Изобретение относится к аналитической технике и может быть использовано в автоматизированных системах газового анализа для линеаризации, поверки и градуировки газоанализаторов.

Известно устройство для распределения Потоков газов ji).

Устройство характеризует низкая точность анализа, слабая чувствительность к изменению контролируемого газового компонента, обусловленные его значительным раэбавлением на входе устройства.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является газоаналитическое устройство, в котором повышение чувствительности при работе в следящем режиме производится посредством автоматического выбора и вычисления в процессе анализа новых значений реперных точек, что позволяет при широком диапазоне изменения концентрации исследуемого газового компонента производить его . дозированное разбавление в диапазоне на порядок и более меньшем.

Известное устройство содержит первый управляемый вентиль, входные патрубки которого связаны с трубопроводами подачи газов, управляющий вход вЂ” с выходом исполнительного механизма, а выходной патрубок вЂ” с первым входом смесителя, связанным с датчиком концентрации, выход которого соединен с первыми входами .компаратора и блока памяти, связанного выходом со вторым входом компаратора и с первым входом информационного вычислительного блока, блок регулирования, первый выход которого соеди. нен со вторым входом информационного вычислительного блока (.2).

Основным недостатком известного устройства является то, что точность его ограничена в основном точнОстью доэирования, то есть зависит от выполнения высокоточного газорас-. пределительного узла, что представляет собой значительные трудности.

Цель изобретения вЂ” повышение точности устройства.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве осуществлено двухступенчатое разбавление эталонной концентрации Х и ах, соответствующей концу шкалы преобразователя. "Грубое" вЂ” недозированное разбавление во всем диапазоне шкалы Х с1к -Х wi

ЗО и "Точное" вЂ” дозированное в диапаэо808848 не на порядок и более узком, то есть информативным для устройства является лишь канал точного дозирования, в котором по коэффициентам К 4 дозирования определяются текущие значения концентрации Х» на входе преобразователя, причем первоначально идет разбавление по каналу точного дозирования насколько это позволяет

его диапазон, после чего при достижении границы диапазона вычисляется и запоминается новое значение репер-. ной точки, дозирование по этому каналу приостанавливается и включается канал грубого разбавления до момента установления выходного сигнала преобразователя равным новому реперному значению, далее описанный цикл повторяется.

С этой целью в устройство введен элемент И, понижающий редуктор и второй управляемый вентиль, входные патрубки которого через понижающий редуктор связаны с трубопроводами подачи газов, а выходной патрубок со вторым входом смесителя, причем второй вход регулирования соединен с управляющим входом второго управляемого вентиля, третий выход вЂ” со

EITopblM входом блока памяти, через элемент И вЂ” со входом исполнительного механизма и с третьим входом информационного вычислительного блока, четвертый вход которого связан с четвертым выходом блока регулирования, а выход компаратора подключен ко второму входу элемента И.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 вЂ” графики, характеризующие работу устройства.

Устройство содержит трубопроводы подачи газов 1 и 2 для ввода газа эталонной концентрации Ск ак, соответствующей концу шкалы датчика

3 концентрации вЂ” х qи газа-разбавителя СО, первый и второй управляемые вентили 4 и 5 соответственно, понижающий редуктор б, смеситель

7,. компаратор"8, блок 9 памяти, исполнительный механизм 10, элемент

11 И, блок 12 регулирования, включающий исполнительный механизм 13, потенциометр 14, концевой выключатель 15, выключатель 16, клемму 17 ввода пускового сигнала 17, информационный вычислительный блок 18, включающий генератор 19 импульсов, счетчики 20 и 21 цифро-аналоговые преобразователи 22 и 23, элементы

И 24 и 25 и компаратор 26, первый и второй выходы 27 и 28 устройства для считывания параметров Чк,Х » выходной характеристики датчика концентрации.

Для описания работы устройства введены следующие обозначения

Ск, а„ вЂ” эталонный газ с концентрацией компонента Х, соответствующей концу шкалы датчика концентрации;

С а вЂ” газ разбивитель (не содер5 жит компонент Х);

V»I X; вЂ” параметры выходной характеристики датчика концентрации;

Чр, Хр, вЂ” параметры реперных точек;

10 g

j=qp = вЂ” коэффициент дозирования. т а вЂ” коэффициент понижения рео дуктора;

Чи=Чц К1 вЂ” выходной сигнал потенциоо

Vz. вЂ” выходной сигнал потенцио15 метра, находящегося в исходном состоянии;

Чцад - выходной сигнал цифроана-. логового преобразователя 23;

20 М 2 и вЂ” максимальные емкости счетчиков 20 и 21 и числа, 22 записанные в них.

Первый двухвходовый управляемый вентиль 4 предназначен для плавного недозированного изменения (уменьшения) концентрации во всем диапазоне С» ак:Cх си1и(по шкале Х щак +Х min ).

Понижающий редуктор б предназначен для понижения в а раз расходов газов, проходящих через второй двухвходовый управляемый вентиль 5, на выходе которого осуществляется дозированное понижение концентрации компонента в пределах от вЂ,"- а до 0 на каждом из поддиап- зонов.

Блок 12 регулирования осуществляет управление вторым двухвходовым управляемым вентилем 5, выдает аналоговый сигнал Ч = Ч„ I(j, пропор0 циональный углу его поворота, управ40 ляющие сигналы на пуск исполнительного механизма 10, вычислительного блока 18 и разрешение записи нового значения реперной координаты в блок

9 памяти.

Второй исполнительный механизм 13 и второй двухвходовый управляемый вентиль 5 работают не выключаясь в нереверсивном режиме, в конце каждого рабочего цикла (конец диапазона регулирования) срабатывает концевой выключатель 15 и наступает эона холостого (нерегулируемого) хода, пройдя которую в канале точного дозирования вновь возобновится дозирован.ное понижение концентрации компонента х в пределах от а до О. к гиак

Устройство работает следующим образом. . Перед включением устройства каналы грубого и точного дозирования

d0 устанавливают в состояния, обеспечивающие во входном газовом тракте датчика 3 концентрации максимальную концентрацию компонента Х ак, вводят в блок 9 памяти соответствуюd$ щее ему значение Чр =Чк,»,ак, устанав808848 вого выключателя 15 и через логический элемент 25 И блокируется счетный вход счетчика 21. Через замкнувшиеся контакты концевого выключателя 15 и через логический элемент,24 И снимается блокировка со счетного входа счетчика 20 и поступает сигнал разрешения записи в блок

9 памяти выходного сигнала датчика

3Vgh =Vp2 вЂ” новое реперное значение, соответствующее значению компонента

Х л = Хр2, .зафиксированному в счетчике 21 к моменту начала режима холостого хода. С выхода блока 9 памяти на второй вход компаратора 26 поступает сигнал нового значения Vpi =Чр2 I5 реперной точки и начинается заполне ние счетчика 20 до значения и 2, обеспечивающего изменение выходного сигнала Vpn о

О. й22

Von-Чи 1Л

22 о о

22 N21 и Кл Й2

55. 0-1

К wQX С2 w©X

65 ливают в счетчике 21 число Ncy=X w „ и уравновешивают сигналы на входах компаратора 26 при неизменном значении кода N 7 =X w Ä

При замыкании выключателя 16 с клеммы 17 ввода пускового сигнала включается второй исполнительный механизм 13 и через размыкающие контакты концевого выключателя 15 снимается блокировка со счетного входа счетчика 21, происходит включение канала точного дозирования и работы вычислительного блока 18 в следующем режиме.

При постоянной концентрации компонента :- - Х,„ „, поддерживаемой на первом входе смесителя 7, на втором его входе концентрация будет изменяться от С 2" до О, в результате на входе датчика 3 произойдет изменение концентрации компонента Х от

Х и ах до -я1 Х win . Одновременно, с изменением на выходе потенциометра

14 начального установочного сигнала

Vn в KÄ раз, пропорционально измео

О .Ю2 няется выходной сигнал Чои =Ч„Kj N (счетный вход счетчика 20 блокировЂ”

22 ван) и соответственно в К 4 раз уменьшйтся значение кода в счетчике 21 определяемого из выражения б

I и "1 вЂ” б вЂ” вЂ” -= V о... И22 Nx цап.

Ъ °

Так как на первом поддиапаэоне

Ччлп- Чр1, то равенство ЧцАп =ЧР1 обеспечивается изменением текущих, значений кода в счетчике 21 в соответствии с выражением и с учетом первоначально введенного в счет 21 значения Хи 2 информация о текущей величине компонента Х л на выходе 28 устройства принимает вид

При достижении границы первого поддиапазона срабатывает концевой выключатель

15, блок регулирования 12 и второй двухвходовый управляемый вентиль 5 включаются на время Г к в режим холостого хода до возобновления следующего цикла.

В течение. режима холостого хода через разомкнувшиеся контакты конце25

50 достаточного для выравнивания сигналов ЧцАИ Чр2 пРи неизменнОм значе нии кода в счетчике 21. Через логический элемент 11 И происходит пуск первого исполнительного механизма

10 и первого двухвходового управляемого вентиля 4, в результате чего происходит разбавление концентрации компонента на первом входе смесителя 7 до значения -Хи1ц, фиксируемого моментом равенства сигналов на входах компаратора 8.

Таким образом, к моменту окончания режима холостого хода (конец ° первого цикла воспроизведения на выходах 27 и 28 устройства параметров выходной характеристики датчика

a"--л

3. конЦентРаЦии в Диапазоне Хгиол

Х max) на выходе смесителя 7 значенйе концентрации компонента Х установитсЯ Равным,," Хиго . Далее, на следующем втором цикле воспроизведения, вновь включается канал точного дозирования и при новом реперном эна чении Vp1, Хр2 бУДет осУществляться аналогичным образом воспроизведение . на выходах 27 и 28 устройства выходной характеристики датчика 3 в следующем диапазоне а- х . а-2 . Ар ъ илок+ y " max i и так далее..

В предлагаемом устройстве точность. воспроизведения характеристик датчика 3 концентрации в основном зависит от точности дозирования газовых смесей. Включение канала точного дозирования через понижающий в а раэ редуктор расхода смеси при оди808648 иаковых точностных характеристиках управляемых вентилей, позволяет в а раз понизить погрешность дозирования на каждом из поддиапазонов, причем суммарная случайная погрешность при ее равномерном распределении

5 уменьшается с увеличением коэффицивЂ” ента а редукции (количества поддиапаэонов). Кроме того, как правило, технически легче выполнить высокоточный дозатор смеси в узком диапазоне дозирования для использования его в канале точного дозирования, что позволит еще более повысить эффективность устройства.

Другой основной положительный эффект устройства определяется тем, 5 что на точность воспроизведения характеристики V = 1(х) датчика концентрации не влияет ее нелинейность, более того, требуемая информация о виде характеристики заклю- Щ чается лишь данными об одной реперной точке VP1 =Ч„ о„, Хр, =Х „. Это обстоятельство значительно снижает требования к датчикам концентрации, основным узлам газоаналитических систем, не требует большого количества дорогостоящих эталонных смесей и принятия специальных мер для линеаризации характеристики.

Формула изобретения

Газоаналитическое устройство, со-; держащее первый управляемый вентиль, входные патрубки которого связаны с трубопроводами подачи газов, управляющий вход вЂ” с выходом исполнительного механизма, а выходной патрубок вЂ” с первым входом смесителя, связанным с датчиком -концентрации, выход которого соединен с первыми входами компаратора и блока памяти, связанного выходом со вторым входом компаратора и с первым входом информационного вычислительного блока, блок регулирования, первый выход которого соединен со вторгся входом информационного вычислительного блока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит элемент И, понижающий редуктор и второй управляемый вентиль, входные патрубки которого через понижающий редуктор связаны с трубопроводами подачи газов, а выходной патрубок вЂ” со вторым входом смесителя, причем второй выход блока регулирования соединен с управляющим входом второго управляемого вентиля, третий выход вЂ” co вторым входом блока памяти, через элемент И со входом исполнительного механизма и с третьим входом информационного вычислительного блока, четвертый вход которого связан с четвертым выходом блока регулирования, а выход компаратора подключен ко второму входу элемента И.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 586424, кл. G 05 0 7/03, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2581350/18-24, кл. G 01 D 3/02, 1978 (прототип).

808848 (Рог. Г

Составитель Л.. Цоллагова и Ы

Эаказ 3.93/42 Гираж 713 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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