Способ оптического абсорбционного анализа

 

ОП ИСАНИНА

КЗОБРЕТЕН ИЯ (14) 566170

И ф ВТЩРО4ОМУ СВИДВТМПЬСТВУ (61) Йополиительиое к авт. свид-ву— (22) Заявлено 16.09.74 (21) 2060980/25 с присоединением заявки №(23) йриоритет— (43) Опубликовано 25.07.77. Бюллетеиь kb27 (45) Дата опубликования описания 09.12.77. (53) М. Кл. 601 и 21/26

Гооударотеоаавб аеапот

Совета Мваетроа COO ао доран аэо5ротваа а отаритаВ (53) УДК;543.422,4 (088.8) (72) Автор изобретения (7l) Заявитель (54) СНОСОВ ОПТИЧЕСКОГО АИ:ОРЬЦИОННОГО АНАЛИЗА

Изобретение относится к технике оптического абсорбционного анализа смесей веществ и может быть использовано в химической, металлургической и других областях промышленности.

Известен способ оптического абсорбционного б анализа путем пропускання через образец инфракрасного излучения, с компенсацией поглощения излучения света оптической заслонкой 1). Недостатком этого способа является большая погрешность при анализе.

Наиболее близким к изобретению является способ, согласно крторому скачкообразно уменьшают сравнительный поток излучения (это можно осуществить с помощью диафрагмы, оптической заслонки или камер изменяемой Yom1_#_HBI заполнен-15 ной поглощающим излучение веществом) до мйпимального значения, контролируют последующее измеsesse выходного сигнала оптического датчика и измеряют промежуток времени от момента скачкообразного уменьшения сравнительного потока до © момента исчезновения выходного электрического сигнала, а концентрацию определяемого комп пента в анализируемой смеси находят по результату измерения продолзнтелъностн уменьшения сигнала

I и1.

Недостатком известного способа является нелинейная зависимость измеряемой величины (полупериода as гоколебаний) от концентрации определяемого компонента в анализируемой смеси.

Целью изобретения является линеализация градуировочной кривой газоанализатора.

Лостнгается это путем возбуждения автоколебаний в рабочем потоке, немодулнрованную величину которого подбирают зависимой от концентрации определяемого комптятента по следующей завигде рср — величина немодулированного сравни. тельного потока;

Ж вЂ” показатель поглощения;

1 — длина пути луча в рабочей камере;

С вЂ” концентрация определяемого компонента, и измеряют полупериод колебаний, по которому судят о концентрации исследуемого компонента.

Из формулы (1) следует, что при отсутствии опгеделяемого компонента в анализируемой смеси (, =0) рабочий поток вдвое больше сравнительного

Q 200ср.

566170

По оси абсцисс (см. чертеж) приведены значения моментов времени t в, условных единицах, а по оси ординат — значения сигналов; Оср. — постоянный уровень сравнительного сигнала (он Возникает в приемнике под действием сравнительного потока

®p ). Верхняя горизонтальная линия — уровень максимально возможного значения рабочего ситнала (сигнал, возникающий в приемнике под действием рабочего потока излучения) при выведен-, ном иэ потока экране модулятора. Этот уровень

<о

2Чср соответствует началу диапазона измерения., юв

Ниже расположен уровень Чср (1 е ), соответствующий концу диапазона измерения. Здесь

0 =%1 Смаке где Смаке — максимальное значение концентрации определяемого компонента в аналиt5 зируемой смеси.

Эсли бы экран модулятора был все время выведен из рабочего потока, то нарастание рабоче сигнала происходило бы по экспоненциальной кривой вида ABQ?. Однако в установившемся режиме

28 автоколебаний рабочий сигнал колеблется от предельного минимального значения Чуст до значения, равного сравнительному сигналу Чср. При этом экран модулятора выведен иэ рабочего потока только в течение этого промежутка времени, когда

25 рабочий сигнал меньше сравнительного. Этот измеряемый промежуток времени соответствует участку кривой, ограниченному точками В и С, и обозначен Т/2. В точке С рабочий сигнал становится равным сравнительному. Экран модулятора вновь вводят в рабочий потok. и выдерживают его в потоке промежутка времени, равного также Т/2. В течение этого полупериода рабочий сигнал уменьшается от значения Vcp (точка С) до значения

Чуст-пр. (точка Е). По истечении этого полупериода экран вновь выводят из рабочего потока и рабочий сигнал вновь увеличивается до значения

Чср (точка F) Измеряют этот промежуток времени и т.д.

Формула для периода автоколебаний соответствует верхнему пределу измерения, а экспоненциальное увеличение рабочего сигнала по кривой

АВСД описывается формулой.

0й) 0 (1 е е ) (2)

45 где т — постоянная времени преобразования потока излучения или разности потоков в выходной электрический сигнал.

Действительно, прн т= р правая часть формулы равна V >, а при беспредельном увеличении t(t, 5О правая часть приближается к пределу, равном)

1 ср . (1 + е ) . ДлЯ точки В (t = — Т/2) фоРмУла прймет следующий вид:

0 -0 /4+Е -Е Г " (э) 55 мст,пР ср

Экспоненциальное уменьшение рабочего сигнала от точки С (т>0) подчиняется закону

-t!г

0ñp (4) 4

Последнее выражение для точки E (t = T/2) перепишется следующим образом е

0„, „р- Uс е ()

Приравнивая правые части равенств (3) и (5) можно легко получить формулу

Т =2т О (6) для расчета максимального значения периода автоколебаний, соответствующего верхнему пределу измерения (С вЂ” Смаке) .

Аналогичным образом линейная зависимость

Т = 2 Г Х 1. C (7) справедлива, ля любых значений концентрации определяемого компонента в анализируемой смеси. Более строгие рассуждения (учет динамики переходного процесса и др.) приводят также к формуле (7) для установившегося режима.

Для возбуждения автоколебаний вначале модулятор полностью вводят в рабочий поток, фиксируют там и выдерживают в течение промежутка времени, необходимого для того, чтобы сравнительный сигнал был близок к установившемуся значению Чср, а рабочий сигнал был практически равен нулю. Затем фиксацию модулятора снимают и позволяют экрану модулятора колебаться под управлением автоматической системы, обеспечивающей проведение описанных выше операций по предлагаемому способу.

Формула изобретения

Способ оптического абсорбцнонного анализа смесей веществ с использованием двухпоточного газоаналн затора путе и on ределения промежутка времени от момента скачкообразного изменения потока излучения до момента исчезновения сигнала, отличающийся тем, что, с целью линеализации градуировочной кривой газоаналиэатора, возбуждают автоколебания в робочем потоке, немодулированную величину которого подбирают зависимой от концентрации определяемого компонента по следующей зависимости: ф ф 4+е где асср — величина немодулированного сравнительного потока; х — показатель поглощения;

1 — длина пути луча в рабочей камере;

С вЂ” концентрация определяемого компонента, и измеряют полупериод колебаний, ло которому судят о концентрации исследуемого компонента.

Источники информации, принятые чо внимание при экспертизе:

Тхоржевский В.П. Автоматический анализ химического состава газов. М. "Химия", 1969, стр. 114 — 115.

2. Авторское свидетельство СССР Р 369473, М.

Кл . G 01 N21/26,,18.11.75.

0,5

-05

t,0

Оэставитель С. Соколова

Техред Н. Андраде»

Мзрректор Н. Ковалева

Редактор Е. Гончар

Закаэ 2395/29

Филиал ППП "Патент", г. У:ктород, ул. Проектная, 4

Тирам 1101 Дедовское

ННИИПИ Государственнотю коангтета Совета ВЬннстров СССР но делах изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 3S, Раушская на6. д. 4/S