Способ баланса нуля оптических газоанализаторов

 

СПОСОБ БАЛАНСА НУЛЯ ОПТИЧЕСКИХ ГАЗОАНАЛИЗАТОРОВ, содержащих дифференциальный приемник излучения. с рабочим и сравнительным чувствительными элементами, включаюЕЦий получение разности рабочего и сравнительного сигналов, регулировку величины рабочего или сравнительного электрических сигналов, один из которых является сигналом балансировки , до получения баланса нуля газоанализатора, отличаю-. щ и и с я тем, что, с целью повьпиения КПД использования потока излучения при одновременном уменьшении чувствительности газоанализаторов к изменению температуры окружающей среды, пространственного положения и к механическим воздействиям, в . качестве, сигнала балансировки используют меньший из сигналов, формируемый рабочим или сравнительным чувствитель.ными .элементами, который суммируют с разностью рабочего (Л и сравнительного электрических сигналов , при этом сигнал балансировки с противоположен по фазе разности рабочего и сравнительного сигналов.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН ((9) (! I) (5I)4 С 01 N 21 61

3, 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 3 7 0004 1 /24-25 (22) 14. 02 .84 (46) 30.10.85. Бюл. Ì 40 (72) Л.С. Антипов (53) 535.27 (088.8) (56) Бреслер П.И. Оптические абсорбционные газоанализаторы и их применение. Л.: Энергия, 1980 r. с. 56, рис. 2 1.

Ваня Я., Анализаторы газов и жидкостей. M. Энергия,. 1970, с. 235

236. (54)(57) СПОСОБ БАЛАНСА НУЛЯ ОПТИЧЕСКИХ ГАЗОАНАЛИЗАТОРОВ, содержащих дифференциальный приемник излучения. с рабочим и сравнительным чувствительными элементами, включающий получение разности рабочего и сравнительного сигналов, регулировку величины рабочего или сравнительного электрических сигналов, один из которых является сигналом балансировки, до получения баланса нуля газоанализатора, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения КПД использования потока излучения при одновременном уменьшении чувствительности газоанализаторов к изменению температуры окружающей среды, пространственного положения и к механическим воздействиям, в качестве сигнала балансировки используют меньший из сигналов, формируемый рабочим или сравнительным чувствительными элементами, который суммируют с разностью рабочего и сравнительного электрических сигналов, при этом сигнал балансировки противоположен по фазе разности рабочего и сравнительного сигналов.

1 1188599

Изобретение относится к аналитической технике и может быть использовано при оптическом. балансе нуля газоанализаторов с дифференциальным приемником излучения. 5

Цель изобретения. — повышение коэффициента полезного действия использования потока излучения при одновременном уменьшении чувствительности газоанализаторов к изме- 10 нениям .температуры окружающей среды, пространственного положения и к механическим воздействиям.

Способ баланса нуля оптических газоанализаторов, содержащих диф- 15 ференциал,*шлй приемник излучения с рабо lilt> H сравнительным чувствительпым элементами, заключается в получении разности рабочего и сравнительного сигналов, суммировании указанной разности сигналов с. меньшим из сигналов, формируемых рабочим или сравнительным чувствительным элементом, который используют в качестве сигнала балансировки, регулировке величины сигнала балансировки до получения баланса нуля газоанализатора, при этом сигнал балансировки противоположен по фазе разности рабочего и сравнительного сигналов. ласно по отношению друг к другу и через сопротивление 19 и регулируе мое сопротивление 20 — ко входу

З0 суммирующего предварительного уси35

На чертеже изображена схема осуществления способа баланса оптических газоанализаторов с диференциальным приемником излучения, вариант.

Газоанализатор содержит излучатель 1 модулированного потока излучения с отражателем 2, источник 3 .тока накала излучателя 1, электронный ключ 4, прерывающий ток накала излучателя 1, рабочую камеру

5, сравнительную камеру 6, приемник

7 излучения с установленным в нем рабочим 8 и сравнительным 9 термочувствительными элементами (например, металлическими нитями, термочувствительными сопротивлениями и др), которые со стабильными сопротивлениями 10-12 и термочувствительным элементом 13 (защищенным от воздействия потока излучения) образуют схемы рабочего и балансировоч ного мостов переменного тока, питаемых от генератора 14 прямоугольных импульсов, частота которого равна, например, 1 кГц. Рабочий мост обра" зован рабочим 8 и сравнительным 9

40 термочувствительными элементами и стабильными сопротивлениями 10 и 11, а балансировочный — термочувствительным элементом 13 (защищенным от воздействия потока излучения), стабильным сопротивлением 12 и, в зависимости от положения переключателя

15, стабильным сопротивлением 11 и сравнительным термочувствительным элементом 9 или стабильным сопротивлением 10 и рабочим термочувствительным элементом 8.

Для осуществления модуляции потока излучения частота генератора 14 прямоугольных импульсов делится с помощью делителя !6 частоты, формирующего прямоугольные импульсы низкой частоты (например, 0,5 Гц), которые управляют электронным ключом

4, прерывающим ток накала излучателя 1, питающего от источника 3.

Выходы рабочего и балансировочного мостов подключаются к входам рабочего 17 и балансировочного 18 измерительных трансформаторов, выходные обмотки которых включены соглителя 21 высокой частоты. Коэффициент усиления суммирующего предварительного усилителя 21 высокой частоты для рабочего сигнала равен отношению величины сопротивления 22 к величине сопротивления 19, а для балансировочного сигнала равен отно.шению величины сопротивления 22 к величине регулируемого сопротивления 20. Сигнал с выхода суммирующего предварительного -усилителя 21 высокой частоты поступает на вход синхронного детектора 23 высокой частоты (источником сигналов синхронизации которого является генератор 14 прямоугольных импульсов 14), который выпрямляет поступающий сигнал. При этом в выпрямленном сигнале присутствует низкочастотная огибающая, частота которрй равна частоте модуляции потока излучения.

Выделенный синхронным детектором 23 высокой частоты сигнал низкой частоты (например 0,5 Гц) усиливается избирательным усилителем 24 (0,50 05 Гц) низкой частоты и выпрямляется синхронным детектором 25 низкой частоты, источником сигналов

1188599

35

55 синхронизации которого является делитель 16 частоты.

В суммирующем усилителе 2б постоянного тока осуществляется сложение напряжений от синхронного детектора 25 низкой частоты и источника 27 опорных напряжений, необходимого для точной установки нуля газоанализатора.

Далее сигнал поступает на показывающий или регистрирующий прибор

28. Потенциометр 29 предназначен для установки нуля газоанализатора, а потенциометр 30 — для регулировки его чувствительности.

Газоанализатор работает следующим образом.

Модулированный (0,5 Гц) поток излучения от излучателя 1 с помощью отражателя 2 направляется в рабочую 5 и сравнительную б камеры, а оттуда — в дифференциальный приемник 7 излучения. При этом на вы- . ходе рабочего и балансировочного мостов присутствует низкочастотный (0,5 Гц) сигнал, вызванный модуляцией сопротивления рабочего 8 и сравнительного 9 термочувствительных элементов из-за модуляции тем- . ,пературы слоев газа, в которых они .

В установлены. Сигнал разбаланса рабочего и балансировочного мостов через рабочий 17 и балансировочный

18 измерительные трансформаторы, выходные обмотки которых включены согласно.по отношению друг к другу, поступают на вход суммирующего предварительного усилителя 21 высокой частоты, где происходит сложение рабочего и балансировочного электрических сигналов (сдвинутых по фазе на t80 ) и усиление их суммы.

Далее сигнал с выхода суммирующего предварительного усилителя 21 высокой частоты выпрямляется синхронным детектором 23 высокой частоты, выделяющим низкочастотный (0,5 Гц) сигнал, частота которого равна частоте модуляции потока излучения, который усиливается избирательным усилителем 24 низкой частоты (0,5+

:+0,05 Гц) и выпрямляется синхронным детектором 25 низкой частоты. При отсутствии в пробе измеряемого газа должен отсутствовать электрический сигнал на выходе газоанализатора.

Этого добиваются, устанавливая оптический баланс нуля газоанализатора.

При этом осуществляют следующие операции.

В рабочую камеру 5 газоанализатора подают вместо пробы нулевую газовую смесь, устанавливают переключатель 15 в положение и . Регулируя величину сопротивления 20, устанавливают минимальный сигнал на выходе синхронного детектора 25 низкой частоты, добиваясь тем самым оптического баланса нуля газоанализатора.

Если переключатель 15 установлен в положение 0 а добиться оптического баланса нуля газоанализатора не удается, то переключатель

i5 устанавливают в положение о и, регулируя величину сопротивления 20, добиваются оптического баланса нуля газоанализатора при минимальном сигнале на выходе синхронного детектора 25 низкой частоты. Если поток излучения через рабочий оптический канал больше, чем через сравнительный оптический канал, то низкочастотный (0,5 Гц) сигнал, формируемый с помощью рабочего 8 термочувствительного элемента, превышает низкочастотный (0,5 Гц) сигнал, формируемый с помощью сравнительного 9 термочувствительного элемента. Так как оптический баланс нуля газоанализатора наблюдается при равенстве этих сигналов, то надо увеличить сигнал (0,5 Гц), формируемый с помощью сравнительного 9 термочувствительного элемента.Этого добиваются, установив переключатель 15 в положение а.

При этом балансировочный мост содержит из стабильных сопротивлений 11 и 12, сравнительного термочувствительного элемента 9 и термочувствительного элемента 13 (защищенного от воздействия потока излучения), а низкочастотный (0,5 Гц) сигнал разбаланса балаисировочного моста формируется с помощью сравнительного термочувствительного элемента 9. Тогда в суммирующем предварительном усилителе 2 1 высокой частоты осуществляется сложение сдвио нутых по фазе на 180 по отношению друг к другу низкочастотных сигналов (0,5 Гц) с выходов рабочего

17 и балансировочного 18 трансформаторов ° Регулируя сопротивление

20, устанавливают оптический баланс

1188599 газоанализатора при минимальном сигнале на выходе синхронного детектора 25 низкой частоты.

Если поток излучения через сравнительный оптический канал больше, чем через рабочий оптический канал,, то низкочастотный (0,5 Гц) сигнал, формируемый с помощью сравнительного 9 термочувствительного элемента, превышает низкочастотный (0,5 Гц) сигнал, формируемый с помощью рабочего 8 термочувствительного элеглента. Теперь для установления оптического баланса нуля гаэоанализатора надо увеличить сиги;;п (0,5 I ц), формируемый с помощью рабочего 8 термочувствительного элемента. Этого добиваются, установив переключатель 15 в положение Е, При этом балансировочный мост состоит из стабильных сопротивлений 10 и

12, рабочего 8 термочувствительного элемента и термочувствительного элемента 13 (защищенного от воздействия потока излучения), а низкочастотный (0,5 Гц) сигнал разбаланса балансировочного моста формируется с помощью рабочего 8 термочувствительного элемента. Тогда в суммирующем предварительном усилите"ге 21 высокой частоты осуществляется сложение сдвинутых по фазе на 180 по отношению друг к другу низкочастотных сигналов (0 5 Гц) с выходов рабочего 17 и балансировочного 18 трансформаторов. Регулируя сопротивление 20, устанавливают оптический баланс нуля газоанализатора при минимальном сигнале на вы10 ходе синхронного детектора 25 низкой частоты.

Если после окончания операции оптической балансировки нуля газоаналиэатора на его выходе присут15 ствует небольшой электрический сигнал, то его устраняют с помощью потенциометра 29.. При наличии в пробе. измеряемого газа поток излу-. чения, поступающий в приемник 7

20 излучения, уменьшается за счет поглощения в рабочей камере 5 части потока излучения измеряемым газом, что приводит к появлению сигнала на выходе гаэоанализатора.

25, Если концентрация измеряемого газа равна верхнему пределу шкалы газоанализатора, то íà его выходе появляется максимальный сигнал, который устанавливается равным верхЗ0 нему пределу шкалы регистрирующего прибора 28 с помощью потенциометра 30.

1188599

ВНИИЛИ Заказ 673б/44 . Тираж 896 Подписное

Филиал IIIIII "Патент",.г.Ужгород, ул.Проектная, 4