Измеритель концентрации газа
Изобретение относится к технике анализа газов и может быть использовано для определения концентрации искомого газа в газовой смеси. Устройство состоит из источника света, измерительного окна, датчиков наличия искомого газа в газовой смеси, причем каждый датчик содержит измерительные каналы, каждый из которых включает фильтр с полосой пропускаемых частот, совпадающей с полосой частот поглощения искомого газа, с жестко соединенным с ним фотодетектором, и опорные каналы, каждый из которых включает фильтр с полосой пропускаемых частот, не совпадающей с полосой частот поглощения искомого газа, с жестко соединенным с ним фотодетектором, а также коммутатор, АЦП и микропроцессор. Технический результат состоит в повышении надежности и точности путем отказа от использования механических вращающихся частей без усложнения конструкции в целом. 1 ил.
Изобретение относится к технике анализа газов и может быть использовано для определения концентрации искомого газа в газовой смеси.
Известен способ для измерения концентрации газа [1], устройство для реализации которого содержит источник излучения, измерительное окно, чувствительный к излучению двухканальный приемник, перед одним из каналов которого установлен фильтр с полосой пропускаемых частот, совпадающей с полосой частот поглощения газа, формирующий измерительный и эталонный сигналы, и вычислительную схему. Недостатком устройства является влияние неравномерности загрязнения измерительного окна на результат измерения концентрации газа.
Известно устройство для непрерывного измерения концентрации газа [2], содержащее источник излучения, измерительное окно, чувствительный к излучению приемник, перед которым установлены по меньшей мере два фильтра с различными диапазонами пропускания, формирующий измерительный и эталонный сигналы, и вычислительную схему. Недостатком устройства является влияние неравномерности загрязнения измерительного окна на результат измерения концентрации газа.
Наиболее близким по технической сущности является способ определения концентрации газов в газовой смеси и устройство для его осуществления [3], состоящее из источника света, излучающего свет в анализируемую газовую смесь, оптически связанных с ним измерительного окна и датчиков наличия искомого газа в газовой смеси, причем каждый датчик содержит измерительный канал, включающий фильтр с полосой пропускаемых частот, совпадающей с полосой частот поглощения искомого газа, с жестко соединенным с ним фотодетектором, и опорный канал, включающий фильтр с полосой пропускаемых частот, не совпадающей с полосой частот поглощения искомого газа, с жестко соединенным с ним вторым фотодетектором, а каналы датчика закреплены на насаженном на вал двигателя диске на угловом расстоянии друг от друга, равном 180°, последовательно соединенных коммутатора, входы которого соединены с выходами соответствующих фотодетекторов, АЦП и микропроцессора, порты входа-выхода которого соединены соответственно с датчиком угла поворота диска, с управляющим входом коммутатора и блоком управления двигателя. Недостатком устройства являются ограниченная надежность и точность ввиду наличия механических вращающихся частей.
Технический результат состоит в повышении надежности и точности путем отказа от использования механических вращающихся частей без усложнения конструкции в целом.
Технический результат обеспечивается тем, что в измеритель концентрации газов, состоящий из источника света, излучающего свет в анализируемую газовую смесь, оптически связанных с ним измерительного окна и датчиков наличия искомых газов в газовой смеси, причем каждый датчик содержит измерительный канал, включающий фильтр с полосой пропускаемых частот, совпадающей с полосой частот поглощения искомого газа, с жестко соединенным с ним фотодетектором, и опорный канал, включающий фильтр с полосой пропускаемых частот, не совпадающей с полосой частот поглощения искомого газа, с жестко соединенным с ним вторым фотодетектором, а также последовательно соединенные коммутатор, входы которого соединены с выходами соответствующих фотодетекторов, АЦП и микропроцессор, порт выхода которого соединен с управляющим входом коммутатора, введены в каждый датчик дополнительно другой измерительный и другой опорный каналы, причем фильтры всех четырех каналов жестко соединены с измерительным окном и расположены на плоскости измерительного окна один возле другого на одной линии в последовательности: измерительный канал, опорный канал, второй измерительный канал, второй опорный канал, с возможностью регулирования при настройке расстояния между фильтрами вторых измерительного и опорного каналов, коммутатор выполнен с дополнительными входами, которые соединены с соответствующими выходами фотодетекторов введенных каналов, а введенный другой порт выхода микропроцессора соединен с управляющим входом источника света.
Измеритель концентрации газов состоит из источника 1 света, излучающего свет в анализируемую газовую смесь 2, оптически связанных с ним измерительного окна 3 и датчиков 4 наличия искомого газа в газовой смеси, причем каждый датчик 4 содержит измерительные каналы 4.1 и 4.4, каждый из которых включает фильтр с полосой пропускаемых частот, совпадающей с полосой частот поглощения искомого газа, с жестко соединенным с ним фотодетектором, и опорные каналы 4.2 и 4.3, каждый из которых включает фильтр с полосой пропускаемых частот, не совпадающей с полосой частот поглощения искомого газа, с жестко соединенным с ним фотодетектором, а также коммутатор 5, АЦП 6 и микропроцессор 7.
Измеритель концентрации газов работает следующим образом. Свет от источника 1 света, проходя анализируемую газовую смесь 2 и неравномерно загрязненное (или запотевшее) измерительное окно 3, воздействует на измерительные и опорные каналы датчиков 4 с неравномерной интенсивностью, поэтому для исключения влияния этой неравномерности сигналы с выходов каналов 4.1-4.4 каждого датчика 4 циклически коммутируются под управлением микропроцессора 7 коммутатором 5 на вход АЦП 6 в последовательности 4.1, 4.3 и 4.4, 4.2 (что функционально аналогично взаимной механической замене пространственного положения измерительного и опорного каналов в конструкции прототипа). Полученные данные с выхода АЦП 6 используются для вычислений концентрации искомых газов посредством микропроцессора 7 по методу Бэра. При изменении степени загрязнения измерительного окна 3 уровень сигналов на выходах датчиков 4 изменяется, поэтому интенсивность источника 1 света соответственно регулируется по управляющему сигналу, поступающему с другого порта выхода микропроцессора 7.
Измеритель концентрации газов может быть выполнен из типовых модулей и на доступной элементной базе. Конструктивное выполнение ряда блоков может совпадать или включать конструкции того же функционального назначения прототипа и аналогов. Например, блоки 1, 3, 5, 6, 7 (с программным обеспечением) и каналы 4.1 (4.4) и 4.2 (4.3) могут совпадать по конструкции с блоками 1, 4, 15 (с дополнительными входами), 17, 18 (с программным обеспечением) и каналами 6, 7 и 9, 10 прототипа. Конструкции остальных элементов и дополнительное программное обеспечение определяется их функциональным назначением и известно либо очевидно из уровня техники в применяемых временном и частотном диапазонах.
Литература
1. Патент №3238179 (DE). Устройство для непрерывного измерения концентрации газа. /R.Heinisch и др. 1984.
2. Патент №3512861 (DE). Устройство для непрерывного измерения концентрации газа. / Dr.Thiedig. 1986.
3. Патент №2075066 (RU). Способ определения концентрации газов в газовой смеси и устройство для его осуществления. /Р.А.Ахмеджанов и др.//БИ №7. 1997.
Измеритель концентрации газов, состоящий из источника света, излучающего свет в анализируемую газовую смесь, оптически связанных с ним измерительного окна и датчиков наличия искомых газов в газовой смеси, причем каждый датчик содержит измерительный канал, включающий фильтр с полосой пропускаемых частот, совпадающей с полосой частот поглощения искомого газа, с жестко соединенным с ним фотодетектором, и опорный канал, включающий фильтр с полосой пропускаемых частот, не совпадающей с полосой частот поглощения искомого газа, с жестко соединенным с ним вторым фотодетектором, а также последовательно соединенные коммутатор, входы которого соединены с выходами соответствующих фотодетекторов, АЦП и микропроцессор, порт выхода которого соединен с управляющим входом коммутатора, отличающийся тем, что в нем введены в каждый датчик дополнительно другой измерительный и другой опорный каналы, причем фильтры всех четырех каналов жестко соединены с измерительным окном и расположены на плоскости измерительного окна один возле другого на одной линии в последовательности: измерительный канал, опорный канал, второй измерительный канал, второй опорный канал с возможностью регулирования при настройке расстояния между фильтрами вторых измерительного и опорного каналов, коммутатор выполнен с дополнительными входами, которые соединены с соответствующими выходами фотодетекторов введенных каналов, а введенный другой порт выхода микропроцессора соединен с управляющим входом источника света.
