Абсорбционный газоанализатор

 

ОП ИСАНИ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

4 5 Ч-е,, . у," ФС%МЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

< 717632

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 05.07.76 (21) 2379385/18-25 с присоединением заявки И (51)М. Кл.

G 01 и 21/34

Государственный комнтвт

СССР по делам извбретенкк и открытой (23) П риоритет(53) УДК 543,422, (088.8) Опубликовано 25.02.80. Бюллетень М 7

Дата опубликования описания 28.02.80

Л. Н. Дашевский, К, С. Крыжановский, В. П. Майданник и Е. P. Гудрит . (72) Авторы изобретения (73) Заявитель

Институт газа АН Украинской ССР (54) ABCOPBUÈÎÍÍÛÉ ГАЗОАНАЛИЗАТОР

Изобретение относится к области измерения концентраций компонентов газовых смесей, в частности к области оптического абсорбционного анализа газов и может найти применение в области контроля вредных выбросов промышленных предприятий при создании автоматизирбванный систем контроля загрязнения -ei мосферы.

Известно устройство для измерения концентраций газа, содержащее источник

10 излучения, рабочую кювету, обтюратор," два приеМника излучения, фаэометр и источник опорного сигнала (lj .

Это устройство имеет низкую точность

15 измерения и не позволяет обеспечить контроль малых концентраций газа.

Известно также устройство для анали- . за газов, содержащее источник йзлучейКй измерительную кювету, обтюратор, фотоЮ электрический датчик и измерительное устройство (2)".

Недостатком известного устройства является то, что оно йе позволяет обеспе2, чить расширение пределов измерения и высокую точность измерения концентрации газа, а также не обладает достаточными защитными свойствами от внешних возмущающих воздействий.

Цель предлагаемого изобретения — расширение пределов измерении и повышение точности измерения.

Длц этого абсорбционный газоаналиэатор содержит компрессор, устройство мо- дуляции давления в измерительной кювете и регулятор, давления, включенный между фотоэлектрическим датчиком и измеритель-ным устройством, который через усилитель постоянного тока, блок сравнения, блок совпадения связан с генератором эталонноНо сигнала, один выход которого соединен с устройством модуляции давления, а другой через блок совпадения - со входом блока сравнения, выход которого через усилитель постоянного тока соединен с регулятором давления.

32 4 чен вход детектора 9, который обеспечивает детектирование амплитудно-модулированного сигнала с выхода фотоэпектричес кого датчика 7.

К первому выходу детектора 9 подключен первый вход блока 10 совпадения, а ко второму входу последнего подключен выход генератора 12 этапонного сигнала.

Ко второму выходу детектора 9 подсоединена схема .1 5 стабилизации светового потоке. К первому выходу блока 10 совпадения подключено измерительное устройство 11, выход которого подключен к третьему входу блока 10 совпадения. А ко .второму и третьему выходам блока совпадения подсоединен блок 13 сравнения. йатчик 17 давления .подключен к выходу регулятора давления 2 и измеряет

)регупкруемый уровень давления, преобразуемый в выходной электрический сиг« кал при помощи аналогового преобразователя l 8.

3 7176

На фиг. 1 представлена блок-схема предпагаемого газоанапизатора; на фиг. 2блок-схема блока совпадения.

Предлагаемый абсорбционный газоанапизатор состоит из компрессора 1, регу пятора 2 давления, устройства 3 модуляции давления, измерительной кюветы 4, обтюратора 5, светофильтра 6, фотоэлектрического датчика 7, полосового усилителя .8, детектора 9, блока 10 совпадения, измерительного устройства 11, генератора 12 эталонного сигнала, блока 13 сравйения, усилителя 14 постоянного тока, схемы 15 стабилизации светового потока, излучателя 16, датчика 17 давления и айапогового преобразователя 18.

Блок 10 совпадения, в свою очередь, состоит из устройства 19 управления, коммутатора 20, амплитудного детектора 21 и двух зацоминающих устройств 22 и 23.; роСхема 15 стабилизации светового потока включает в себя усилитель 24 постоянного. тока, источник 25 эталонного сигнала, блока 26 сравнения, индикатор 27 неисправности устройства и регулятор 28 тока накала.

Компрессор 1, обеспечивающий достижение определенного давления анализируемого газа в рессивере, подключен к регулятору 2 давления, который обеспечиваеа поддержание в рессивере разпичньгх значений уровней давпений, определяемых выходным сигналом усилителя 14 постоянного тока (подаваемым .на его управляющий вход), и выдачу указанного давления в уст-3 ройство 3 модуляции давления и датчик

17 давления, входы которых подключены к выходу регулятора давления. К выходу датчика 17 давления подключен -аналоговый преобразователь 18, амплитуда сигна-4О па которого есть функция концентрации контролируемого компонента в газовой сме"си.

Устройство 3 модуляции давления представляет собой уПравляемое пневморепе, 4> управляющий вход которого подключен к выходу низкочастотного генератора 12 эталонного сигнала, а выходы устройства 3 подключены ко входу и выходу измерительной кюветы 4. $0

Между окном. измерительной кюветы 4 и фотоэлектрическим датчиком 7 последовательно расположены обтюратор 5 и светофильтр 6. К выходу фотоэлектрического датчика 7 подключен попосовой усилитель

8, обеспечивающий усиление сигнала, модулированного обтюратором с определенной частотой, а к выходу усилителя 8 подкпюБлок 10 совпадения предназначен дпя синхронного поочередного подключения выходньгх сигналов устройств 9 и 12 на вход измеритепьного устройства 11 и выдачи выходного сигнала последнего устрбйства на два входа блока 13 сравнения, енапизирующего уровни полученных сигналов, пропорциональных величине переменного сигнала устройства 9 и эта. понног о сигнала устройства 12.

Выход блока 13 сравнения подключен на,,вход усилителя 14 дпя регулирования давления регулятором 2.

К выходу же схемы 15 стабилизации светового потока подкпючей излучатель

16. Схема 15 стабилизации светового потока излучателя 16 состоит из усилителя

24 постоянног»о тока, подключенного ко второму выходу детектора 9, источника

25 эталонного сигнала, который вместе с усилителем 24 постоянного тока . подключен на входы блока 26 сравнения, выход которого подсоединен ко входу регулятора 28 тока накепа, имеющего на своих выходах индикатор 27 неисправности устройства и изпучатепь 16.

Работа предлагаемого газоанапизатора заключается s следующем.

Анализируемая газовая смесь отбирается в месте отбора пробы при помощи ком632

5 717 прессора 1, который подает ее под определенным давлением, регулируемым регулятором 2 давления, через устройство

3 модуляции давления и измерительную кювету 4.

Световой поток излучателя 16 проходит через измерительную кювету 4, заполненную газовой смесью, фильтруется светофильтром 6, который выделяет узкую область спектра, в который наблю- Щ дается максимальное поглощение излучения контролируемым Ьазом, и попадает на фотоэлектрический датчик 7.

В процессе измерения концентрации компонентов в измерительной кювете 4 15 обеспечивается устройством 3 модуляции давления низкочастотная модуляция давления исследуемой газовой смеси. Величина давления в кювете 4 изменяется от. уровня давления на выходе регулятора 20

2 до атмосферного, что позволяет осуществить низкочастотную модуляцию сВВТо поглощения, т. е. получение переменного сигнала на выходе фотоэлектрического . датчика 7, амплитуда которого функционально зависит от концентрации компонента и уровня избыточного давления регулятора 2, а частота равна рабочей частоте генератора 12 эталонного сигнала, кото рый управляет устройством 3 модуляции давления.

Промодулированный низкочастотной составляющей световой поток дополнйтельно модулируется обтюратором 5. Частота модуляции последним на 1-2 поряд- 35 ка выше частоты модуляции давлением.

Амплитудно-модулированный сигнал с выхода фотоэлектрического датчика 7 поступает на вход полосового усилителя

8„ частота выходного сигнала которого равна частоте модуляции обтюратоуюм 5.

Усиленный сигнал поступает на детектор

9, с первого выхода которого переменный сигнал поступает через блок 10 совпадения на усиление в измерительное устрой- 45 ство 11, а постоянный сигнал, пропорциональный интегральному световому потоку, со второго. выхода детектора 9 -. на схему 15 стабилизации светового потока.

5О

Переменные сигналы от детектора 9 и генератора 12 эталонного сигнала, поочередно усиленные с помощью блока 10 совпадения в измерительном устройстве

11, синхронно поступают в блок 13 срав- 55 кения, выделяющий разностный сигнал эталонного и измеряемого сигнала. При раэбалансе указанных сигналов сигнал управления через усилитель 14 постоянного тока поступает на управление регу лятором 2 давления в сторону компенсации разбаланса: в случае превышения из меряемым сигналом эталонного — на повышение .давления на выходе регулятора

2; в случае превышения эталонным сигналом измеряемого — на понижение давления.

При полной компенсации сигналов уро-. вень давления на выходе регулятора 2, измеряемый датчиком 17 давления и ripeобразуемый в выходной сигнал аналоговым преобразователем 18, определяет концентрацию контролируемого компонента.

Схема стабилизации светового потока работает следующим образом.

Постоянный сигнал с выхода детектора 9 после усиления в усилителе 24 и сравнения с эталонным сигналом источник ка 25 в блоке 26 сравнения при наличии разности сигналов"стабйлизирует уровень излучения 16, который может изменяться в результате запыления окон измерительной кюветы 4, старения излучателя 16 или фотоэлектрического датчика 7. Стабилизация светового потока производится при помощи регулятора 28 тока какала.

При выходе регулятора 28 тока накала на уровень, превышающий допустимое значение тока накала излучателя 16, индикатор 27 неисправности выдает сигнал о необходимости ремонта газо анализатора, и отключает его измерительную схему.

Блок--схема блока 10 совпадений представлена на фиг. 2. Блок совпадения со-. держит устройство 19 управления, коммутатор 20, амплитудный детектор 21 и два запоминающих устройства 22 и 23.

Устройство 19 управления подключено к управляющему входу коммутатора 20, к первому входу которого подключен. детектор 9, а ко второму — генератор 12 эталонного сигнала. К первому выходу коммутатора 20 подключено измерительное устройство 11 выход которого подключен через третий вход блока совпадения к амплитудному детектору 21, который подключен K третьему входу коммутатора

20. Ко второму и третьему выходу коммутатора подключены запоминающие устройства 22 и 23.

Работа блока совпадения заключается в следующем.

Измеряемый сигнал с выхода детектора

9 поступает на первый вход коммутатора

20, а на второй вход — сигйал от. гене7

717632 ратора 12 эталонного сигнала, Оба эти сигнала поочередно поступают с выхода коммутатора 20 на вход измерительного устройства 11, с выхода которого они поступают через амплитудный детектор 5

21 на третий вход коммутатора 20.

Коммутатор переключается синхронно с входными сигналами и выдает сигналы. поочередно на входы запоминающих устройств 22 и 23. Таким образом, коммутатор 20 предназначен для синхронного поочередного переключения входных сигналов Х и П на вход измернтельпого устройства 11 и выходного сигнала амплитудно го детектора 21 на входы запоминающих устройств 22 и 23,Устройство 19 управления предназначено для управления частотой переключения коммутатора 20. А амплитудный де тектор 21 предназначен для измерения >0 амплитуды сигналбв, получаемых с выхода измерительного устройства 11, Амплитуда выходного сигнала запоминающего устройства 22 пропорциональна амплитуде измеряемого сигнала с выхода детектора 9, а амплитула выходного,сиг . нала запоминающего устройства 23 - амплитуде сйгнала генератора 12 эталонно- го сигнала., 30

Предлагаемый абсорбционный газоанализатор позволяет расширить пределы измерения при одновременном по-. вышении точности измерения.

Формула изобретения

Лбсорбционный газоанализатор, содержащий излучатель, измерительную кювету, фотоэлектрический датчик, обтюратор, и измерительное устройство, о т л и ч "а ю— шийся те.м, что, с целью расширения пределов измерения и повышения точности он содержит компрессор, устройство модуляции давления в измерительной кювете и регулятор давления, включенный между фотоэлектрическим датчиком и измерительным устройством, который через усилитель постоянного тока, блок сравнения, блок совпадения связан с генератором

1 эталонного сигнала, один выход которого соединен с устройством модуляции давления, а другой через блок совпадения со входом блока сравнения, выход которого через усилитель постоянного тока соединен с регулятором давления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

_#_e 479998, кл. G 01 М 21/20, 1972.

2. Патент Франции % 2089291, кл. G 01M 21/00, опублик. 1972.

717632

Составитель С. Соколов

Редактор H. Павлов Техред О. Легеза Корректор Г. Назарова

Заказ 9831/60 Тираж 1019 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 .Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4