Оптико-акустический газоанализатор

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соеетских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 08 11.1971 (№ 1623688/26-25) Л1. Кл. б 01j 3/02

G 01п 21/22 с присоединением заявки №

Приоритет

Комитет по делам изобретений и открытий при Сапате Министрое

СССР

Опубликовано 26.I.1973. Бюллетень № 9

Дата опубликования описания I О.IV.1973

УДК 543,422.4(088.8) Автор изобретения

Заявитель

П. И. Бреслер

Специальное конструкторское бюро аналитического приборостроения АН СССР

ОПТИКО-АКУСТИЧЕСКИЙ ГАЗОАНАЛИЗАТОР

Изобретение относится к области аналитического приборостроения.

Известны оптико-акустические газоанализаторы, в которых анализируемая газовая смесь поступает в камеру оптико-акустического,приемника инфракрасной радиации через пористые фильтры, практически не пропускающие акустических колебаний. Содержание нужного компонента в смеси определяется по величине сигнала, формируемого оптико-акустическим приемником под действием направляемого в его лучеприемную камеру модулированного потока инфракрасной радиации. Хотя такой газоанализатор является в принци пе однолучевым с непосредственным измерением сигнала приемника и при отсутствии балластного сигнала, соответствующего нулевой концентрации определяемого компонента, имеет устойчивую нулевую точку шкалы, его показания существенно зависят от тепловы.. параметров анализируемой смеси, т. е. от состава и свойств ее неопределяемых компонентов.

Целью изооретения является повышение точности и избирательности анализа. Для это,го газоанализатор снабжен термофоном, помещенным в камеру оптико-акустического приемника предпочтительно вне зоны лучеприемной камеры, в которую попадает поток инфракрасной радиации.

В том случае когда поток инфракрасной радиации, поступающий в камеру приемника, модулируется с частотой f, а термофон развивает акустический сигнал частотой fq, мик5 .рофон оптико-акустического приемника выдает суммарный ситнал, содержащий составляющие обеих частот. После усиления суммарного сигнала он может быть разделен с помощью известных устройств на составляющие

10 с частотой f) и fg. Затем в схеме сравнения вычисляют отношение амплитуд обеих составляющих (проще всего это выполняется после выпрямления и фильтрации сигналов).

Так как и сигнал от оптико-акустического

15 приемника и сигнал термофона зависят от тепловых параметров анализируемой смеси

TIo близким законам, то подбпрают такие частоты fi и fp, что при измерении отношения обоих сигналов влияние тепловых параметров

20 анализируемой смеси на показания газоанализатора в значительной мере устраняется н, кроме того, сигналы по частоте разделяются без затруднений, В том случае когда питание источника ин25 фракрасной радиации н термофона осуществляется от одного генератора, частично .или полностью компенсируется влияние изменения накала источника инфракрасной радиации на показания газоанализатора. Так как в пред30 лагаемом газоанализаторе измеряется отно368497

50 шение двух сигналов, показания газоанализатора практически не зависят от чувствительности микрофона и коэффициента усиления усилителя.

Балластный сигнал, соответствующий нулевой концентрации определяемого компонента, может быть устранен или сведен к минимуму .IIoobIì,èçâåñòíûì способом.

На чертеже показан предлагаемый газоапализатор, содержащий источник инфракрасной радиации 1, синхронный электродвигатель 2, обтюратор 8, фильтровую камеру 4, лучеприемную камеру 5 оптико-акустического приемника, источник питания (генератор) 6, микрофон 7, блок согласования 8, блок согласования 9, термофон 10, измеритель 11 отношения выпрямленных сигналов, регистрирующий прибор 12, выпрямитель И, разделитель сигналов 14, усилитель 15, пористые фильтры 16, газоподводящую магистраль 17, осушитель

18, замембранный объем 19 о пшика-акустического приемника.

Поток инфракрасной радиации от источника 1 модулируется обтюратором 8, приводимым во вращение синхронным электродвигателем 2. Пройдя фильтровую камеру 4, заполненную неопределяемым газом Б, потлощающим инфракрасную радиацию, поток радиации поступает в лучеприемную камеру 5 оптико - акустического приемника. Наличие фильтровой камеры позволяет свести к минимуму влияние на показания газоанализатора изменений концентрации газа Б в анализируемой смеси, содержащей Определяемый газ A и неопределяемые газы Б (поглощающий инфракрасную радиацию в отличном от газа А участке спектра) и С (не поглощающий инфракрасную радиацию).

Анализируемая газовая смесь попадает в лучеприемную камеру 5 оптико-акустического .приемника и замембранный объем 19 из газо.подводящей магистрали 17 путем диффузии через пористые фильтры 1б, имеющие высокое акустическое сопротивление. Перед поступлением в магистраль 17 анализируемая газовая смесь осушается с,помощью осушителя 18. Глубина 1 лучеприемной камеры 5 выбирается в соответствии с диапазоном измерения газоанализатора.

В замембранный объем 19 оптико-акустического приемника помещен термофон 10.

Для питания термофона,переменным током выбранной частоты 12 используется генератор

5. Так как режимы термофона могут быть различными, для его подключения может оказаться необходимы м блок согласования 9. Источник питания 5 с блоком согласования 8 используются также для питания источника инфракрасной радиации 1. Так как тепловая инерционность источника б во много раз больше инерционности термофона, питание источника переменным током частоты fz:ïðàêòèчески не приводит к,дополнительной модуляции потока инфракрасной радиации. В том случае если частота /2 мала, для исключения балластной модуляции в блок согласования 8 вводят устройства для выпрямления и фильтрации тока питания источника 1.

Микрофон 7 оптико-акустического приемника выдает суммарный сигнал, состоящий из сигнала, возникающего вследствие оптикоакустического эффекта и имеющего частоту

f>, равную частоте модуляции потока инфракрасной радиации, и сигнала частоты f2, формируемого термофоном 10. Суммарный сигнал усиливается усилителем 15 и разделяется на составляющие с частотами f) и f2 с:помощью устройства 14. Каждая из составляющих выпрямляется и фильтруется с помощью соответствующего выпрямителя 18. Выпрямитель измеряет отношение выпрямленных сигналов, которое регистрируется прибором 12.

При измерении отношения сигнала от оптико-акустического эффекта (рабочего сигнала), являющегося функцией концентрации определяемого ком понента А в анализируемой смеси, к сигналу термофона (сигналу сравнения) показания газоанализатора практически не зависят от изменения тепловых свойств анализируемой смеси при изменении концентрации ее компонентов, а также от изменения чувствительности микрофона, коэффициента усиления усилителя и от изменения накала .источника радиации.

Предмет изобретения

Оптико-акустический газоанализатор, содержащий источник излучения, обтюратор, фильтровую камеру, оптико-акустический приемник с системой подачи в нето анализируемой смеси, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и избирательности анализа, газоанализатор снабжен термофоном, установленным в камере оптико-акустического приемника.

368497

Во)иод сй7ы

Составитель M. Пантелеев

Редактор T. Орловская

Корректоры: А. Николаева и М, Коробова

Техред Л. Грачева

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 744/12 Изд. ¹ 212 Тираж 755 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР 1!осква, )К-35, Раушская наб., д. 4/5