Оптический газоанализатор

 

ОП HCAHNE

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сеюз Соевтсних

С Оциалистичвских

Уеслублик

К АВТОРСКОМУ ИЛЬСТВУ (61) Дополнительное и аат. сеид-ву— (22) Заявлено 171078. (И) 2675125/18-25 с присоединением заявки й9 (23) ПриоритетОпубликовано 2ы281. ь олл®тень»р 7 (51)М. Кл З а 01 N 21/03 еееударствеиныя комитет ссср яв ямам изобретений и открытий (Щ УДК 535,343.

° 4(088.8) Дата опубликования описания 23. 02. 81 (72) Авторы изобретения

N.Ñ.Àëåéíèêîå, И.M.Ãaëèìóëèí,Э.И.Красов, В.А. Цветков и Е.N. Яковлева г Щ p

1 —;.

"E Xe.: ИВЯЯ тцц

Томский ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт им.С,N. Кирова (И) Заявитель (54) ОПТИЧЕСКИЙ ГАЗОАНАЛИЗАТОР

Изобретение относится к измерительиой технике, в частности к области газового анализа, основанного на поглощении электромагнитного излучения в оптическом диапазоне длин волн определяемам компонентом газовой смеси, и может быть использовано в автоматических газоаналйзаторах.

Известен газоаналиэатор, состоящий из источника излучения, камеры, разделенной на две полости мембраной, расположенной перпендикулярно направлению потоку излучения, имеющей прозрачное окно для излучения, приемника излучения с подключенным к нему элен- 15 тронннн блоком преобразования и выделения сигнала.

В одной полости рабочей камеры находится гаэ, непоглощакщий ИК излучения, а в другой — исследуемая газо- 2О вая смесь. При возвратно-поступательном движении мебраны вдоль направления потока излучения под действием электромагнита камера поочередно полностью наполняется либо анализируемой газовой смесью, либо нейтральныи к излучению газом. При наполнении камеры измеряемым газом поток излучения ослабляется, а при наполнении камеры нейтральным газом поток излучения про-3О ходит на приемник без ослабления, появляющаяся периодически разность потоков преобразуется в электрический сигнал и служит мерой концентрации измеряемого газа fl).

Недостатком такого гаэоанализатора является невозможность получения больших эквивалентных толщин слоя измеряемого компонента, что уменьшает чувствительность газоанализатора.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является газоаналиэатор, который состоит из излучателя, формирователя потока, рабочей и сравнительной кювет, обтюратора, блока сменных интерференцион" ных фильтров, фотоприемника с электронньм блоком преобразования и выделения сигнала, компенсатора излучения в сравнительном канале, представляющего собой бнморфную пьезокерамическую пластину.с закрепленной на ней заслонкой. Величина сечения с авнительного канала, .перекрываемого лепестками заслонки, зависит от угла изгиба биморфной пластины, управляемой сигналом с выхода электронного блока (2;.

Недостатком такого газоаналнэатора является невысокая селективность и, 807158 как, следствие, концентрационная чувствительность из-за пере«рытия полос поглощения измеряемого и мешающего компонентов газовой смеси.

Цель изобретения - повышение селективности и концентрационной чувствительности газоанализатора.

Поставленная цель достигается тем, .что в известном газоанализаторе рабочая кювета выполнена в виде цилиндра из пьезокерамического материала, электронная схема обработки сигнала содержит схему выделения производной иэ сигнала, пропорционального изменению величины поглощения. излучения измеряемого газа.На фиг.l показан источник излучения; на Фиг.2 — .график изменения пото ка излучения.

Газоанализатор содержит источник l излучения, формирователь потока в виде полого Фокусирующего конуса 2g блок сменных интерферанционных фильтров 3, рабочая кювета, через которую прокачивается исследуемая газовая смесь 4, выполненная иэ цилиндрического пьезокерамического элемента, фокусирующий конус 5, согласующий выход рабочей кюветы с приемной площадкой

Фотоприемника 6, выход которого соеди нен со входом усилителя к электродам последовательно соединен со схемой дифФеренцирования, дифференциатор 8, синхронный детектор 9, управляющий вход которого соединен через удвоитель 10 частоты с переключателем 11, генератор 12, выход которого периодически подключается переключателем 11 к электродам цилиндрического пьезокераьмческого элемента, индикатор 13 . подключенный .к выходу синхронного цетектора 9;

Устройство работает следующим образом.

Пэток лучистой энергии, излучаемый источником 1 излучения, формируется

Фокусирующнм конусом 2, проходит блок сменных интерференциоиных фильтров и поступает в рабочую кювету 4.

Дпя повыаения селектнвностн газо-. вого анализа полоса пропускания Филь тра выбираетСЯ на спаде спектРальной х рактеристики поглощения вблизи ее максимума, крутизна которой намного больше крутизны характеристики поглощения мешающих газов °

При .прохождении излучения через кювету с газовой смесью 4, в которой возбуждены ультразвуковые колебания, увеличивается поглощение излучения.

При отсутствии ультразвуковых колебаний в газовой смеси уменьшается погло щение. Периодическим возбуждением ультразвуковых колебаний в газе и снятием их производится газовая модуляция давлением. Картина изменения потока излучения, прошедшего рабочую кювету 4, сфокусированного фоконом 5 и поступающего на вход приемника 6 показана на Фиг.2, где Ф вЂ” поток излучения при наличии ультразвуковых колебаний в кювете 4, Ф - то же, при отсутствии колебаний.

Разность потоков преобразуетсяприемником 6 в переменный электрический сигнал, который усиливается усилителем 7, днфференцируется дифференциатором 8. Так как полоса пропускания фильтра выбирается на спаде спектральной характеристики поглощения, сигнал на выходе дифференциатора 8, пропорциональный изменению крутизны характеристики поглощения за счет изменения давления, от измеряемого компонента намного больше, чем от изменения крутизны характеристики мешающих компонентов.

3а счет дифференцирования сигнал с днфференциатора 8 поступает на вход синхродетектора 9 с удвоенной частотой, Возбуждение ультразвуковых колеба ний в пьеэокерамическом цилиндре 4 осуществляют периодическим подключением с помощъв переключателя 10 к его электродам напряжения генератора 11, генерирующего напряжение пе,ц. Фокусирумщим «оиусом, приемник нэлуременного тока, период которого намного мекъав постоянной времени при двржащий послвдоватвМъно расположенные источим« излучения с фокусирующим конусом, блок сменных интерферен4ионных фильтров, рабочую кювету с чения с подключенной к нему электронной схемой обработки сигнала, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышеннч селективности и чувствительности газоанализатора, рабочая кювета выполнена в виде цилиндра иэ пъеэокераиического материала.

2. Гаэоанализатор по п,l, о т л ич а ю шийся тем, что электрон« иая схема обработки сигнала содержит схему выделения производной иэ сигнала, пропорционального изменению величины поглощения излучения измеряемого гаэа.

Источники инФормации, 4© принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свндетелъство СССР

9 242654, опубли«, 03.06.70.

2. Авторское свидетельство СССР

1 525874, кл, G 01 N 21/34, 1975, емника.

Устройства обеспечивает повъвщние селективностм и чувствительности изме рения эа счет изменения величины поглощения при возбуждении ультразвуковыии колебаниями в газовой смеси и выдвления сигнала, пропорционального изменению крутизны спектральной характеристики поглощения измеря емого газа.

Формула изобретения

46 1. Оптичес«ий газоанализатор, со807158

Физ.1

Составитель .И. Панитков

Техред- Т. Маточка Корректор И.Куска

Редактор Н.Лазаренко

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.й юеитнан,4

Заказ 273/66 Тираж 918 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретении и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5