следующим образом. После корректировки нуля газоаналиэатора с помощью калибратора нуля 3 в оптический канал газоанализатора вводится газовый калиб- 20 ратор 4. Соответствующий ему сигнал калибровки U, поступает с предварительного усилителя 9 в схему 11 автоматической калибровки, где сравнивается с опорным сигналом калибровки 25

U, поступившим из блока 10 опорных сигналов калибровки. В случае разбаланса (U<Ф U ) схема ll автоматической калибровки корректирует и подает к откорректированный сигнал U â выход- 30 ное устройство 12 и в схему 14 сравнения. В схеме 14 сравнения откорк ректированный сигнал U сравнивается

Ж с опорным сигналом U для калибрато-. ! ра 4, поступившим из дополнительного блока 13 опорных сигналов, отличающегося от опорного сигнала калибровки U„ на сигнал, соотношение которого с сигналом, определяющим класс точности газоанализатора, не более 40

1:3. Опорный сигнал о где дБ, — сигнал, соотношение которого с сигналом, определяющим класс точности газо- 45 анализатора, не более 1:3.

По сути сигнал д U, определяет доо пустимый разбаланс опорного сигнала калибровки Ul для калибратора 4, т.е. погрешность, с которой может быть проведена калибровка. Так как,согласно ГОСТ 20220-74, соотношение погрешности поверочного средства с основной погрешностью газоаналиэатора (классом точнооти) должно быть не более 1:3, то сигнал ЬБ, выбирао ется таким, чтобы соотношение его с сигналом, определяющим класс точ1

К

В случае, когда сигнал U вышел из зоны допустимых для опорного сигнала U значений в сторону больших

1 значений, т,е. выполняется неравенство

U, )(U„= U, + 6U, ), (3) где обозначения аналогичны формуле (2), или в сторону меньших значений, т.е. выполняется неравенство

U (U =П, -ЬП,) (4) где обозначения аналогичны формуле (2), в схему отключения гаэоанализатора 13 поступает соответствующий сигнал разбаланса, который отключает гаэоанализатор. Когда процесс автоматической калибровки по газовому калибратору 4 выполнен, и газоанализатор работоспособен, в оптический канал газоанализатора вводится газовый калибратор 5. Сигнал U от газового калибратора 5 не корректируется схемой ll автоматической калибровки, а проходит через схему автоматической калибровки в схему 14 сравнения, где он сравнивается с опорным сигналом У, поступившим из дополнительоо ного блока 13 опорных сигналов.

Опорный сигнал

Па 11а Па ° (5) о где Ц вЂ” опорный сигнал калибровки для газового калибратора 5; о

b Uä — сигнал, соотношение которого с сигналом, определяющим класс точности газоаналиэатора, не более 1:3.

Сигналы dU и Ь Uä равны друг другу, если калибровочные отметки У и U расположены на одном и том же

4. диапазоне измерения. Если калибровочные отметки U,.è 11 расположены на разных диапазонах измерения газоанализатора или диапазонах, имеющих различные классы точности, сигналы АБ„HhUz не pBBHbl друг другу.

1160821

Если сигнал Uz соответствует опорному сигналу U т.е ° сигнал U2 не выходит из зоны допустимых для сигна" ла значений и выполняется неравенст5 во

01 0 ) (1, о (6) то градуировочная характеристика газоанализатора не изменилась. Он нахо-10 дится в присвоенном ему классе точносм ти, а газовые калибраторы герметичны.

В случае, когда сигнал U, вьппел из эоны допустимых для опорного сигнала U значений, в схему отключения l5 газоанализатора 15 поступает соответствующий сигнал раэбаланса, который отключает r àçoàíàëèçàòoð. При этом, если сигнал U2 вышел из зоны допустимых для опорного сигнала U зна- 2О чений в сторону больших значений 4 (2. 2 где обозначения аналогичны формуле (6), то нарушена герметичность газового калибратора 4. 25

Если сигнал U вышел из зоны до2. оо пустимых для опорного сигнала Uz значений в сторону меньших значений . U, C {U," = U, — q U ), (8) где обозначения аналогичны форму- Э0 ле (б), то нарушена герметичность газового калибратора 5, Такая индикация негерметичности газовых калибраторов основана на том, что разность показаний газовых калибраторов при неизменной градуировочной характеристике газоанализатора должна оставаться постоянной. Если нарушена герметичность газового калибратора 4, то соответствующий ему сигнал калибровки U уменьшится, а схема автоматической калибровки, пытаясь сохранить равенство сигнала калибровки U„ опорному сигналу калибровки U завысит вьппе требуемого коэффициент усиления сигналов, что приведет к кажущемуся увеличению сигнала U2 от калибратора 3.

Если при этом сигнал U выйдет за зону допустимых значений em onopоо ного сигнала U согласно формуле (7), разгерметизация газового калибратора 4 стала значительной, пользоваться им нельзя (на табло газоаналиэатора зажигается индикатор негерметичности газового калибратора 4), Если газовый калибратор 4 герметичен, процедура калибровки не внесет искажений в коэффициент усиления сигналов, а следовательно, не внесет изменения в сигнал U от газового калибратора 5. В этом случае сигнал

U < может измениться только в сторону меньших значений при нарушении герметичности самого газового калибратора 5, Если при этом сигнал Б выйдет за зону допустимых значений его опор00 ного сигнала П согласно формуле (8), то разгерметизация газового калибратора 5 стала значительной, пользоваться им нельзя (на табло зажигается индикатор негерметичности газового калибратора 5).

Эффективность использования изобретения заключается в повышении точности калибровки, в обеспечении достоверности показаний газоанализатора, так как в нем осуществлен автоматический в условиях эксплуатации газоанализатора контроль герметичности несоединенных между собой газовых калибраторов, с помощью которых осуществляется систематический (с любой заданной периодичностью) контроль правильности показаний газо анализатора в условиях эксплуатации без применения поверочных газовых смесей в баллонах под давлением,что дополнительно уменьшает стоимость и повьппает технику безопасности проведения поверочных работ, 1160821

1160821

Редактор Л.Письман Техред >.Ходанич Корректор С.Шекмар

Подписное

Тираж 788

3аказ ч727

ВННН11Н Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-ÇS, Раушская наб., д. ч/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Автоматический газоанализатор Автоматический газоанализатор Автоматический газоанализатор Автоматический газоанализатор Автоматический газоанализатор Автоматический газоанализатор 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для определения концентрации газов, например, ряд газообразных углеводородов CnH2n+2, окись и двуокись углерода и т.д., и может быть использовано для измерения концентрации газов в атмосфере, производственных помещениях, производственных процессах, и т.д

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для измерения содержания и определения пространственного распределения различных газов в атмосфере

Изобретение относится к области спектроскопии и может быть использовано для определения концентрации газа оптическим методом

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для сигнализации и предупреждения пожаровзрывоопасной ситуации в различных емкостях летательных и космических аппаратов

Изобретение относится к анализу материалов путем выделения из них газа с помощью нагрева, в частности для определения содержания водорода в металлах

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано для селективного контроля газов

Изобретение относится к дистанционным методам диагностики (экологическому мониторингу) и может быть использовано для обнаружения и измерения концентрации опасных газов в местах аварийного или несанкционированного их появления

Изобретение относится к измерительной технике для диагностики атмосферы, в частности для определения концентрации газов

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к устройствам для определения концентраций составляющих многокомпонентных газов
Наверх