BG2131U1

BG2131U1 - FREEZER GAS ANALYZER

Info

Publication number: BG2131U1
Application number: BG003021U
Authority: BG
Inventors: Антон МИЛЧЕВ
Original assignee: "ДиДжи Консулт" ЕООД
Priority date: 2015-06-03
Filing date: 2015-06-03
Publication date: 2015-10-30

Abstract

Полезният модел се отнася до бездисперсионен газов анализатор за измерване на концентрацията на газове в състава на газова смес, работещ на принципа на инфрачервената спектроскопия. Газовият анализатор включва електронен процесорен блок и свързани към него измервателна камера (1) и еталонна камера (2). В единия край на измервателната камера (1) е монтиран първи инфрачервен източник (3), а в срещуположния й край е монтиран първи инфрачервен детектор (4). Еталонната камера (2) е запълнена с непоглъщащ инфрачервена радиация газ, като в единия край на еталонната камера (2) е монтиран втори инфрачервен източник (3а), а в срещуположния й край е монтиран втори инфрачервен детектор (4а). Измервателната камера (1) е снабдена с входяща тръба (5), разположена до първия инфрачервен източник (3) и с изходяща тръба (6), разположена до първия инфрачервен детектор (4). Електронният процесорен блок включва: управляващ модул (7), свързан с първия (3) и втория (3а) инфрачервен източник; измервателен модул (8), свързан с първия (4) и втория (4а) инфрачервен детектор; комуникационен модул (11), имащ порт (12) за връзка с интернет; захранващ модул (9) и логически модул (10), свързан съответно с управляващия модул (7), с измервателния модул (8), с комуникационния модул (11) и със захранващия модул (9), който е свързан с модулите (7, 8, 10 и 11) на електронния процесорен блок. 7 претенции, 5 фигуриThe useful model refers to a non-dispersive gas analyzer for measuring the concentration of gases in a gas mixture using an infrared spectroscopy. The gas analyzer includes an electronic processor block and a metering chamber (1) and a reference chamber (2) connected thereto. A first infrared source (3) is mounted at one end of the measurement chamber (1), and a first infrared detector (4) is mounted at its opposite end. The reference chamber (2) is filled with non-infrared radiation gas, and a second infrared source (3a) is mounted at one end of the reference chamber (2a), and a second infrared detector (4a) is mounted at its opposite end. The measuring chamber (1) is provided with an inlet tube (5) located next to the first infrared source (3) and an outlet tube (6) located next to the first infrared detector (4). The electronic processor unit includes: a control module (7) coupled to the first (3) and the second (3a) infrared source; a measurement module (8) coupled to the first (4) and the second (4a) infrared detector; a communication module (11) having a port (12) for connecting to the internet; a power module (9) and a logic module (10) connected to the control module (7), the measuring module (8), the communication module (11) and the supply module (9) 8, 10 and 11) of the electronic processor block. 7 claims, 5 figures

Description

Област на техникатаField of technology

Полезният модел се отнася до бездисперсионен газов анализатор за измерване на концентрацията на газове в състава на газова смес. По-специално, полезният модел се отнася до бездисперсионен газов анализатор, работещ на принципа на инфрачервената спектроскопия.The utility model refers to a dispersion-free gas analyzer for measuring the concentration of gases in the composition of a gas mixture. In particular, the utility model relates to a dispersion-free gas analyzer operating on the principle of infrared spectroscopy.

Предшестващо състояние на техникатаBACKGROUND OF THE INVENTION

Анализът на газове, извършван на принципа на инфрачервената спектроскопия се използва от дълго време в практиката. Известни са различни устройства, които определят концентрацията на газове като измерват степента на поглъщане на инфрачервена радиация от анализираната газова смес.Gas analysis performed on the principle of infrared spectroscopy has long been used in practice. Various devices are known that determine the concentration of gases by measuring the degree of absorption of infrared radiation from the analyzed gas mixture.

Така например, от патент US 5,874,737 е известен газов анализатор, включващ електронен процесорен блок и измервателна камера, в единия край на която е монтиран инфрачервен източник, а в срещуположния й край е монтиран инфрачервен детектор. Инфрачервеният източник и инфрачервеният детектор са свързани с електронния процесорен блок. Инфрачервеният източник е монтиран в измервателната камера плъзгащо се в надлъжен прорез, направен в стената на камерата. Газовата смес постъпва в измервателната камера през надлъжния прорез. Като се променя разстоянието между инфрачервения източник и инфрачервения детектор, пътят на абсорбция се адаптира към различната концентрация на измервания газ. С този газов анализатор може да се измерва концентрацията само на един газ в газовата смес.For example, U.S. Pat. No. 5,874,737 discloses a gas analyzer comprising an electronic processor unit and a measuring chamber with an infrared source mounted at one end and an infrared detector mounted at the opposite end. The infrared source and the infrared detector are connected to the electronic processor unit. The infrared source is mounted in the measuring chamber by sliding in a longitudinal slot made in the wall of the chamber. The gas mixture enters the measuring chamber through the longitudinal slot. By changing the distance between the infrared source and the infrared detector, the absorption path is adapted to the different concentration of the measured gas. With this gas analyzer, the concentration of only one gas in the gas mixture can be measured.

От патент RU 2 187 093 С2 е известен бездисперсионен многоканален инфрачервен газов анализатор, с който може да се определя концентрацията на множество газове в газова смес. За целта в конструкцията на газовия анализатор е поставен специален инфрачервен източник, представляващ матрица от няколко светоида. Посредством използването на индивидуално изготвени теснолентови инфрачервени филтри за всеки светоид от матрицата се генерира излъчване, съставено от няколко дължини на вълната, всяка от които точно съответства на спектъра на поглъщане на един от измерваните газове.From patent RU 2 187 093 C2 is known dispersion-free multi-channel infrared gas analyzer, which can determine the concentration of multiple gases in a gas mixture. For this purpose, a special infrared source, representing a matrix of several light-emitting diodes, is placed in the design of the gas analyzer. By using individually designed narrowband infrared filters for each LED of the matrix, radiation is generated consisting of several wavelengths, each of which exactly corresponds to the absorption spectrum of one of the measured gases.

U1U1

При този газов анализатор се използва специално проектиран и изработен по методите на микроелектрониката и полупроводниковите технологии инфрачервен източник. Дори и в серийно производство, такъв инфрачервен източник има много по-висока цена от стандартните инфрачервени източници. Освен това, поради сложността на използвания инфрачервен източник е създаден сложен електронен модул за управление на светодиодната матрица. За провеждане на измерването е предвиден генератор на токови импулси, които в точно определена последователност включват всеки един от светодиодите на матрицата. Допълнително е монтирана охладителна система на базата на елементи на Пелтие за охлаждане на полупроводниковите светодиоди, използвани в инфрачервения източник.This gas analyzer uses a specially designed and manufactured by the methods of microelectronics and semiconductor technologies infrared source. Even in series production, such an infrared source has a much higher cost than standard infrared sources. In addition, due to the complexity of the infrared source used, a complex electronic module for controlling the LED matrix has been created. A current pulse generator is provided for carrying out the measurement, which in a specific sequence includes each of the LEDs of the matrix. Additionally, a cooling system based on Peltier elements is installed to cool the semiconductor LEDs used in the infrared source.

Техническа същност на полезния моделTechnical essence of the utility model

Цел на полезния модел е да създаде бездисперсионен газов анализатор, който да определя едновременно концентрациите на голям брой газове в газова смес, дори и такива с припокриващи се спектри на поглъщане, като се използват евтини стандартни компоненти.The purpose of the utility model is to create a dispersion-free gas analyzer that simultaneously determines the concentrations of a large number of gases in a gas mixture, even those with overlapping absorption spectra, using inexpensive standard components.

Друга цел на полезния модел е да създаде бездисперсионен газов анализатор с компактна, опростена конструкция, който да е лесен за производство и подходящ за използване като ръчно преносим уред.Another goal of the utility model is to create a dispersion-free gas analyzer with a compact, simple design that is easy to manufacture and suitable for use as a hand-held instrument.

Принципът на работа на бездисперсионния газов анализатор се основава на измерване на степента на поглъщане на инфрачервена радиация от анализираната газова смес. Температурата на инфрачервения източник, при настоящия полезен модел не е постоянна, както при известните газови анализатори, а посредством електронно регулиране на захранващото напрежение, температурата на инфрачервения източник се изменя плавно в процеса на измерване.The principle of operation of the dispersion-free gas analyzer is based on measuring the degree of absorption of infrared radiation from the analyzed gas mixture. The temperature of the infrared source in the present utility model is not constant, as in the known gas analyzers, and by means of electronic regulation of the supply voltage, the temperature of the infrared source changes smoothly in the measurement process.

Регулирането на инфрачервеното излъчване става посредством широчинно-импулсна модулация на захранващото напрежение, като коефициентът на запълване на модулацията отговаря правопропорционално на интензитета на излъчване на инфрачервената радиация.The regulation of the infrared radiation is done by means of pulse-width modulation of the supply voltage, as the coefficient of filling of the modulation corresponds in direct proportion to the intensity of the radiation of the infrared radiation.

Бездисперсионният газов анализатор включва електронен процесорен блок и измервателна камера, в единия край на която е монтиран първи инфрачервен източник, а в срещуположния й край е монтиран първи инфрачервен детектор. Първият инфрачервен източник и първият инфрачервен детектор са свързани с електронния процесорен блок.The dispersion-free gas analyzer includes an electronic processor unit and a measuring chamber, at one end of which a first infrared source is mounted, and at its opposite end a first infrared detector is mounted. The first infrared source and the first infrared detector are connected to the electronic processor unit.

Съгласно полезния модел, газовият анализатор включва и еталонна камера, запълнена с непоглъщащ инфрачервена радиация газ, като в единия край на еталонната камера е монтиран втори инфрачервен източник, а в срещуположния й край е монтиран втори инфрачервен детектор. Вторият инфрачервен източник и вторият инфрачервен детектор също са свързани с електронния процесорен блок.According to the utility model, the gas analyzer also includes a reference chamber filled with non-absorbing infrared radiation gas, with a second infrared source mounted at one end of the reference chamber and a second infrared detector mounted at the opposite end. The second infrared source and the second infrared detector are also connected to the electronic processor unit.

За предпочитане е, непоглъщащият инфрачервена радиация газ да е азот.Preferably, the non-absorbing infrared radiation gas is nitrogen.

Измервателната камера е снабдена с входяща тръба, за въвеждане на измерваната газова смес и с изходяща тръба, за извеждане на газовата смес. Входящата тръба е разположена до първия инфрачервен източник, а изходящата тръба е разположена до първия инфрачервен детектор.The measuring chamber is equipped with an inlet pipe for the introduction of the measured gas mixture and an outlet pipe for the outlet of the gas mixture. The inlet tube is located next to the first infrared source, and the outlet tube is located next to the first infrared detector.

Електронният процесорен блок включва управляващ модул, свързан е първия и втория инфрачервен източник, съответно на измервателната камера и на еталонната камера; измервателен модул, свързан с първия и втория инфрачервен детектор, съответно на измервателната камера и на еталонната камера; комуникационен модул, имащ порт за връзка с Интернет; захранващ модул и логически модул, свързан съответно с управляващия модул, с измервателния модул, с комуникационния модул и със захранващия модул, който е свързан от своя страна с всички модули на електронния процесорен блок и със захранващ източник.The electronic processor unit includes a control module connected to the first and second infrared sources, respectively, of the measuring chamber and the reference chamber; a measuring module connected to the first and second infrared detectors of the measuring chamber and the reference chamber, respectively; communication module having an Internet connection port; a power supply module and a logic module connected respectively to the control module, the measuring module, the communication module and the power supply module, which in turn is connected to all modules of the electronic processor unit and to a power supply.

Първият и вторият инфрачервен източник могат да бъдат изготвени от силициев карбид или керамика или обикновена нажежаема жичка от нихром, а първият и вторият инфрачервен детектор могат да бъдат термодвойка или термопил или болометър.The first and second infrared sources may be made of silicon carbide or ceramic or ordinary nichrome filament, and the first and second infrared detectors may be a thermocouple or a thermosaw or bolometer.

При едно предпочитано примерно изпълнение на газовия анализатор, съгласно полезният модел, той има форма на правоъгълен паралелепипед, като в долния му надлъжен край са разположени плътно и успоредно една до друга измервателната камера и еталонната камера, които имат еднаква форма и големина, при което първият и вторият инфрачервен източник, както и първият и вторият инфрачервен детектор саIn a preferred embodiment of the gas analyzer, according to the utility model, it has the shape of a rectangular parallelepiped, with at its lower longitudinal end the measuring chamber and the reference chamber, which have the same shape and size, are arranged tightly and parallel to each other. and the second infrared source as well as the first and second infrared detectors are

U1 съседни един на друг.U1 adjacent to each other.

За предпочитане е, стените на измервателната камера и еталонната камера да са изготвени от алуминий или неръждаема стомана.Preferably, the walls of the measuring chamber and the reference chamber are made of aluminum or stainless steel.

При предпочитано примерно изпълнение на полезния модел, електронният процесорен блок е разположен върху измервателната и еталонната камера.In a preferred embodiment of the utility model, the electronic processor unit is located on the measuring and reference chamber.

Бездисперсионният газов анализатор, съгласно полезния модел, може да определя едновременно концентрациите на голям брой газове, дори и такива с припокриващи се спектри на поглъщане, благодарение на това, че температурата на инфрачервения източник се променя плавно в процеса на измерване, от ниска към висока, посредством електронно регулиране на захранващото напрежение.The dispersion-free gas analyzer, according to the utility model, can simultaneously determine the concentrations of a large number of gases, even those with overlapping absorption spectra, due to the fact that the temperature of the infrared source changes smoothly during the measurement, from low to high, by means of electronic regulation of the supply voltage.

Друго предимство на бездисперсионния газов анализатор е компактната му конструкция и малки размери, което го прави удобен за пренасяне и използване.Another advantage of the dispersion-free gas analyzer is its compact design and small size, which makes it convenient to carry and use.

Съществено предимство на газовия анализатор съгласно полезния модел е лесното му производство поради опростената конструкция и ниската му себестойност поради използването на стандартни евтини компоненти.A significant advantage of the gas analyzer according to the utility model is its easy production due to the simplified construction and its low cost due to the use of standard cheap components.

Пояснение на приложените фигуриExplanation of the attached figures

Предпочитано примерно изпълнение на полезния модел е описано в детайли с позоваване на приложените фигури, от които:A preferred embodiment of the utility model is described in detail with reference to the accompanying figures, of which:

фигура 1 представлява изглед в аксонометрия на бездисперсионния газов анализатор, съгласно полезния модел;Figure 1 is a perspective view of the dispersion-free gas analyzer according to the utility model;

фигура 2 представлява поглед към газовия анализатор от страната на измервателната камера;Figure 2 is a view of the gas analyzer from the side of the measuring chamber;

фигура 3 представлява поглед по А-А от фигура 2;Figure 3 is an AA view of Figure 2;

фигура 4 представлява поглед по В-В от фигура 2;Figure 4 is a BB view of Figure 2;

фигура 5 представлява разрез по С-С от фигура 3.Figure 5 is a CC section of Figure 3.

Примери за изпълнение на полезния моделExamples of implementation of the utility model

Както се вижда от фигурите, бездисперсионният газов анализатор има компактна конструкция с форма на правоъгълен паралелепипед, като в долния му надлъжен край са разположени плътно и успоредно една до друга измервателна камера 1, в която се въвежда измерваната газова смес и еталонна камера 2, която е запълнена с непоглъщащ инфрачервена радиация газ.As can be seen from the figures, the dispersion-free gas analyzer has a compact construction in the shape of a rectangular parallelepiped, and at its lower longitudinal end are located tightly and parallel to each other measuring chamber 1, into which the measured gas mixture and reference chamber 2 is introduced. filled with non-absorbing infrared radiation gas.

Електронният процесорен блок, съставен от разположени един върху друг - управляващ модул 7, измервателен модул 8, захранващ модул 9, логически модул 10 и комуникационен модул 11, е закрепен върху камерите 1, 2.The electronic processor unit, consisting of superimposed control module 7, measuring module 8, power supply module 9, logic module 10 and communication module 11, is mounted on the cameras 1, 2.

Както е показано на фигура 5, в единия край на измервателната камера 1 е монтиран първи инфрачервен източник 3, а в срещуположния й край е монтиран първи инфрачервен детектор 4. Измервателната камера 1 е херметично затворена и е снабдена с входяща тръба 5 за въвеждане на газовата смес и с изходяща тръба 6 за извеждане на газовата смес. Входящата тръба 5 е разположена до първия инфрачервен източник 3, а изходящата тръба 6 е разположена до първия инфрачервен детектор 4.As shown in Figure 5, a first infrared source 3 is mounted at one end of the measuring chamber 1 and a first infrared detector 4 is mounted at the opposite end. The measuring chamber 1 is hermetically sealed and is provided with an inlet pipe 5 for introducing the gas mixture and with an outlet pipe 6 for discharging the gas mixture. The inlet tube 5 is located next to the first infrared source 3, and the outlet tube 6 is located next to the first infrared detector 4.

Еталонната камера 2 също е херметично затворена и има еднаква форма и големина като измервателната камера 1. В единия край на еталонната камера 2 е монтиран втори инфрачервен източник За, идентичен с първия инфрачервен източник 3 и съседен на него, а в срещуположния край на еталонната камера 2 е монтиран втори инфрачервен детектор 4а, идентичен с първия инфрачервен детектор 4 и съседен на него.The reference chamber 2 is also hermetically sealed and has the same shape and size as the measuring chamber 1. At one end of the reference chamber 2 is mounted a second infrared source 3a, identical to the first infrared source 3 and adjacent to it, and at the opposite end of the reference chamber 2, a second infrared detector 4a is mounted, identical to and adjacent to the first infrared detector 4.

Еталонната камера 2 е запълнена с непоглъщащ инфрачервена радиация газ, например азот. Нейният състав не се изменя. Измерванията от еталонната камера 2 се считат за резултати при нулева концентрация на поглъщащите инфрачервена радиация газове.The reference chamber 2 is filled with a non-absorbing infrared radiation gas, for example nitrogen. Its composition does not change. The measurements from the reference chamber 2 are considered to be results at zero concentration of the infrared absorbing gases.

При показания пример, измервателната камера 1 и еталонната камера 2 имат формата на правоъгълен паралелепипед, но те могат да имат и друга подходяща форма. Стените на измервателната камера 1 и на еталонната камера 2, са изготвени от метал, например алуминий или неръждаема стомана.In the example shown, the measuring chamber 1 and the reference chamber 2 have the shape of a rectangular parallelepiped, but they can also have another suitable shape. The walls of the measuring chamber 1 and the reference chamber 2 are made of metal, for example aluminum or stainless steel.

Както се вижда на фигури 2, 3 и 4, управляващият модул 7 е свързан с инфрачервените източници 3 и За, съответно от измервателната камера 1 и еталонната камера 2; измервателният модул 8 е свързан с инфрачервените детектори 4 и 4а, съответно от измервателната камера 1 и еталонната камера 2; комуникационният модул 11, имащ порт 12 за връзка с Интернет, е свързан с логическия модул 10, който е свързан съответно с управляващия модул 7, с измервателния модулAs can be seen in Figures 2, 3 and 4, the control module 7 is connected to the infrared sources 3 and 3a, respectively, from the measuring chamber 1 and the reference chamber 2; the measuring module 8 is connected to the infrared detectors 4 and 4a, respectively from the measuring chamber 1 and the reference chamber 2; the communication module 11 having a port 12 for connection to the Internet is connected to the logic module 10, which is connected respectively to the control module 7, to the measuring module

U1 и със захранващия модул 9.U1 and with the power supply module 9.

Логическият модул 10 е главният модул в електронния процесорен блок, тъй като той управлява измерването на концентрацията на газовете в газовата смес и осъществява връзката между всички останали модули на електронния блок чрез комуникационни кабели 13.The logic module 10 is the main module in the electronic processor unit, as it controls the measurement of the concentration of gases in the gas mixture and makes the connection between all other modules of the electronic unit via communication cables 13.

Управляващият модул 7 е свързан с първия 3 и втория За инфрачервени източници чрез комуникационни кабели 13 и управлява излъчваната от тях инфрачервена радиация по получена заявка от логическия модул 10. Управлението се извършва чрез широчинно-импулсна модулация на захранващото напрежение. Чрез регулиране на коефициента на запълване на модулирания сигнал правопропорционално се регулира и интензитета на излъчваната инфрачервена радиация.The control module 7 is connected to the first 3 and the second For infrared sources via communication cables 13 and controls the infrared radiation emitted by them at the request of the logic module 10. The control is performed by pulse-width modulation of the supply voltage. By adjusting the fill factor of the modulated signal, the intensity of the emitted infrared radiation is proportionally regulated.

Измервателният модул 8 е свързан с първия 4 и втория 4а инфрачервени детектори също чрез комуникационни кабели 13. Той измерва техните показания и изпраща резултатите към логическия модул 10. Измерванията се осъществяват посредством сериен комуникационен протокол паралелно от първия 4 и втория 4а инфрачервени детектори.The measuring module 8 is connected to the first 4 and the second 4a infrared detectors also by communication cables 13. It measures their readings and sends the results to the logic module 10. The measurements are performed by a serial communication protocol in parallel with the first 4 and second 4a infrared detectors.

Комуникационният модул 11, посредством порт 12, осъществява връзката на бездисперсионния газов анализатор с централен сървър чрез Интернет.The communication module 11, via port 12, connects the dispersionless gas analyzer to a central server via the Internet.

Захранващият модул 9 осигурява захранващо напрежение от захранващ източник (непоказан) за всички модули 7,8,9,10 и 11 чрез комуникационни кабели 14.The power supply module 9 provides supply voltage from a power supply (not shown) for all modules 7,8,9,10 and 11 via communication cables 14.

Първият 3 и вторият За инфрачервени източници представляват електронно устройство, което след подаване на захранващо напрежение започва да излъчва светлина в инфрачервената невидима област на спектъра или топлинни лъчи. Интензитетът на излъчваната от него радиация се изменя правопропорционално на захранващото го напрежение. Това позволява регулирането на излъчваните топлинни лъчи. Обичайно, инфрачервените източници 3, За се изработват от различни материали, които при нагряване излъчват подобно на абсолютно черно тяло. Такива материали могат да бъдат, например, силициев карбид, керамика, обикновена нажежаема жичка от нихром и др. Типичната работна температура на тези източници варира в интервал от някол5The first 3 and the second For infrared sources are an electronic device, which after applying a supply voltage begins to emit light in the infrared invisible region of the spectrum or heat rays. The intensity of the radiation emitted by it changes in direct proportion to the voltage supplying it. This allows the regulation of the radiated heat rays. Typically, infrared sources 3, For are made of different materials, which when heated emit like an absolutely black body. Such materials may be, for example, silicon carbide, ceramics, ordinary filament of nichrome, and the like. The typical operating temperature of these sources varies in the range of several5

2131 UI костотин до 2000 градуса Целзий.2131 UI of bone to 2000 degrees Celsius.

Първият 4 и вторият 4а инфрачервени детектори представляват електронно устройство, което отчита наличие на инфрачервена радиация. То може да бъде обикновена термодвойка или термопил или болометър или други подобни. При осветяване с инфрачервено излъчване, първият 4 и вторият 4а инфрачервен детектор генерира електрически сигнал с амплитуда пропорционална на интензитета на инфрачервеното излъчване.The first 4 and second 4a infrared detectors are an electronic device that detects the presence of infrared radiation. It can be a simple thermocouple or a thermosaw or a bolometer or the like. In infrared illumination, the first 4 and second 4a infrared detectors generate an electrical signal with an amplitude proportional to the intensity of the infrared radiation.

За да се осъществи измерване на концентрацията на различни газове в дадена газова смес, първо трябва да се осигури достъп на тази газова смес до бездисперсионния газов анализатор, по-точно - до измервателната камера 1 на анализатора. Към входящата тръба 5 и към изходящата тръба 6 на измервателната камера 1 се прикрепват две преходни тръбни връзки (непоказани), като едната осигурява входящ поток на изследваната газова смес в камерата, а другата - изходящ поток на същата газова смес.In order to measure the concentration of different gases in a gas mixture, it is first necessary to provide access of this gas mixture to the dispersion-free gas analyzer, in particular to the measuring chamber 1 of the analyzer. Two transition pipe connections (not shown) are attached to the inlet pipe 5 and to the outlet pipe 6 of the measuring chamber 1, one providing an inlet flow of the test gas mixture into the chamber and the other an outlet flow of the same gas mixture.

След присъединяването на двете преходни тръбни връзки към газовия анализатор е необходимо да му бъде осигурено захранващо напрежение. Това се осъществява чрез свързване на захранващия модул 9 към захранващ източник (непоказан) посредством стандартна захранваща букса 2.5 mm. Захранващият източник трябва да има изходно напрежение 12V и минимален изходен ток от 600 mA.After connecting the two transient pipe connections to the gas analyzer, it is necessary to provide it with a supply voltage. This is done by connecting the power supply module 9 to a power supply (not shown) by means of a standard 2.5 mm power socket. The power supply must have an output voltage of 12V and a minimum output current of 600 mA.

Следващата стъпка е свързване с Интернет. Връзката с Интернет се осъществява посредством свързване на LAN” кабел със стандартна букса RJ-45 към порт 12 на комуникационния модул 11 от електронния процесорен блок на газовия спектрометър.The next step is to connect to the Internet. The connection to the Internet is made by connecting a LAN ”cable with a standard RJ-45 socket to port 12 of the communication module 11 of the electronic processor unit of the gas spectrometer.

Бездисперсионният газов анализатор трябва да бъде свързан към LAN мрежа, в която има DHCP сървър. След като всички условия преди измерване са спазени, потребителят може да продължи със самото измерване. За целта той трябва да стартира потребителски софтуер на клиентско устройство, което може да бъде компютър с операционна система Windows, Linux, MacOS, преносими устройства - таблети и смарт мобилни телефони с операционна система Android и iOS.The dispersion-free gas analyzer must be connected to a LAN with a DHCP server. Once all pre-measurement conditions have been met, the user can proceed with the measurement itself. To do this, it must run user software on a client device, which can be a computer with Windows, Linux, MacOS, portable devices - tablets and smart mobile phones with Android and iOS.

При пускане на устройството за първи път, потребителят трябва да въведе параметрите на неговия бездисперсионен газов анализатор, които са уникални за всеки отделен газов анализатор. При повторно пускане на клиентско устройство с този софтуер, потребителят няма да бъде питан отново за параметрите на неговия газов анализатор. В случай, че иска да направи измервания с друг газов анализатор, потребителят ще трябва да въведе новите настройки в софтуера от специално за тази цел меню.When starting the device for the first time, the user must enter the parameters of his dispersion-free gas analyzer, which are unique for each individual gas analyzer. When restarting a client device with this software, the user will not be asked again about the parameters of his gas analyzer. In case he wants to make measurements with another gas analyzer, the user will have to enter the new settings in the software from a special menu.

След установена връзка между клиентското устройство и централен сървър, потребителят може да започне същинското измерване.Once the connection between the client device and the central server is established, the user can start the actual measurement.

Пред него се визуализира бутон, с натискането на който започва анализирането на газовата смес в измервателната камера 1 на газовия анализатор.A button is displayed in front of it, by pressing which the analysis of the gas mixture in the measuring chamber 1 of the gas analyzer begins.

Заявка за анализ и измерване на концентрацията на газовете в изследваната газова смес се изпраща до централния сървър. Тази заявка се получава в централния сървър с прикрепени към нея параметри на бездисперсионния газов анализатор. Ако тези параметри са коректно въведени и отговарят на реално устройство, процедурата продължава. В противен случай към клиентското устройство се връща съобщение, че не е намерено такова устройство. При регистриране на коректна заявка за анализ, централният сървър изпраща заявка за измерване към газовия анализатор.A request for analysis and measurement of the concentration of gases in the tested gas mixture is sent to the central server. This request is received in the central server with attached parameters of the dispersion-free gas analyzer. If these parameters are entered correctly and correspond to a real device, the procedure continues. Otherwise, a message is returned to the client device that no such device has been found. Upon registration of a correct analysis request, the central server sends a measurement request to the gas analyzer.

Заявката за измерване от централния сървър постъпва в комуникационния модул 11 на електронния процесорен блок. Тази заявка се подава към логическия модул 10, където се обработва, след което започва измерването на концентрацията на газовете в подадената газова смес. Логическият модул 10 подава сигнал към управляващия модул 7, който управлява първия 3 и втория За инфрачервен източник на измервателната 1 и еталонната 2 камера. Регулирането на инфрачервеното излъчване става посредством широчинно-импулсна модулация на захранващото напрежение. Коефициентът на запълване на модулацията отговаря правопропорционално на интензитета на излъчване на инфрачервената радиация. Резолюцията, с която тя се управлява е 12 бита. Това се равнява на точност от порядъка на 0.0244140625 %, което е и най-малкото измеримо относително изменение на интензитета на инфрачервената радиация.The request for measurement from the central server is received in the communication module 11 of the electronic processor unit. This application is submitted to the logic module 10, where it is processed, after which the measurement of the gas concentration in the supplied gas mixture begins. The logic module 10 sends a signal to the control module 7, which controls the first 3 and the second Infrared source of the measuring 1 and the reference 2 camera. The infrared radiation is regulated by means of pulse-width modulation of the supply voltage. The fill factor of the modulation corresponds in direct proportion to the radiation intensity of the infrared radiation. The resolution with which it is controlled is 12 bits. This equates to an accuracy of the order of 0.0244140625%, which is also the smallest measurable relative change in the intensity of infrared radiation.

След подаване на сигнал към управляващияAfter sending a signal to the manager

2131 UI модул 7, логическият модул 10 подава сигнал към измервателния модул 8 за снемане на показания от първия 4 и втория 4а инфрачервени детектори на измервателната 1 и еталонната 2 камери. Тези данни - температура на инфрачервения източник и показанията от инфрачервените детектори 4,4а се запаметяват в масив от данни и се изпращат към комуникационния модул 11 за трансфер към централния сървър. Измерванията приключват когато стойността на температурата на инфрачервения източник достигне 100% от максимално допустимата работна температура. След изпращане на пакета с данни, цикълът за измерване се повтаря със следваща стойност на температура на инфрачервения източник. След приключване на измерванията и изпращането на всички данни към централен сървър започва анализиране на данните, включващо решаване на система от голям брой (колкото е броят на измерванията) нелинейни уравнения, което се извършва в централния сървър. Ако в измервателната камера има N на брой газа с неизвестни концентрации pl, р2,... ρΝ, то разликата ДелтаО = D1-D2 може да се представи в следния (за яснота в силно опростен) вид:2131 UI module 7, the logic module 10 sends a signal to the measuring module 8 to take readings from the first 4 and second 4a infrared detectors of the measuring 1 and reference 2 cameras. This infrared temperature and the readings from the infrared detectors 4,4a are stored in a data set and sent to the communication module 11 for transfer to the central server. The measurements shall be completed when the temperature of the infrared source reaches 100% of the maximum permissible operating temperature. After sending the data packet, the measurement cycle is repeated with the next temperature value of the infrared source. After completing the measurements and sending all the data to a central server, data analysis begins, including solving a system of a large number (as many as the number of measurements) of nonlinear equations, which is performed in the central server. If there are N gases in the measuring chamber with unknown concentrations pl, р2, ... ρΝ, then the difference DeltaО = D1-D2 can be presented in the following (for clarity in a very simplified form):

₌ Ρχ(Τ) (1 - 10“(-41/)1+.42^2+..+.457)^1^ ₌ Ρχ (Τ) (1 - 10 “(- 41 /) 1 + .42 ^ 2 + .. +. 457) ^ 1 ^

Тук с D1 са обозначени показанията на първия инфрачервен детектор 4, a с D2 показанията на втория инфрачервен детектор 4а.Here, D1 denotes the readings of the first infrared detector 4, and D2 the readings of the second infrared detector 4a.

Горното уравнение е за N неизвестни - това са концентрациите pl, р2, ...ρΝ. Неизвестните могат да бъдат определени при наличие на поне N уравнения. Тези уравнения се получават чрез изменение на температурата на двата инфрачервени източника 3 и За и ново измерване на разликата между D1 (първия инфрачервен детектор 4) и D2 (втория инфрачервен детектор 4а). Така се получава система от N (или повече) уравнения заИ-те неизвестни концентрации pl, р2, ...ρΝ:The above equation is unknown for N - these are the concentrations pl, p2, ... ρΝ. The unknowns can be determined in the presence of at least N equations. These equations are obtained by changing the temperature of the two infrared sources 3 and 3a and re-measuring the difference between D1 (first infrared detector 4) and D2 (second infrared detector 4a). Thus a system of N (or more) equations for the I unknown concentrations pl, p2, ... ρΝ is obtained:

ДГ»! = Гд(Т1) (1 - 10(41Ρ1+>12Ρ2+··+ΛνΡΛ^Γ)DG »! = Gd (T1) (1 - 10 (41Ρ1 +> 12Ρ2 + ·· + ΛνΡΛ ^Γ )

Δ£>2 = F\ (Т₂) (1 - 1θΗΤιΡι+4₂/)2+.·+Α\7)Λ-ΛΔ £> 2 = F \ (Т ₂ ) (1 - 1θΗΤιΡι + 4 ₂ /)2+.·+Α\7)Λ-Λ

ΔΖ)_ΛΓ = F_x (Τ_Ν) (1 - ю-(А1Р1+4₂/)2+..+А_лж)) къдетоΔΖ) _ΛΓ = F _x (Τ _Ν ) (1 - ю- (А1Р1 + 4 ₂ /)2+..+А _л ж)) where

ΤΙ, Τ2,..., ΤΝ са различни и известни температури на първия и втория инфрачервен източник 3 и За; F (Т) е известна функция, зависеща от геометрията на камерите, свойствата на детекторите и функцията на разпределение на Планк (също така известна); Al, Α2,..,ΑΝ са известни константи, описващи спектъра на поглъщане на газовете. По този начин, посредством серия от измервания на разликата между показанията на инфрачервените детектори в двете камери, при различни температури на инфрачервения източник се определят концентрациите на газовете. Тези решения дават точното съотношение на различните газове в състава на анализираната газова смес. Резултатът от измерванията се изпраща към клиентското устройство и се визуализира.ΤΙ, Τ2, ..., ΤΝ are different and known temperatures of the first and second infrared source 3 and 3a; F (T) is a known function depending on the geometry of the chambers, the properties of the detectors and the Planck distribution function (also known); Al, Α2, .., ΑΝ are known constants describing the gas absorption spectrum. Thus, by means of a series of measurements of the difference between the readings of the infrared detectors in the two chambers, the gas concentrations are determined at different temperatures of the infrared source. These solutions give the exact ratio of the different gases in the composition of the analyzed gas mixture. The measurement result is sent to the client device and visualized.

Claims

A dispersion-free gas analyzer comprising an electronic processor unit and a 4θ measuring chamber (1), at one end of which a first infrared source (3) is mounted, and at its opposite end a first infrared detector (4) is mounted as the first infrared source (3) and the first infrared detector (4) are connected to the electronic processor unit, characterized in that it also includes a reference chamber (2) filled with non-absorbing infrared radiation gas, and at one end of the reference chamber (2) is a second infrared source (3a) is mounted, and at its opposite end a second 50 infrared detector (4a) is mounted, the measuring chamber (1) being provided with an inlet tube (5),

2131 Ul is placed next to the first infrared source (3) and with an outlet tube (6) located next to the first infrared detector (4), wherein the electronic processor unit includes a control module (7) connected to the first (3) and second (3a) an infrared source measuring module (8) connected to the first (4) and second (4a) infrared detector, a communication module (11) having an Internet connection port (12), a power supply module (9) and a logic module (10), connected respectively to the control module (7), to the measuring module (8), to the communication module (11) and to the power supply module (9), which is connected to the modules (7, 8, 10 and 11) of the electronic processor unit.

Gas analyzer according to claim 1, characterized in that the non-infrared radiation absorbing gas in the reference chamber (2) is nitrogen.

Gas analyzer according to claim 1, characterized in that the first (3) and the second (3a) infrared source are made of silicon carbide or ceramic or ordinary nichrome incandescent filament.

Gas analyzer according to claim 1, characterized in that the first (4) and the second (4a) infrared detector is a thermocouple or a thermosaw or a bolometer.

Gas analyzer according to Claim 1, characterized in that it has the shape of a rectangular parallelepiped, with the measuring chamber (1) and the reference chamber (2) having the same shape and parallel to each other at their lower longitudinal end. a magnitude in which the first (3) and second (3a) infrared sources are adjacent to each other, and the first (4) and second (4a) infrared detectors are adjacent to each other.

Gas analyzer according to claims 1 and 5, characterized in that the walls of the measuring chamber (1) and of the reference chamber (2) are made of aluminum or stainless steel.

Gas analyzer according to claims 1, 5 and 6, characterized in that the electronic processor unit is located on the measuring (1) and the reference (2) chamber.