Магнитомеханический компенсационный газоанализатор

 

Изобретение предназначено для применения в тех областях техники, где требуется проводить анализ парамагнитной восприимчивости веществ, например концентрации кислорода в различных газовых смесях. Цель изобретения - повьнпение надежности и устойчивости к помехам. При наличии в анализируемой газовой смеси парамагнитных компонентов возникает момент вращения, воздействующий на ротор (Г) 1. Р 1 начинает поворачиваться, и луч света излучателя 4, отраженный зеркалом 3, перемещается по поверхности фотоприемников 6. На выходе (Л с 1 t I / Sf fiS$iifff:f ю 4

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

С(М4ИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (50 4 G 01 N 27/72

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

l1O ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3762249/24-21 (22) 24.06.84 (46) 30.06.86. Бюл. М- 24 (71) Ордена Трудового Красного Знамени институт физики полупроводников

АН.ЛитССР и Северодонецкое опытноконструкторское бюро автоматики Научtl но-производственного объединения Химавтоматика" (72) А.-П.А.Иажейкис, Й.Ю.Веркялис, К.К.Валацка, А.М.Левченко, И.В.Фесенко, Л.Л.Базилянский и А.Й.Шарнопольский (53) 543.274(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 437007, кл. G 01 N 27/72, 1974.

Авторское свидетельство СССР

У 266342, кл. С 01 N 27/72, 1970.

„„SU„„1241120 А1 (54) ИАГНИТОМЕХАНИЧЕСКИЙ КОМПЕНСАЦИОННЫЙ . ГАЗОАНАЛИЗАТОР (57) Изобретение предназначено для применения в тех областях техники, где требуется проводить анализ парамагнитной восприимчивости веществ, например концентрации кислорода в различных газовых смесях. Цель изобретения — повыщение надежности и устойчивости к помехам. При наличии в анализируемой газовой смеси парамагнитных компонентов возникает момент вращения, воздействующий на ротор (Р) 1. Р 1 начинает поворачиваться, и луч света излучателя 4, отраженный Е

Ф зеркалом 3, перемещается по поверхности фотоприемников 6. На выходе

1241120ранее сбалансированного усилителя возникает сигнал, который через вы-. ходную систему 11 поступает на компенсационную обмотку 2. Созданный компенсационный момент препятствует дальнейшему повороту Р 1. Величина тока компенсации является мерой содержания нарамагнитного компонента в газовой смеси. Регулирующий усилитель

У " : Ф

1Î под3 ержиЬЙЙт ток при котором сигнал сумматора 9, не меняющийся при неИзобретение относится к газоаналитическому приборостроению и может быть использовано в тех областях техники, где требуется проводить анализ царамагнитной восприимчивости веществ, 5 например, при определении концентрации кислорода в различных газовых смесях.

Цель изобретения — повышение надежности и устойчивости к помехам, связанным с трясками, вибрацией, колебаниями температуры и деградацией излучателя.

На фиг.1 показана конструкция газоанализатора; на фиг.2 — ход лучей в проекции, перпендикулярной экрану.

Газоаналиэатор содержит поворотный ротор 1 с обмоткой 2 и сферическим зеркалом 3, подвешенным на токопроводящих растяжках. Ротор 1 находится в неоднородном поле магнитной системы. В корпус камеры, в плоскости, перпендикулярной главной оптической оси зеркала 3 и проходящей через центр его сферы, смонтированы источник света (излучатель) 4 и разделенные от него светонепроницаемым экраном 5 два фотоприемника 6. Полупроводниковые кристаллы излучателя 4 и .фотоприемников от камеры отделяет ок- 30 но 7 из оптически прозрачного материала. Фотоприемники 6 соединены с входами дифференциального. усилителя

8 и сумматора 9. Выход сумматора 9 через регулирующий усилитель 10 сое35 динен с источником 4 -света, а выход дифференциального усилителя 8 через выходную схему 11 соединен с компенсационной обмоткой. 2. Магнитная сисбольшом смещении пучка света по прямой, проходящей через центры фотоприемников, равняется заданному значению; Сокращение до минимума количества элементов оптической системы уменьшает потери света, что обеспечивает требуемую чувствительность газоаналиэатора. Кроме того, исключение элементов .крепления а эстировки способствует повышению устойчивости к вибрации, 2 ил. тема размещена в. камере 12,.а опто( электронный узел размещен в корпусе 13.

Газоанализатор работает следующим образом.

При отсутствии парамагнитного газа в магнитной камере ротор 1 с зеркалом 3 находится в таком положении, что свет источника 4 света проходит окно 7, отражается от поверхности сферического зеркала 3 и через окно

7 подается на фотоприемники 6, освещая примерно половину площади каждого (фиг.1 и 2). При наличии s анализируемой газовой смеси парамагнитных компонентов, например кислорода, возникает момент вращения, воздействующий на ротор 1. В результате ротор 1 начинает поворачиваться вокруг оси подвеса 0 и луч света излучателя

4, отраженный от зеркала 3, начинает перемещаться по поверхности фотоприемников 6. На выходе ранее сбалансированного усилителя 8 возникает сигнал, который через выходную схему 11 поступает на компенсационную обмотку

2. Созданный в результате магнитоэлектрического. взаимодействия компенI. сационный момент препятствует дальнейшему повороту ротора и удерживает

его в положении, близком к исходному.

Величина тока компенсации является мерой содержания парамагнитного ком-. понента в газовой смеси.

Сумматор 9 вырабатывает сигнал, соответствующий сумме сигналов фотоприемников 6. Этот сигнал не меняется при небольшом смещении пучка света по прямой, проходящей через центры

1241120 фотоприемников 6. Регулирующий усилитель .10 поддерживает на своем выходе, соединенном с излучателем 4, ток, при котором выходной сигнал сумматора

9 равняется заданному значению. Таким образом, достигается стабильность светового потока, поступающего на фотоприемники при изменении температуры и деградации излучателя, изменении оптических свойств окна и зеркала, а также при наличии в анализируе-. мой газовой смеси поглощающих свет компонентов. Зтнм достигается стабильность чувствительности газоанализатора. !5

Магнитомеханический компенсационный газоанализатор, содержащий поворотный ротор с компенсационной обмоткой и -зеркалом, магнитную систему, оптоэлектронный узел в виде источника света и двух фотоприемников, каждый из которых соединен через усилитель и измерительный блок с соответ; ствующими выводами компенсационной

2р 1обмотки, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и устойчивости к помехам„ он снабжен сумматором и регулирующим усилителем, магнитная система включает камеру с . 25 окном, в котором расположен оптоэлектронный узел, снабженный светонепроницаемым экраном и размещенный в корпусе с окном, окно камеры совмещено с окном корпуса оптоэлектронного узла, зеркало выполнено сферическим, фотоприемники и источник света размещены в одной плоскости, проходящей через центр сферы зеркала и перпендикулярной его главной оптической оси, светонепроницаемый экран Разме; щен между источником света и фотоприемниками, при этом входы сумматора соединены с соответствующими фотоприемниками, выход сумматора подклю40 чен через регулиРующий усилитель к источнику света, оптически связанному через окно корпуса оптоэлектронного узла и зеркало с фотоприемниками.

Пример. В корпусе камеры с магнитной системой напротив зеркала образовано отверстие, куда вставляется и герметически закрепляется в центре сферического зеркала при помощи винтов и прокладок оптоэлектронный узел. Оптоэлектронный узел выполнен на,базе корпуса для полупроводниковых приборов типа ТО-5 с крышкой из стекла

В качестве фотоприемников применены устройства фотодиод — операционный усилитель, обеспечивающие оптимальное сочетание чувствительности и быстродействия. Сумматор выполнен на операционном усилителе К140 УД7. Регулирующий усилитель построен по схеме стабилизатора напряжения. На неинвертирующий вход операционного усилителя подается сигнал от источника опорного напряжения,.а на инвертирующий — выодной сигнал сумматора. Выкод усилителя к излучателю подсоединяется через буферный транзистор.

Сокращением до минимума количества элементов оптической системы уменьшаются потери света, что обеспечивает требуемую чувствительность газоанализатора, исключаются элементы для их крепления и юстировки, что способствует повышению устойчивости к тряске и вибрации, повышает стабильность метрологических характеристик, а также уменьшает вес.и габаритные размеры прибора.

Формула изобретения

Составитель В.Треков

Редактор И. Касарда Техред Л.Олейник : Корректор Л.Патай

Заказ 3481/38 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое йредприятие, r.Ужгород, ул.Проектная, 4