Оптический абсорбционный газоанализатор
О Л И С А Н И Е (»930083
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советсиин
Социапистичесиин
Pecnydnwc
К АВТОРСКОМУ СВИЯЕТВЛЬСТЗУ (63) Дополнительное к авт. саид-ву" (22) Заявлено 05. 06. 79 (21) 2776093/18-25 с присоединением заявки М (23) ПриоритетОпубликоваио 23.05 82. Ьвллетеиь Рв 19 (Sl)NL. Кл.
С 01 N. 21/61
9кударетванаМ квинтет
СССР ао делаи нэабретеннй н юткрытнй (53) 13K 535. 34 (088.8) Дата опубликования описания 2 3.05. 82 (72) Авторы (54) ОПТИ4ЕСКИЙ АБСОРБЦИОННЫЙ ГАЗОАНЯДИЗАТОР
Изобретение относится к аналити-1 ческой технике для газового анализа и может быть использовано для определения концентрации газов в сложных газовых смесях.
Известны оптические абсорбционные газоаналиэаторы, измеряющие поглощение электромагнитного излучения определяемым компонентом анализируемой газовой смеси, оптический канал ко10 торых снабжен диспергирующим элемен" том, настроенным на две длины волныв полосе и вне полосы поглощения определяемого компонента $1).
Недостатками этих газоанализаторов являются сложность, высокая стоимость и недостаточная надежность измерительных систем.
Наиболее близким техническим решением является оптический абсорбционный газоанализатор, содержащий по крайней мере один оптический канал, измерительную систему и двигатель с выходной осью вращения, на которой установлен обтюратор с лопастями, соседние из которых имеют неодинаковое пропускание в области поглощения определяемого компонента анализируемой смеси (2).
Недостатком его является сравнительно низкая избирательность, что обусловлено невозможностью выравнивания спектральных интенсивностей потоков излучения в области спектра поглощения неопределяемых компонент газовой смеси, попеременно поступающих в приемник излучения через соседние лопасти обтюратора. В результате возникает дополнительная модуляция излучения, понижающая избирательность.
Цель изобретения - повыщение изби» рательности.
Поставленная цель достигается благодаря тому, что в оптическом абсорб. ционном гаэоанализаторе, содержащем по крайней мере один оптический канал, измерительную систему и двигатель с выходной осью вращения, на
3 93008 которой установлен обтюратор с лопастями, соседние- из которых имеют неоди наковое пропускание в области погло" щения определяемого компонента анали" зируемой смеси, лопасти обтюратора выполнены с изменяющимся в радиальном направлении пропусканием в области поглощения неопределяемого компонента, а обтюратор с двйгателем выполнены с возможностью поперечного перемеще- 10 ния относительно оптического канала гаэоанализатора.
На фиг. 1 представлена схема газоанализатора; на фиг. 2 - обтюратор, в плане. 15
Гаэоаналиэатор содержит оптический канал, включающий источник 1 излучения, рефлектор 2, направляющий излучение через окно 3 в кювету с анализируемой газовой смесью 4 и на прием-, ник 5 излучения, измерительную систе му, включающую усилитель. 6, синхрон.ный детектор 7 с генератором 8 onop" ного напряжения и блоком 9 регистрации, а также содержит двигатель 1О с выходной осью вращения, на которой установлен обтюратор 11 с лопастями
12 и 13, имеющими неодинаковое пропускание в области поглощения, определяемого компонента анализируемой смеси и изменяющееся в радиальном направлении пропускание в области поглощения неопределяеьюго компонента, причем двигатель 10 с обтюратором 11 выполнены с возможностью поперечного перемещения относительно оптического зз канала газоанализатора. На фиг. 1 и 2 в качестве примера изображен обтюратор, используемый для обнаружения органических соединений во влажном воз«
4Î духе по поглощению излучения на полосе 3,3 мкм. Лопасть 12 имеет плоское полукольцо 14, выполненное иэ стекла типа "пирекс " толщиной порядка 1,2 мм в направлении распространения излучения и шириной не менее диаметра ок»
43 на- 3. Полукольцо 14 дополнено кварцевым фигурным полукольцом 15 до плоской лопасти в виде сектора.с шириной рабочей части не менее удвоенного диаметра окна 3. Лопасть 13 содержит плоский слой органической пластмассы
16, толщиной порядка 0,2 мм, интенсивно поглощающей излучение в области 3,3 мкм, т.е. на полосе поглоще, ния определяемых органических соеди- нений. Слой 16 зажат между двумя кварцевыми пластинами 17,.толщиной по1 мм каждая, являющимися, также как и no"
4 лукольцо 15, оптическими фильтрами, задерживающими излучение, соот ветствующее широкой длинноволновой интенсивной полосе поглощения воды. Лопасти 12 и 13 имеют соизмеримые толцины.
Работает газоанализатор следующим образом.
Излучение от источника 1 с помощью рефлектора 2 направляется через обтюратор 11 и окно 3 в кювету 4 с анализируемой газовой смесью и на приемник 5 излучения. Поскольку слой органической пластмассы 16 значительно сильнее поглощает излучение на полосе определяемого компонента 3,3 мкм, чем полукольца 14 и 15 лопасти 12, излучение, поступающее в кювету 4 при вращении обтюратора 11, оказывается промодулированным на полосе поглощения определяемого компонента, а выходной сигнал приемника излучения 5 содержит переменную составляющую с амплитудой, пропорциональной концентрации определяемого компонента в анализируемой смеси. Используя радиальную неоднородность лопасти 12„ путем. перемещения двигателя 10 с обтюратором 11 в поперечном направлении относительно оптического, канала газоанализатора, этот сигнал делают практически.независимым от содержания неопределяемого компонента - паров воды, имеющих полосы поглощения (2,7 мкм и др.) в области пропускания пластин обтюратора. Действительно, лопасть 12 содержит полукольцо
14, имеюцее меньшее пропускание в области поглощения неопределяемого компонента, чем лопасть 13, и полу.кольцо 15, имеющее большее пропускание, чем лопасть 13. Передвигая двигатель с обтюратором в поперечном направлении относительно оптического канала и изменяя тем самым спектральный состав излучения, проходящего через лопасть 12, добиваются практически одинакового пропускания излуче ния в областях спектра, где достаточно интенсивно поглощает неопределяемый компонент (пары воды в рассматриваемом примере) и неодинакового пропускания в, области спектра поглощения определяемого компонента анализируемой смеси (например, метана в рассматриваемом примере) . В результате, вращение обтюратора практически не приводит к модуляции в области спектра поглощения определяемого компонента. При этом сигнал на выходе прием5 9300 ника 5 излучения возникает только при наличии в анализируемой смеси определяемого компонента. Дальнейшая обработка сигнала с выхода приемника 5 излучения осуществляется известными приемами и при помощи известных устройств измерительной системой, включа ющей усилитель 6, синхронный детектор 7 с генератором опорного напряжения 8 и блок регистрации 9. 1О
Предлагаемый гаэоанализатор пригоден для анализа не только бинарных и кваэибинарных смесей, но и для анализа многокомпонентных смесей. Повышение избирательности достигается до- З статочно простыми и надежными средствами, что в несколько раэ уменьша-ет себестоимость получаемсй газоанализитической информации.
20, Формула изобретения
Оптический абсорбционный гаэоанали затор, содержащий по крайней мере
83 4 один оптический канал, измерительную систему и двигатель с выходной осью вращения, на которой установлен обтюратор с лопастями, соседние иэ которых имеют неодинаковое пропускание в области поглощения определяемого компонента анализируемой смеси, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения избирательности гаэоаиализатора, лопасти обтюратара выполнены с изменяющимся в радиальном направлении пропусканием в области поглощения нвопределяемого компонента, анализируемой смеси, а обтюратор с двигателем выполнены с возможностью поперечного перемещения относительно оптического канала газоанализатера.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Прикладная ин©ракрасная спектроскопия. Под- ред. Д. Кендалла. И., "Иир", 1970, с. 250-253.
2. Там же, спектроскопия, под ред., Д. Кендалла, И., "Иир", с. 262.
930083
Составитель В. Капустин
Редактор Т. Киселева Техред g. Тепер Корректор В. Бутяга
Закаэ 3455/54 Тираж 883 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий
113035, Москва, W-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4
