Двухканальный оптический абсорционный анализатор смесей веществ

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик ((() 661309 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 25.04.74 (21) 2019231/18-25, (51) М. Кл .

2 G01 N 21/26 с присоединением заявки №вЂ”

Госудлрстеенный комитет

СССР пе делам изееретений н открытий (23) Приоритет— (53) УДК 543.272 (088.8) Опубликовано 05.05.79. Бюллетень № 17

Дата опубликования описания 07.05.79. (72) Автор изобретения

А. О. Салль (71) Заявитель (54) ДВУХКАНАЛЬНЫЛ ОПТИЧЕСКИЛ .

АБСОРБЦИОННЫЛ АНАЛИЗАТОР СМЕСЕЛ ВЕЩЕСТВ

Изобретение относится к технике оптического абсорбционного анализа смесей веществ, основанного на измерении величины ослабления интенсивности электромагнитного излучения или поглощения потока излучения определяемым компонентом анализируемой смеси веществ при прохождении излучения через анализируемую смесь веществ. Для абсорбционного анализа используют ультрафиолетовую, видимую и инфракрасную части спектра. Выбор того или иного вида спектра зависит от абсорбционных свойств компонентов анализируемой смеси;

Известен двухканальный оптический абсорбционный анализатор смесей веществ, содержащий оптический блок, включающий в себя рабочий и сравнительный каналы, источник излучения, рабочую абсорбционную камеру, приемник излучения, усилитель и регистрирующее устройство. (1).

При использовании ультрафиолетового излучения в качестве источника излучения в анализаторах применяют обычно газоразрядные лампы, а в качестве приемника излучения — фоторезисторы, вакуумные фотоэлементы и фотоумножители. В инфракрасных абсорбционных анализаторах источником излучения является с(бычно нихромовая спираль, накаливаемая электрическим током, а в качестве приемника излучения применяют пневматический, т. е. оптико-акустический приемник, или болометрический неравновесный мост Уитстона с двумя терморезисторами, воспринимающими рабочии и сравнительный потоки излучения.

В известном оптическом абсорбционном анализаторе отличается большая погрешность измерений.

С целью уменьшения погрешности измерений оптический абсорбционный анализатор был дополнен следящей системой отрицательной обратной связи неселективной компенсации (2) .

Целью изобретения является уменьшение погрешности измерений анализатОра.

Для достижения этой цели в известный двухканальный оптический абсорбцио нный анализатор смесей веществ, содержащий оптический блок, включающий в себя рабо20 чий и сравнительный каналы, источник излучения, рабочую абсорбционную камеру, модулятор излучения, дифференциальный приемник излучения, усилитель и регистрирующее устройство,. введены источник до661309

3 полнительного сигнала — корректор погрешностей и ключ, через который источник сигнала — корректор погрешностей соединен с регистрирующим устройством, а управляющий вход ключа подключен к выходу усили теля. Другое отличие состоит в том, что в сравнительном канале оптического абсорбционного анализатора установлен подвижный экран модулятора излучения, который закреплен на передающей подвижной системе электромагнитного реле, контакты которого включены в управляющую цепь ключа, и воспринимающая управляющий электрический сигнал обмотка реле подключена к одному из выходов блока управления, а к другому выходу последнего подключен управляющий вход регистрирующего устройства.

На чертеже изображен двухканальный оптический абсорбционный анализатор.

Абсорбционный а нализатор содержит источник излучения 1, рабочую абсорбционную камеру 2, терморезисторы.3, 4 приемника, облучаемые сравнительными потеками, усилитель 5, контакты б в управляющей цепи ключа, обмотку 7 поляризованного ре ле 7, контакты 8 реле, ключ 9 (временный селектор), неравновесный мост Уитстона

10, преобразователь 11 постоянного напряжения в квантующую временную после довательность импульсов, регистрирующее устройство (счетчик импульсов) 12, экран модулятора 13, стальной якорь 14, контактную пластину 15 (пластинчатую пружину), обмотку 16 электромагнита, пружину 17, блок управления 18, вращающийся кулачок 19.

Излучение от источника 1 двумя потоками направляется в обе стороны. Левый поток проходит через рабочую абсорбционную камеру 2 с анализируемой смесью вещества и нагревает терморезистор 3. Правый поток облучает терморезистор 4. Оба терморезистора включены в неравновесный мост Уитстона 10 приемника излучения.

Выходной сигнал, пропорциональный ,-.разности сравниваемых потоков излучения, поступает на вход усилителя 5 и после усиления через контакты 6 подается на управляющую обмотку 7 поляризованного реле. Последнее вместе с контактами 8 составляет ключ (временной селектор) 9.

Источник дополнительного сигнала ..корректор погрешностей в рассматриваемом варианте включает в себя неравновесный ,мост 10 и преобразователь 11. Сопротивле.-- ние плеч моста 10 подобраны зависящими определенным образом от внешнйх влияющих факторов (температуры t и давления P)

Выходное напряжение моста 10 с помощью

- .. -..преобразователя 11 преобразуется во временную последовательность импульсов, частота которых линейно зависит от величины

: -""-"-"- . входного напряжения. Эта квантующая по4 следовательность импульсов через ключ 9 подается на вход счетчика 12.

Модуляция сравнительного потока излучения осуществляется с помощью экрана

5 модулятора 13, который вместе с контактом 6 выключателя и стальным якорем 14 закреплен на контактной пружинной пластине 15, поворачивающейся на шарнире. Если через обмотку 16 электромагнита пропускать электрический ток, то стальной стержень намагничивается и притягивает к себе якорь 14.

При этом экран 13 вводится в оптический канал, и контактная группа 6 замыкается.

Если же электрический сигнал не поступает на обмотку 16 электромагнита, то под действием пружины 17 пластина 15 поворачивается в другое крайнее положение. Экран 13 выводится из оптического канала, и контактная группа б размыкается.

Электрический сигнал, управляющий работой модулятора, возникает в блоке управления !8. 1оследний можно выполнить, например, на основе использования электромеханического метода (этот случай не показан на черте>ке) . B качестве датчика использован эксцентричный профильный вращающийся. кулачок 19. Последний через редуктор приводится во вращение от синхронного двигателя, питаемого от сети. Погрешность числа оборотов синхронного двигателя при питании от обычной сети (исключая сеть маломощных автономных электростанций) не превышает 0,2Р/р. В момент замыкания контактов на обмотку 16 электромагнита поступает электрический сигнал. Длительность сохранения этого сигнала можно изменять путем подбора профиля кулачка 19.

Вторая контактная группа с источником электрического сигнала необходима для управления работой регистрирующего устройства 12.

Последнее измеряет длительность промежутка в течение части полного цикла из4о мерения и поэтому нуждается во внешнем управлении.

Например, если в качестве регистрирующего устройства 12 использован счетчик импульсов, то по окончании цикла измерения блок управления 18 выдает сигнал сброса результата предыдущего измерения и тем самым устанавливает схему счетчика в исходное состояние.

- При необходимости блок 18 выдает в счетчик 12 также сигнал, управляющий разнесенный во времени режимами измерения и индикации (регистрации) .

До начала измерения сигнал на обмотку

16 не поступает, экран 13 полностью выведен из потока, и цепь управляющей обмотки 7 реле разомкнута выключателем (6) . Выключатель (8) отключен, и импульсы на счетчик

12 не поступают. Раоочая камера 2 заполнена анализируемой газовой смесью, благодаря чему левый поток излучения меньше правого. Разница потоков, и как следствие

661309

6 поляризованного реле. В результате рез о изменяется функция оптического блока: он является теперь не датчиком измеряемого . сигнала, а датчиком управляющего сигнала. ч Следствием этого является облегчение требований к оптическому блоку (например, в части стабильности величины выходного сигнала), обеспечение более полной корректировки погрешностей и расширение возможностей применения оптического абсороционь о ного анализатора.

Формула изобретения и выходной сигнл измерительного мос а, тем больше, чем больше концентрация опреде ляемого компонента и анализируемой смеси (при отсутствии определяемого компонента в смеси разность потоков и выходной сигна. равны нулю) . В момент времени, соответст вующий началу измерения, блок управления

18 подает сигнал на обмотку 16 электро магнита, выключатель (6) замыкает цепь обмотки реле и одновременно вводится эк ран 13 в сравнительный поток. Выключател (8) реле подключает счетчик 12 к выходу преобразователя 11. Счетчик остается подключенным до тех пор, пока, несмотря на уменьшение выходного сигнала из приемника излучения, полярность сигнала не изменится на противоположную. Следовательно, счет импульсов осуществляется до того момента, пока. сигнал приемника излучения не станет равным нулю (количество сосчитанных импульсов тем больше, чем больнице концентрация определяемого компонента 20 в анализируемой смеси). При дальнейшем вращении кулачка 19 наступает момент, когда размыкаются контакты, обеспечивающие поступление сигнала на обмотку 16.

Под действием пружины 17 экран 13 выводится из потока, контакты 6 размыкаются, и выключатель (8) закорачивает на землю выход преобразователя 11. При этом выходной сигнал усилителя 5 изменяется, стремясь к установившемуся значению. Полярность этого сигнала изменяется на про- 30 тивоположную. Несмотря на это импульсы на счетчик не поступают до тех пор, пока блок управления 18 не выдаст сигнал на обмотку 16. С этого момента начинается новый цикл измерения. До его начала блок 18 выдает в счетчик 12 сигнал сброса.

Исто- ник сигнала (неравновесный мост

10 и преобразователь 11) одновременно используется как корректор погрешностей. Под= бирая элементы и гараметры моста 10, можно добиться, уменьшения результирующего влияния мешающих факторов (колебаний окружающей температуры и атмосферного давления) на весь абсорбционный анализатор в целом.

В анализаторе выход оптического блока (через усилитель) подключен не к регист- 4 рирующему устройству 12, а к управляющей цепи ключа 9 — в управляющую обмотку 7

l. Двухканальный оптический абсорбционный анализатор смесей веществ, содержащий оптический блок, включающий в,себя рабочий и сравнительный каналы, источник излучения, рабочую абсорбционную камеру, модулятор излучения и дифференциальныи приемник излучения, усилитель и регистрирующее устройство, отличающийся тем, что, с целью уменьшения погрешности измерений, в анализатор введены источник дополнительного сигнала — корректор погрешностей и ключ, через который источник дополнительного сигнала — корректор погреш ногтей соединен с регистрирующим устройством, а управляюгций вход ключа подключен к выходу усилителя.

2. Двухканальный анализатор по и. 1, отличающийся тем, что в сравнительном канале анализатора установлен подвижный экран модулятора излучения, который закреплен на передающей подвижной системе

t электромагнитного реле, контакты которого включены в управляющую цепь ключа и воспринимающая управляющий сигнал обмотка реле подключена к одному из выходов блока управления, а к другому выходу последнего подключен управляющий вход регистрирующего устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Обновленский П. А. Основы автоматизации химических производств. Л., «Химия», 1975, с. 85.

2. Салль A. О. Инфракрасные газоаналитические измерения. Издательство ста ндартов, М., 1971, с. 133 —.136.

661309

С о ставител ь В. Воша нк ни

Редактор В. Фельдман Техред О. Луговая Корректор М. Пожо

Заказ 2428/38 Тираж 1089 Подписное

ЦНИ И ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП «Патент», г, Ужгород, ул. Проектная, 4