Инфракрасный газоанализатор

Авторы патента:

G01N21/61 - бездисперсные газоанализаторы

Владельцы патента RU 2523741:

Кулемин Андрей Владимирович (RU)
Лосицкий Иван Трофимович (RU)
Буртаков Яков Григорьевич (RU)

Изобретение относится к аналитической технике и может быть использовано для анализа состава отработавших газов маломерных судов и других плавучих средств с двигателями внутреннего сгорания с отбором пробы из выхлопной трубы, направленной в воду. Газоанализатор состоит из измерительной системы, содержащей инфракрасный излучатель, кювету, приемники инфракрасного излучения, газозаборное приспособление, фильтры от пыли и сажи и побудитель расхода. При этом газоанализатор дополнительно содержит пневматическую систему, имеющую влагоотделитель, содержащий датчики уровня воды, и пневматический клапан с электроуправлением. Влагоотделитель установлен с возможностью взаимодействия с побудителем расхода, а один из датчиков уровня воды - с пневматическим клапаном с электроуправлением для предотвращения поступления забортной воды в измерительную систему газоанализатора. Изобретение позволяет повысить надежность измерений. 2 ил.

Известен инфракрасный газоанализатор, который содержит источник излучения, от которого световой пучок попадает в интегрирующую полость сферы, где и взаимодействует с анализируемым газом, при этом показания приемника излучения в зависимости от концентрации исследуемой газовой среды будут изменяться. Для многократного прохождения потока излучения в газовой среде оптический вход и выход выполнены несоосными, а также не проходящими через центр сферы. Инфракрасный светофильтр служит для формирования области спектра, в которой наиболее чувствителен приемник излучения (Патент № 2022249, кл. G01N 21/61, опубл. 30.10.1994).

Наиболее близким по технической сути и достигаемому техническому результату является инфракрасный газоанализатор, включающий измерительную систему, содержащую инфракрасный излучатель, кювету, приемники инфракрасного излучения, газозаборное приспособление, фильтры от пыли и сажи, побудитель расхода (Патент № 2069348, кл. G01N 21/35, опубл. 1995).

Описанные выше газоанализаторы с успехом применяются при измерении вредных компонентов отработавших газов автомобилей и других средств с двигателями внутреннего сгорания.

Однако существующие газоанализаторы имеют существенный недостаток, заключающийся в том, что попадание воды в измерительный блок газоанализатора приводит к его неработоспособности и необходимости срочного ремонта. Такой недостаток может проявиться при контроле отработавших газов двигателями маломерных судов и других плавучих средств с двигателями внутреннего сгорания, с отбором пробы из выхлопной трубы, направленной в воду.

Задачей изобретения является создание газоанализатора, позволяющего избежать попадание забортной воды внутрь измерительного блока газоанализатора и обеспечить, тем самым, работоспособность и надежность газоанализатора.

Техническим результатом от использования изобретения является обеспечение устойчивой работоспособности газоанализаторов, предназначенных для измерения концентрации компонентов газовой смеси, отбираемой из выхлопной трубы, направленной в воду.

Указанный технический результат достигается тем, что инфракрасный газоанализатор, состоящий из измерительной системы, содержащей инфракрасный излучатель, кювету, приемники инфракрасного излучения, газозаборное приспособление, фильтры от пыли и сажи и побудитель расхода, согласно изобретению дополнительно содержит пневматическую систему, имеющую влагоотделитель, содержащий датчики уровня воды, и пневматический клапан с электроуправлением, при этом влагоотделитель установлен с возможностью взаимодействия с побудителем расхода, а один из датчиков уровня воды - с пневматическим клапаном с электроуправлением для предотвращения поступления забортной воды в измерительную систему газоанализатора.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена общая схема инфракрасного газоанализатора, на фиг.2 - схема влагоотделителя с одним из возможных вариантов датчиков уровня воды - электродными датчиками.

Газоанализатор включает измерительную систему, содержащую инфракрасный излучатель 1, кювету 2, приемники 3 инфракрасного излучения с интерференционными фильтрами, размещенными перед приемниками, электрохимический датчик 4 кислорода и электрохимический датчик 5 оксидов азота, пневматическую систему, включающую газозаборное устройство с фильтром 6, фильтром 7 тонкой очистки, побудитель расхода 8 с насосами 9 и 10, пневматический клапан 11 с электроуправлением, влагоотделитель 12 с датчиками уровня 13 и 14, которые могут быть электродными, поплавковыми и любого другого типа из существующих, измерительное устройство 15 и входной газовый канал 16.

Газоанализатор может быть 2-компонентным (измеряет CO и сумму углеводородов CH), 4-компонентным (к измерению CO и CH добавляется измерение углекислого газа CO₂ и кислорода) и пятикомпонентным (добавляется измерение окислов азота NOx). B данном случае рассматривается 5-компонентный газоанализатор.

Анализатор вредных выбросов работает следующим образом: излучение от инфракрасного излучателя 1 проходит кювету 2, проходит через интерференционные фильтры и приемники инфракрасного излучения 3, в котором энергия излучения преобразуется в электрический сигнал. При отсутствии в смеси анализируемых компонентов измерительное устройство 15 показывает ноль. При появлении в измерительной системе анализируемых компонентов измерительное устройство 15 показывает значение концентрации оксида углерода, углеводородов, диоксида углерода, пропорциональное поглощенной в кювете 2 энергии излучения, электрохимические датчик 4 кислорода и датчик 5 оксидов азота выдадут сигналы, пропорциональные концентрации кислорода и оксидов азота.

Анализируемый газ прокачивается насосами 9 и 10 побудителя расхода 8 через фильтр 6 газозаборного приспособления, поступает во влагоотделитель 12, где происходит отделение забортной воды от газа. Забортная вода автоматически удаляется. После удаления воды анализируемый газ очищается от сажи фильтром 7 тонкой очистки, проходит через кювету 2, датчик 4 кислорода, датчик 5 оксида азота и удаляется из прибора. При поступлении в газозаборное приспособление воды происходит быстрое заполнение влагоотделителя 12 этой водой.

При заполнении влагоотделителя до уровня электродного датчика уровня 14 включается пневматический клапан 11 с электроуправлением, при этом измерительный канал отсекается от входного газового канала 16 до тех пор, пока уровень воды во влагоотделителе 12 не упадет ниже этого уровня. Вытеснение воды из газоанализатора осуществляется воздухом, подаваемым побудителем расхода 8. В кювету 2 и датчики 4 и 5 вода не поступает.

Таким образом, описанная выше конструкция инфракрасного газоанализатора позволяет повысить надежность измерений вредных выбросов двигателей маломерных судов и других плавучих средств с двигателями внутреннего сгорания, находящихся на воде.

Инфракрасный газоанализатор, состоящий из измерительной системы, содержащей инфракрасный излучатель, кювету, приемники инфракрасного излучения, газозаборное приспособление, фильтры от пыли и сажи и побудитель расхода, отличающийся тем, что газоанализатор дополнительно содержит пневматическую систему, имеющую влагоотделитель, содержащий датчики уровня воды, и пневматический клапан с электроуправлением, при этом влагоотделитель установлен с возможностью взаимодействия с побудителем расхода, а один из датчиков уровня воды - с пневматическим клапаном с электроуправлением для предотвращения поступления забортной воды в измерительную систему газоанализатора.

Изобретение относится к способу измерения содержания газов в атмосферном воздухе с использованием спектров рассеянного солнечного излучения. .

Способ определения загрязнения атмосферы мегаполисов вредными газами // 2460059

Изобретение относится к экологии, а именно к дистанционным методам мониторинга природных сред и санитарно-эпидемиологическому контролю промышленных регионов. .

Способ определения концентраций газовых компонентов слоя атмосферы на границе с гидросферой // 2438115

Изобретение относится к определению газовых компонентов слоя атмосферы путем измерения гидрометеорологических параметров на границе атмосфера - гидросфера и может быть использовано при исследовании процессов взаимодействия атмосфера - океан.

Способ дистанционного измерения концентрации газов в атмосферном воздухе // 2431131

Изобретение относится к оптическим способам контроля газового состава атмосферного воздуха. .

Способ измерения концентрации газов в атмосферном воздухе // 2425358

Изобретение относится к дистанционному контролю состава атмосферного воздуха, в частности к измерениям концентрации газов в атмосферном воздухе посредством измерения спектров их поглощения в рассеянном солнечном излучении.

Оптический абсорбционный газоанализатор // 2421709

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для количественного определения концентрации отдельных компонентов в многокомпонентных газовых смесях.

Способ комплексного контроля людей на пунктах пропуска // 2396537

Изобретение относится к области комплексного контроля людей на пунктах пропуска. .

Способ одновременного определения концентрации молекул со и co2 в газообразной среде и устройство для одновременного определения концентрации молекул со и co2 в газообразной среде // 2384836

Изобретение относится к области лазерной спектроскопии и спектрального анализа и может быть использовано для одновременной диагностики абсолютного и относительного содержания окислов углерода CO и CO2 в газообразной среде, для мониторинга содержания окислов углерода СО и CO2 например, в выдыхаемом воздухе, в атмосфере, в частности для биомедицинской диагностики.

Источник бигармонической накачки к устройству для определения водорода // 2374630

Изобретение относится к анализу материалов, в частности к определению содержания водорода. .

Акустооптический индикатор критических концентраций опасных газов // 2335761

Изобретение относится к устройствам для обнаружения критических концентраций опасных промышленных газов. .

Газоанализатор // 2528129

Изобретение относится к области метрологии и может быть использовано для определения концентрации газообразных веществ. Газоанализатор содержит излучающий диод, выполненный из двух p-n переходов, размещенных в едином корпусе и приемник излучения, расположенные в кювете, разделенной прозрачной для излучения перегородкой из сапфирового стекла на два отсека. Один отсек предназначен для исследуемой газовой смеси, а во втором расположены источник и приемник излучения. При этом торцовые стенки кюветы выполнены в виде сферических зеркал, а к выходу приемника излучения подключена схема измерения, содержащая усилитель, вход которого связан с выходом приемника излучения, а выход - с входом резонансного усилителя, синхронные детекторы, входы которых связаны с выходами резонансного усилителя, а управляющие входы - с третьим выходом блока питания источника излучения, первые два выхода которого, связаны с источником излучения, а также регистрирующий прибор. Также схема содержит два блока памяти, аналоговый делитель напряжения, логарифмирующий усилитель. Блоки памяти подключены к входам аналогового делителя напряжения и выходам синхронных детекторов соответственно, а выход делителя связан с входом логарифмирующего усилителя, выход которого подключен к входу регистрирующего прибора. Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения. 1 ил.

Лидар дифференциального поглощения на мобильном носителе // 2567469

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для дистанционного зондирования примесей в атмосфере. Устройство включает лазерный излучатель, рандомизатор фазы лазерного излучения, приемо-передающий оптический тракт, зеркала, направляющие собранное телескопом излучение на фотоприемный модуль, и светофильтр, уменьшающий засветку фотоприемника за счет узкой полосы пропускания, и пилотный лазер. Передающая часть тракта состоит из системы направляющих зеркал, а приемная часть - из приемного телескопа. При этом передающий канал генерирует направленное излучение с пространственно-временными и спектральными характеристиками, исключающими влияние спекл-структуры на результаты лидарных измерений. Технический результат - устранение ошибки за счет использования системы рандомизации фазы лазерного излучения для коррекции спекл-картины, что обеспечивает большую точность измерений. 2 ил.

Устройство и способ измерения концентрации газообразных веществ // 2598694

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для дистанционного измерения концентрации газообразных веществ, в том числе метана в нефтяной, газовой промышленности, в электроэнергетике и так далее. Устройство для измерения концентрации газообразных веществ содержит блок лазерного излучения с длиной волны, изменяющейся в спектральном диапазоне поглощения детектируемой молекулы, и детектор аналитического сигнала, оптически связанный с блоком лазерного излучателя через одномодовое оптоволокно и аналитическую однопроходную кювету, а также блок управления, приема и обработки данных, блок лазерного излучателя содержит оптически последовательно связанные модуль диодного лазера, волоконный разветвитель, один конец волокна которого через кювету сравнения оптически связан с детектором сигнала сравнения, а второй конец через дополнительный волоконнооптический кабель, доставляющий излучение к объекту исследования и аналитической кювете с волоконными входом и выходом, оптически связан с детектором аналитического сигнала. Блок управления, приема и обработки данных выполнен в виде трех модулей, а именно: цифрового программируемого модуля, модуля цифроаналоговых и аналого-цифровых преобразователей (ЦАП и АЦП) и модуля преобразователей аналоговых сигналов, при этом посредством электрических соединений выходов детектора аналитического сигнала, сигнала сравнения, а так же сигналов управления модулем диодного лазера происходит управление мощностью излучения диодного лазера, его перестройкой по частоте, регистрация, обработка и сравнение аналитического сигнала с сигналом сравнения и, в конечном итоге, вычисление концентрации исследуемого объекта. Способ включает генерирование диодным лазером с волоконным выводом излучения оптического излучения с длительностью импульса, перекрывающую спектральную линию поглощения исследуемого газа, разветвление этого излучения с помощью волоконного разветвителя в канал сравнения для выполнения процедуры сравнения при вычислении концентрации и для обеспечения дополнительной частотной стабилизации излучения диодного лазера на уровне 0,0002 см-1 по линии поглощения метана, ввод второй части излучения диодного лазера в аналитический канал, состоящей из однопроходной кюветы с волоконными входом и выходом, а так же оптоволоконных кабелей для доставки излучения к кювете и вывода излучения к детектору аналитического сигнала, определение концентрации газообразных веществ из спектров поглощения аналитического канала и канала сравнения. Изобретение обеспечивает повышение чувствительности и точности измерений объемной концентрации метана на удаленных трассах с помощью оптоволокна и однопроходной оптической кюветы малой длины (менее 100 мм). 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ и устройство для динамического газоанализа, встраиваемое в магистраль выдоха дыхательной маски // 2625258

Изобретение относится к области оптических измерений и касается способа и устройства для динамического контроля газовых сред. Устройство включает в себя монохроматические пары, представляющих собой твердотельный монохроматический излучатель на базе диодного лазера и твердотельный монохроматический приемник. Монохроматические пары располагаются в сегментированных профилированных жестких элементах, встроенных в магистраль выдоха дыхательной маски за клапаном выдоха. Сегментированные элементы могут иметь форму кольца, линейного устройства с обусловленным соотношением сторон или n-гранной призмы. Оптический путь луча от излучателя к приемнику обеспечивает перекрытие всей площади поперечного сечения воздушной магистрали, что реализуется за счет ориентации излучателя и приемника относительно друг друга и светоотражающих характеристик рабочих поверхностей сегментированного элемента. Характеристики проходящего потока выдыхаемого воздуха или дыхательной смеси фиксируются комплексом датчиков давления и влажности. Технический результат заключается в обеспечении возможности проведения непрерывных измерений в течение длительного времени. 2 н. и 4 з.п. ф-лы. 4 ил.