KR970003277B1 - 불꽃 분광 광도측정 수단에 의한 가스 합성 분석의 휴대용 자동 장치 - Google Patents

Abstract

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Description

불꽃 분광 광도측정 수단에 의한 가스 합성 분석의 휴대용 자동 장치

제1도는 본 발명에 따른 분석 장치의 블록도

제2도는 본 발명의 장치에서 사용할 수 있는 란타늄-니켈(lanthanum-nickel) 카트리지를 통한 축방향 단면도

제3도는 제1도에서 표시한 것과 같은 장치에서 수소를 생성하기 위한 란타늄-니켈 카트리지를 가열하기 위해 사용되는 가열 회로의 일실시예를 나타내는 도면.

제4도는 초점광의 초점지대에 위치하는 포토다이오드를 사용하는 검출신호의 바람직한 실시예를 나타내는 도면.

제5도는 흐름 조절기를 통한 축단면도.

제6도는 관련이 있는 버너와 광학의 개략도

제7도는 버너와 관련이 있는 광전자 장치의 개략도

제8도는 버너 점화 회로의 일실시예의 개략도

제9도는 본 발명의 더욱 유익한 실시예에서의 버너의 축단면도

제10도는 제9도에서 표시된 버너에서 사용할 수 있는 열촉매 작용 점화 수단의 개략적인 사시도.

제11도는 제9도에서 표시한 버너에서 사용할 수 있는 전기 아크 점화수단과 관련이 있는 전기 회로를 이식하는 하나의 방법을 나타내는 도면.

본 발명은 불꽃 분광 광도법(flame spectrophotometry)으로 가스 합성물을 분석하는 장치에 관한 것이다. 특히 독점적이 아닌 대기에 함유된 가스 합성물의 비율, 예컨대 오염소자 또는 워가스(war gas) 조차도 직접 판독하여 즉시 측정할 수 있는 종류의 휴대용 장치의 구조에 관한 것이다.

불꽃 분광 광도법은 분석되어야 하는 성분을 포함하는 가스 합성물의 불꽃에 의해 생성되는 방상의 분광을 분석하는 데 존재하는 방법이라고 일반적으로 알려져 있다.

이 분석은 이러한 방사의 강도를 광도 측정하고 소망의 성분의 특정한 방사를 분리함으로써 행해진다.

또한, 공기의 가스 합성물의 농도에 대해 장치의 눈금을 미리 조사함으로써, 이 강도 측정으로부터 직접 가스 합성물에서의 소망의 성분의 비율을 얻을 수 있다.

이와 같이, 대기를 분석하는 경우에 있어서, 그 불꽃은 일반적으로 분석될 공기 흐름에서의 일정한 흐름율의 수소 스트림(constant flow rate hydrogen stream)의 버너 안쪽에서 연소에 의해 얻어진다.

특히, 본 발명은 이 방법에 의거하여 높은 정밀도의 일체 완비된 휴대용 분석 장치의 구조에 관한 것이다.

현재 사용된 성분의 성질, 특히 수소원, 그것과 관련되는 흐름율을 조절하는 수단, 분광 분석을 위해 사용되는 광학 시스템, 광전자 측정회로 그리고 그 전체를 작동하는데 필요한 전기 에너지원 때문에, 그러한 구성을 직접 고안하기가 어렵다.

이 문제를 해결하기 위해, 본 발명은 우선 무엇보다도 소형 볼륨의 교환 가능한 카트리지에 포함 란타늄-니켈 미립자를 함유한 수소와 같은 성분을 가열함으로써 수소가 감소하게 되는 수소 어큐뮬레이터(accumulator)를 사용하여 수소를 생산하기 위한 것이다.

또한, 수소원의 크기와 무게의 문제를 극복할 수 있는 이 용액은 비교적 부피가 크고 고전력원을 유지하기 위하여, 일정한 온도로 란타늄 미립자를 가열하는데 반하여, 비교적 높은 전력소모를 필요로 한다.

바꾸어 말하면, 상기 수소발생기를 사용함으로써 얻어진 이점은 그 수소 발생기가 요구하는 전원의 크기를 상쇄하는 것이다.

현재, 분석 장치의 작동을 위해 요구되는 수소의 흐름을 비교적 작고, 그리고 수소 발생기의 일정한 전원의 계속적인 가열을 요구하지 않는다는 것이 입증되었다.

이러한 발견에 따라서 본 발명은 일정 흐름율(flow rate)로 버너에 수소를 공급하는 조절장치(regulator)의 상부 스트림을 지배하는 수소 압력에 따라 정밀하게 가열 장치를 만드는 것이 필요한 가열전력을 제한하기 위한 것이다.

사실, 이 조절장치의 상부스트림을 높인 수소 회로의 부분이 일정한 수소흐름을 유지하도록 그 조절장치에 의해 요구되는 것에 적합한 압력 범위내의 한계치(threshold value)이상 수소 압력이 변화하는 버퍼(buffer)볼륨을 형성한다.

그때 사용되는 제어는 가열 장치에 적용되는 전력을 계속적으로 또는 불연속적으로 조정함으로써 상기 압력 범위내의 상기 볼륨내부에 있는 수소 압력을 유지하는데 적당하다.

흐름율 조절 장치는 직렬로 막(membrane) 압력 저감기 및 흐름 조절기를 구비한다.

이 경우에 있어서, 압력 검출은 압력 저감기의 막의 위치를 검출하는 것에 의해 성취된다.

본 발명의 실시예에 있어서 상기흐름 조절 장치는 두개의 마주보고 있는 동축 오리피스, 즉 상기 오리피스의 축에 직각을 이루는 한 내부 분할벽과 버너에 연결되는 출구 오피리스 그리고 수소 어큘뮬레이터에 연결하는 액세스 오리피스(access oriffice)를 가지고 있는 속이 빈 원주 모양의 몸체를 구비하고, 그것은 그 몸체 내부의 두 개의 체임버(chamber)를 한정하고, 액세스 오리피스쪽에 위치하는 그 중의 하나는 압력 축소기의 체임버를 형성하고, 그리고 출구 오리피스쪽에 위치하는 다른 하나는 상기 오리피스의 동축, 분할벽에 설치된 오리피스를 통하여 일어나는 이들 체임버와 연결하여, 흐름 조절기의 체임버를 형성한다.

액세스 오리피스에는 하나의 축 채널(axial channel)과 그것의 헤드를 가지는 니들(needle)이 설치되어 있고, 그것은 흐름 조절기의 체임버 내부에서 투사하고, 상기 분할벽의 오리피스를 통해 흐름조절기의 작은 체임버와 연결되고 니들의 작은 체임버를 통하여 둘째 수소를 공급하고 그리고 공기와 연결되며 서로가 밀봉되어 격리되는 두개의 캐비티(cavity)로 흐름 조절기의 작음 체임버를 분할하고 그리고 상기 오리피스의 축과 직각면으로 연장하고 그리고 니들위와 몸체상에 밀폐로 설치된 탄력있게 변형되는 막에 고착시킨 지지 구조에 의해 전달된 밸브와 협동한다.

이와 같이, 둘째 캐비티에 주입된 수소 압력의 영향하에서, 막은 변형되고 그리고 니들의 헤드위에 밸브를 적용하고 따라서 채널에 접근하기 쉽다.

마찬가지로, 상기 출구 오리피스는 밀봉으로 서로 격리된 두개의 캐비티로 조절 체임버를 분할하는 탄력적으로 변형할 수 있는 막에 의해 전달되는 밸브와, 협조하는 그것의 헤드의 하나의 축 채널을 가지고 있는 니들에 설치되고 그리고 그 중의 하나가 상기 분할벽의 중앙의 구멍과 연결되고 그리고 다른 하나는 출구 니들의 채널과 연결된다.

이러한 두개의 캐비티 사이의 연결은 막을 통과하는 모세관에 의해 형성된 성분을 생산하는 진공에 의해 제공되고 그리고 그것의 적어도 한 부분이 두 캐비티중의 하나로 방사상으로 연장한다. 상기 흐름 조절기의 특히 유리한 특징에 따라, 상기 두개의 니들의 축 위치가 상기 입구와 출구 오리피스에 제공되는 스크류 수단(screwing means)에 의해 조절될 수 가 있다.

이와 같이 특히 단순하고 즉시 액세스 가능한 수단이 수소 흐름을 조절하기 위해서 설치된다.

상기 언급한 바와 같이, 본 발명의 분석 장치는 흐름 조절기로부터 오는 일정한 비율로 수소 흐름 그리고 서큘레이터(circulator) 수단에 의해 취해지는 분석되는 공기의 흐름이 공급된 하나의 버너를 포함한다.

이 버너는 버너 안쪽에서 전개되는 불꽃에 의해 방출되는 광 방사의 초점을 맞추기 위한 광학 시스템, 전에 초점을 맞춘 광빔에서 상기 필터를 연속적으로 배치하는 수단 뿐만 아니라 소망의 성분의 특징적인 스펙트럼선 마다에 적어도 하나의 비율로 복수의 광학 필터를 포함하는 초퍼(chopper), 초점 조절가능 광학기의 초점 조절가능 영역에 놓인 광전자 셀(cell), 상기 셀에 의해 송달되는 전기 신호를 복조하기 위한 하나의 어셈블리, 이 어셈블리는 상기 스펙트럼 선의 각각에 대해, 따라서 상기 필터의 각각에 대해, 초점 조절 광학으로 부터의 광빔이 대응하는 필터를 통과할 때 오로지 활성화시키도록 초퍼와 동기화하여 구동되는 복조기 분리기를 구비하고 그리고 상기 복조기-분리기에 의해 전달되는 전기신호를 증폭하여 표시하는 수단으로 이루어지는 불꽃 분광 광도법 장치가 배치되는 축에 창을 가진다.

제1도에 나타낸 예에 있어서, 블록(1)은 상기 언급한 바와 같이 수소를 저장하기 위한 란타늄-니켈 미립자를 포함하는 작은 치수(dimension)의 이동할 수 있는 카트리지 모양으로 있는 수소 누산기에 대응한다.

이 수소 누산기는 소스(블록 6), 예컨데 드라이 셀 또는 어큘뮬레이터의 배터리로부터 분석장치의 전체를 위한 전력공급(블록7)과 흐름조절 장치를 위한 수소 공급의 둘다를 제어하는 제어장치(블록4)와 연결되는 결합장치(블록3)의 수단에 의해 흐름 조절장치(2), 바람직하게는 동축에 연결된다.

수소 누산기의 카트리지는 가열 전원이 흐름 조절장치(2)와 연결되는 압력 검출기(블록8)에 의해 조절되는 가열수단(블록7)에 의해 가열된다.

흐름 조절 장치(2)의 출력에서, 수소는 공기 흡수 회로(10)와 방전 회로(11)에 의해 제공된 공기 스트림이 흐르는 버너(9)에 주입된다.

이 버너에는 불꽃(블록12)을 점화, 유지하기 위한 버너와 장치 내부에 수소의 연소에 의해 야기되는 불꽃에 의해 방사된 광방사를 처리하는 광학 장치가 장치된다.

이 장치는 불꽃의 존재와 명도의 기능으로서 제어 논리회로(블록14)와 연결된 점화회로(블록13)에 의해 제어된다.

버너 안쪽의 공기 흐름은 버너(9)의 몸체에 직접 장치된 서큘레이터(블록9')에 의해 유리하게 제공되고 그래서 응축액의 위치가 있게 될 연결 파이프의 사용을 피하게 된다.

이 서큘레이터는 셀에 의해 검출된 자외선의 방사 강도에 종속된다.

또한, 검출기는 예를 들면 서큘레이터의 고장을 검출하기 위한 흐름 검출기는 이 검출기가 고장 신호를 방출할때 불꽃 점화를 중단하기 위한 장치 및 유지회로와 함께 설치된다.

버너와 연결되는 광학처리 장치는 이 방사(블록16)를 초핑하고 선택적으로 필터링하기 위한 장치를 통해서, 불꽃에 의해 방출되는 광방사를 광전식 측정 셀(블록15)에 전송하도록 설계된다.

상기 언급한 바와 같이, 이 초핑 장치는 소망의 스펙트럼선 마다 적어도 한개의 비율로 복수의 광학 필터를 구비하고, 그것은 광학 처리 장치에 의해 생성되는 광빔에 연속적으로 배치된다.

셀(15)에 의해 생성된 전기 신호는 소망의 스펙트럼 선의 각각에 대해 복조기 및 적당한 필터(18)를 구비하는 복조 어셈블리(17)에 전송된다.

이 복조 어셈블리(17)는 대응하는 필터에 의해 광선을 필터링하는 동안 셀(15)에 의해 전송된 신호를 각 복조기 및/ 필터 쌍에 할당하는 디코딩 장치(20')에 의해 구동된다.

복조 어셈블리의 필터(18)는 컨버터(20)를 통하여 표시장치(19)에 그들의 각각의 출력에 의해 연결된다. 이 표시 장치는 제어 논리 회로(14)에 의해 그 자체가 구동된다.

이 표시 장치는 가변진폭 그리고/또는 주파수로 광 또는 음 신호를 출력하는 신호 표시 시스템에 의해 완료되거나 교체된다.

소망의 스펙트럼 선에 할당된 필터들외에도, 초핑장치는 대응하는 광전식 셀(22)과 연결된 자외선 필터를 더 구비하고, 바람직하게는 셀(16)로부터 분리한다.

불꽃의 광 강도의 존재의 신호 표시를 전달하는 이 셀은 제어 논리회로(14)에 연결되어 있다.

불꽃의 조명 상태에 의존하여, 이 회로(14)는 점화장치를 동작시키고 표시장치(19)에 의해 표시된 측정값을 가능하게 교정한다.

제2-8도는 전에 설명한 도면의 부분을 형성하는 주된 요소의 실시예들이다.

이와 같이, 제2도는 수소를 저장하기 위한 이동할 수 있는 란타늄-니켈 카트리지의 특히 유리한 실시예를 나타낸다.

현재 사용되는 이 종류의 카트리지는 일단 접속이 되었다면, 저면에 의해 한쪽 부분에 닫히고, 접속시에 개구 방향으로 진전되도록 적응시킨 밸브와 접속하는 단부를 다른 측에서 가지는 일반적인 원통 튜브(tubular) 몸체로 형성되는 것은 무엇보다도 이 연결에 주의해야 한다.

이 튜플러 몸체는 분말 형상으로 있고 그리고 요구되는 수소 생성을 확실하게 위한 외부 수단에 의해 가열되는 란타늄-니켈을 포함하기 위해 사용된다.

그러한 카트리지는 많은 결점이 있다는 것이 증명되었다.

그것의 낮은 도전성 때문에, 란타늄-니켈 분말은 그 가열 수단이 동작할 때, 그 몸체에 의해 방출된 열의 영향하에서 가열하기 위해 비교적 오랜 시간이 걸린다.

이것은 비교적 오랜 응답시간과 가열수단의 제어 좋지 않는 질에서 생긴다.

또한, 취급하는 동안, 그 분말은 단단하게 압축되고 그것이 수소에 함유될 때 그것을 변형시키는 그 몸체에 높은 스트레스를 생성하는 팽창력을 견디는 결합력을 몸체 안쪽에 형성한다.

이들 카트리지의 또 다른 결점은 수소 회로의 우연한 닫힘이 발생할 때 그 카트리지를 가열하는 위상 동안에 거기에 폭발의 위험을 일으키는 수소 압력의 상당한 상승을 발생하는 사실에 있다. 제2도에 설명한 용액은 모든 이러한 결점을 이겨낸다.

그것은 그 길이의 전체를 실제상 초과하는 몸체(25)의 내부 볼륨의 도처에 축방향으로 연장하는 복수의 레이디얼 핀(26)(단면도 참조)을 가지고 있는 몸체(25)로 이루어져 있다.

이러한 핀(26)들이 결합력의 형성을 막는 분말의 균일한 분포를 보장하고 그리고 가열의 보다 좋은 균일성을 허용하도록 분말과 몸체 사이에 개량된 열이동을 제공한다.

또한, 카트리지의 저면은 카트리지 내부의 압력이 소정 한계치 이상 상승할 때 방출되는 스토퍼(27) (예컨데, 파손 디스크(disk)와 같은)에 의해 닫힌 오리피스를 포함하고 있다.

그러한 방출시에 카트리지 내부압력은 갑자기 낮아지고 동시에 냉각을 견디는 란타늄-니켈 분말이 그것의 수소생산을 멈춘다.

그 스토퍼는 장치에 연결하는 동안 카트리지를 회전하기 위해 사용하는 핸들을 형성하는 캡(28)에 의해 보호된다.

상기 언급한 카트리지의 가열은 공급이 스위치에 의해 제어되는 가열저항 망의 수단에 의해 일반적으로 달성된다.

그러나 이 용액은 가열의 비계적인 제어가 얻어지는 것을 허용하지 않고 공급 전압의 넓은 범위에 적합하지 않다(그러나 적합은 전압 레벨에 대응하는 다수의 저항기의 사용을 요구한다.)

이것은 본 발명이 이 가열을 제공하기 위해, 가열전력(P)이 제어전압에 의해 제어되는 CMS 트랜지스터와 같은 활성 요소를 사용하여, 예컨대 제3도에서 나타낸 회로를 사용하도록 제안하는 이유이다.

이 회로에서, 트랜지스터(29)의 콜렉터-에미터 접합은 에미터 회로에서 직렬로 션트저항(Rsh)을 통해서 전압원(V)에 접속된다.

이 트랜지스터(29)이 베이스는 연산 증폭기(30)의 출력에 연결되고 그리고 그의 인버터 입력은 트랜지스터(29)의 에미터에 연결되고 그리고 그의 순방향 입력은 제어 전압(Vcom)을 받는다.

트랜지스터에 의해 소모된 전력(P)은 다음과 같다.

상기 언급한 접속장치는 직렬로 적당하게 감압기와 흐름 조절기를 포함하는 흐름 조절장치에 연결되어 있다. 제5도는 감압기와 흐름 조절장치가 같은 케이스에 통합되는 그러한 장치의 특히 유리한 실시예를 나타낸다.

이 예에서, 그 케이스는 그것은 저면(85), (86)이 상기 오리피스(87), (88)를 에워싸는 원통 모양의 슬리브 (89), (90)와 동축 오리피스(87), (88)를 가지고 있는 원통 모양의 보스(boss), (83), (84), 상기몸체(80)에 동축을 가지고 있는 각 두개의 마주보는 케이싱(81), (82)에 의해 닫힌 원통 모양 부분의 튜브 몸체(80)를 가지고 있고 그리고 그 케이스의 내부쪽으로 연장한다.

슬리브(89)는 접속장치에 연결되어 있고 이에 반하여 슬리브(90)는 버너에 연결되도록 설치된다.

이들 각 슬리브(89), (90)에서, 니들(91), (92)은 축 방향으로 조정할 수 있게 설치되고 그리고 수소의 통로를 위한 측 채널(93, 94)을 가지고 있다.

또한 이들 두개의 니들(91), (92) 각각은 대응하는 슬리브(90)의 내부 끝부분에서 돌출되고 그리고 케이스의 내부쪽으로 놓인 헤드(96), (97)를 가지고 있다.

몸체(80)는 분할벽(100)에 제공되는 중앙의 구멍(101)을 통하여 서로 연결되는 두개의 구간 (C1), (C2)으로 케이스 내부 볼륨을 분리하는 레이디얼 분리벽(100)을 포함하고 있다.

구간 (C1)은 이러한 두 부분 사이의 접점의 레벨에서 몸체(80)와 케이싱(81) 사이에서 그것의 주변 엣지가 고정된 가요성 원형막(104)에 의해 두개의 체임버(102), (103)로 그 자체 분할되어 이 접점을 봉하도록 제공하고, 그것의 중간 부분은 니들(91)의 헤드(96)에 고정된다.

이 막(104)은 저면(85)을 향하여 지탱하도록 보스(83))의 원주 모양의 벽과 슬리브(89) 사이의 공간에서 사용되는 스프링(105)에 의해 자극된다.

그것은 체임버(102)로 연장하는 지지부(106)를 포함하고 있고 그리고 밸브의 방법으로 니들(91)의 헤드(96)와 협동하도록 의도된 실(seal)(107)을 설치한다.

이 감압기는 다음 방법으로 작동한다.

- 체임버(103)의 수소 압력이 제로일 때, 스프링(105)에 의해 눌린막(104)은 니들(91)의 헤드(96)에서 떨어져 있는 실(107)을 이동하여 채널(93)을 통하여 도착하는 수소가 체임버(103)를 자유롭게 통과한다.

- 이 체임버(103) 내부 압력이 상승할 때 막(104)은 주어진 압력으로부터 실(107)이 헤드(96)에 적용되고 그리고 채널(93)을 닫을 때까지 스프링(105)의 작용에 대하여 상승하는 경향이 있다.

체임버(103)(대기와 서로 연결되는 체임버(102))의 압력의 표시인막(104)의 운동은 체임버(102)에 장치된 거리 검출기(108)에 의해 검출되고, 이 검출기(108)는 수소 어큐뮬레이터에 적용되는 가열전력을 제어하는 것을 위해 사용된다.

더욱 지지부(106)는 이 체임버(103) 내부 압력이 소정의 한계값(theshold)의 아래로 떨어질 때 오리피스(101)를 닫도록 밸브의 방법으로 0실(109)과 협력하도록 의도된 표면을 맞은편 실(107)쪽에서 더 구비한다.

따라서 이러한 배열은 버너에서 수소회로로 공기의 어떠한 상승도 피하게 된다.

구간(C2)도 이러한 두 부분의 접점의 레벨에서 몸체(80)와 케이싱(82) 사이에서 그것의 주변 엣지가 고정된 가요성의 원형 막(112)에 의해 두개의 체임버(110), (111)로 분리되어, 이 접점의 실링을 제공한다.

이 막(112)은 그의 두께가 온도의 작용으로서 변할 수 있는 지지부(114)에서 지탱할 수 있도록 보스(84)의 원통 모양 벽과 슬리브(90) 사이의 공간에서 사용하는 스프링(113)에 의해 자극되고, 그리고 그것은 저면(86)에서 정지하고 이 지지부(114)는 스프링(113)의 동작의 온도 보상을 하게 된다.

막(112)의 그것의 중간부분에서 두개의 체임버(110), (111) 사이에 존재하는 차동압력의 동작으로서 적어도 부분적으로 채널(94)을 닫도록 밸브의 방법으로 니들(92)의 헤드(97)와 협력하도록 의도된 실(116)을 가지고 있는 단단한 부재(115)로 이루어져 있어, 흐름 조절기의 역할을 한다. 이것을 위해, 두개의 체임버(110), (111)는 부재(115)를 통하여 통과하고 체임버(110)로 방사상으로 연장하는 모세관 성분(117)으로 이루어져 있는 진공 생성소자를 통해 함께 통신하고, 이 소자의 길이는 흐름 비율에 따라 조정된다.

이 구조를 가지고 밸브(실(116)-헤드(97)))에 의해 설정된 챠지는 채널(94)에서 수소흐름의 일정한 흐름비율을 조절하도록 차동 압력의 기능(체임버(110)/(111))으로 변화한다.

제6도는 그와 함께 관련된 광학 뿐만 아니라 본 발명의 분석 장치에서 사용되는 버너를 개략적으로 나타낸다. 이 버너는 흐름조절 장치에서 오는 수소의 흐름과 나타나지 않는 순환장치에서 오는 공기의 흐름이 주입되는 원통 모양의 연소 체임버(220)로 구성되어 있다.

이 연소 체임버(220)는 공기에서 수소의 연소에 의해 생성되는 광선을 무한히 발사하기 위해 렌즈(222)를 배치한 라인에 창(221)을 가지고 있다.

렌즈(222)에 의해 생성된 광빔에서 소망의 소자의 특정한 스펙트럼에 적합한 광학 필터(224)의 계열 즉, 렌즈의 축을 통과하는 고리 모양의 영역에서 가지는 로터리 디스크(223)에 의해 형성된 초퍼가 위치한다.

이 디스크(223)는 전동기(225)에 의해 일정 속도로 구동된다.

상기 고리 모양의 영역에서는 필터(224)가 제로 광강도의 기준 신호 표시를 얻기 위해 사용되고 적어도 한 필터의 표면을 가지는 불투명 영역(226), (제7도에 보이는)에 의해 분리되고 그리고 반사성분(227)에 의해 자외선 방사 검출기(230), 초점 조절 렌즈(229), 그리고 자외선 필터(22)로 구성되는 광학 시스템에서 디스크(223)의 평면에 광빔을 반사한다.

게다가, 렌즈(222)의 축에는 상기 렌즈(222) 맞은 편의 디스크(223)측상에서, 초점 조절 렌즈(231) 및, 소망의 소자에 대응하는 주파수 스펙트럼의 범위내에 응하는 광전자 센서(232)를 사실상 렌즈(231)의 초점에서 포함하는 광학장치가 배치되어 있다. 더욱, 렌즈(231)의 각 측상에는 그리드(233)가 정전기식 필터로서 역할하는 전기적으로 도통하는 물질로 만들어져 배치된다. 적외선 방사능 역시 정전기식 필터로서 역할하는 렌즈(231)의 광학 작용에 의해서나 또는 색 선별 필터 사용에 의해 중지된다.

이리하여 버너에 의해 방사되는 광빔은 버너 내부 연소상태의 불꽃의 OH기의 방출의 대표적인 자외선 파장의 연속과 센서(232)의 방향으로 소망의 소자과 관계가 있는 스펙트럼 선의 주기의 연속을 단지 센서(232)의 방향으로 통과시키는 디스크(232)의 불투명 지대(226)에 의해 전달된다.

소망의 소자에 대응하는 각 방출 스펙트럼에 대해서, 그 디스크는 두개의 연속 필터로 이루어지고, 하나는 스펙트럼의 상부를 검출하기 위한 것이고, 다른 하나는 이 스펙트럼의 하부를 검출하기 위한 것이다.

이들 두개의 필터에 의해 방사되는 신호의 감소는 광 방사를 제거할 수가 있다.

센서(232)는 제4도에서 나타낸 형의 하이(high) 신호/노이즈 비율 증폭기와 관련이 있는 포토 다이오드(35)로 형성되어 있다.

이 증폭기에서, 포토 다이오드(35)는 그의 순방향 입력이 접지되는 두개의 각 연산 증폭기(36), (37)의 두개의 반전 입력에 접속된다.

더욱, 이러한 증폭기의 각각의 반전 입력은 레지스터(R)를 통하여 그것의 출력에 연결된다.

이 회로에 의해, 출력신(Vs)은 레지스터(R)와 다이오드에 의해 생성된 전류(Iph)의 곱의 2배와 동일한 두개의 증폭기(36),(37)의 두 출력 사이에서 얻어진다.

노이즈 신호는 단지 단일 연산 증폭기를 사용하는 종래의 회로의 것보다 매우 작게 된다.

제7도에서 볼 수 있는 것과 같이, 센서(232)는 디스크(223)와 관련이 있는 광학 또는 자기 검출기(22)에 의해 방사되는 동기화 신호에 의해 구동되는 복수의 복조기-분리기(241)에 각각 출력 신호가 직결되는 프리 증폭기(240)에 그것의 출력에 의해 접속되고, 이 회로는 주어진 스펙트럼, 그리고 그 결과로서 디스크(223)의 필터에 형태 또는 주어진 필터(22)에 대응하는 신호를 단지 각 복조기(241)가 처리하도록 고안되어 있다.

복조기(241)에 프리 증폭기(240)를 접속하는 회로는 동기화 신호에 의해 구동되는 밴드 패스 필터(243)를 포함하고 있고, 이 밴드 패스 필터(243)는 복조기(241)에 인가되는 신호의 노이즈를 줄이기 위해 제공된다.

유사하게, 복조기(241)에 의해 전달된 신호는 동기 신호에 의해 역시 구동되는 로우 패스 필터(244)에 의해 필터된다.

이러한 필터(244)는 그 출력이 디스플레이 장치(19)에 연결되는 제1도에 나타낸 컨버터(20)에 연결된다.

노이즈 레벨을 최적화 하기 위해, 센서(232)로부터의 신호는 디스크(223)의 회전속도에 의해 고정된 주파수에서 정밀하게 필터되어야 한다는 것을 주의해야 한다.

그러한 필터링은 동기화 신호에 관한 측정 신호의 위상 변이를 일으킨다.

이 현상을 약하게 하기 위해서, 동기화 검출기(242)의 위치는 각을 이루게 오프셋되어야 한다.

그러나, 예컨대 그 장치의 움직임에 의해 야기된 디스크(223)의 회전속도의 변화들은 위상 변이의 변동을 일으키고, 그래서 약간의 측정 오류를 발생하고, 이 광강도 측정은 더이상 광학 장치 앞에서 필터(224)가 통과하는 그 시간에 엄격히 이루어지지 않는다.

이 결점을 극복하기 위하여, 본 발명은 시간 기준(245)에 따라 브레이킹 주파수(breaking frequency)를 만들 수 있게 하는 용량성 초핑(chopping)의 기법을 적용하는 필터를 사용하도록 제안하고, 이 후에는 디스크(223)의 회전속도와 동기화한 VCO/주파수 분할기 루우프에 의해 형성된다.

상기 언급한 바와 같이, 버너 내부의 수소의 연소는 점화 장치의 수단에 의해 시작되고 유지되어야 한다.

이 점화는 그것이 필요할 때만 사용하도록 자외선 방사 검출기에 의해 구동되는 스위칭 장치에 의해 전류를 공급하는 열 저항의 역할을 하는 백금 와이어에 의한 열 촉매 작용에 의해 얻어진다.

또한, 에너지를 절약하기 위해서 이 백금 와이어에 인가된 전력은 제8도에 나타낸 조절 장치에 의해 최소로 한정된다.

이 장치에서, 백금 와이어(301)는 그것의 단말기와 기준치에서 특정된 백금 와이어의 저항치 사이의 차등 신호에 의해 구동된 VCI형의 전류 제너레이터(302)에 의해 제공된다.

이 예에서, 이 차등치는 그것의 두개의 입력이 가산기(304)를 통하여 기준신호를 더 받는 단자중의 하나와 백금 와이어의 단자에 접속되는 연산 증폭기(303)에 의해 전달된다.

특히, 이 회로를 가지면, 단지 전류만 어떠한 환경적인 조건에서도 점화 발생하기 위해 필요한 백금 와이어를 통하여 흐르게 된다.

물론, 본 발명은 이 형태의 점화장치에만 제한되지 않는다. 그것은 버너에서 전기 아크를 생성하는 장치에 의해 형성될 수도 있었다.

이와 같이, 제9도에서 나타낸 실시예에 있어서, 버너는 즉 적어도 부분적으로 연소 체임버(403)를 규정하는 흡입부(401)와 일부분(402)을 함께 조립한 두개의 부분(401), (402)으로 만들어진 원통 모양의 몸체로 이루어져 있다

흡입부(401)가 분석되어야 할 공기를 받는 노즐(404)에 의해 한쪽면상에 연장되어 있고, 그리고 그것은 서큘레이터에 연결되고 그리고 다른쪽에는 상기 노즐(404)과 연결하는 축 주입 통로(406)를 가지고 그리고 흐름 조절에 의해 공급되는 수소 흡입 회로(407)를 개구하는 니들(405)을 포함하고 있다.

노즐(404) 맞은편의 니들(405)의 단부는 연소 체임버(403) 내부에서 약간 돌출사하고 그리고 수소와 공기 혼합물의 위한 혼합실과 접화실로서 둘다를 사용하는 하나의 캐비티를 가지고 있다.

버너의 두개의 부분(401), (402)이 접점에서 밀봉하는 것은 링의 형상으로 부분적으로 인쇄된 회로된 회로 소자(408)에 의해 제공되고, 그리고 그것은 연소 체임버(403) 내부쪽으로 연장하는 두 점화 전극(409)을 전달하고 그리고 버너의 외부에 위치한 소자의 일부에 의해 전달된 고압 공급 회로(409')에 연결되어 있다.

전에 언급한 그것과 같은 구조가 열 촉매 작용 점화의 경우에 유리하게 사용될 수 있다.

이 경우에 있어서, 전극(409) 대신에 제10도에 나타낸 것과 같이 소자(408)에 의해 한정된 원형 공간내에서 연장하는 백금 와이어(410)를 사용할 수 있다.

비슷하게, 전력을 이 백금 와이어에 공급하기 위한 회로는 외부소자 부분에 의해 적어도 부분적으로 버너에 전달된다.

제11도는 전기 아크에 의해 가스 합성물의 점화에 특히 적당한 주입방법을 나타낸다.

이 예에서, 버너(412)를 포함하는 영역(411)은 스크린을 형성하는 전기적으로 도통하는 물질로 만들진 벽(414)에 의해 광전자 센서와 전기 측정회로를 포함하는 영역(413)으로부터 격리된다.

점화 장치의 공급은 영역(413)에 위치하는 중간 전압 부스터 트랜스포머(415)에 의해 제공되고, 이 트랜스포머는 영역(411)에서 버너의 외부 소자(408)의 일부분상에 설치된 고압 펄스 트랜스포머(416)에 연결된다.

중간 전압 부스터 트랜스포머(415)와 트랜스포머(416)는 바람직하게 차폐된 벽(414)을 통과하여 케이블(417)로 연결된다. 특히 이 배역은 트래스포머(416)에 의해 발생된 펄스가 전자 또는 광전자 측정회로에서 발생하는 방해를 피한다.

이 배열의 또 다른 이점은 이들 전압에 적절한 커넥터 뿐만 아니라 고압 전기 접속의 사용을 피한다는 것이다.

Claims (33)

1. 불꽃 분광 광도법에 의해 가스 합성물을 분석하는 휴대용 자동 장치에 있어서, 상기 장치는 맞물림 부재로 설비된 케이스 내부와, 분석될 공기 흐름에서 일정한 흐름을 수소 스트림의 연소에 의해 얻어진 불꽃에 의해 생성된 방사의 분광기의 분석을 실행하기 위한 수단을 구비하고, 버너(220) 내부에서 나타나는 불꽃에 의해 방사되는 광 방사의 초점을 맞추기 위한 광학 시스템(222, 231)과, 이전에 초점이 맞추어진 광빔에서 연속적으로 상기 필터(224)를 배치하는 수단 뿐만 아니라 요구된 성분의 특징적인 스펙트럼선 당 적어도 한 개의 비율로 복수의 광학 필터(224)를 포함하고 있는 초퍼(223)와, 초점을 맞추는 광학기(222, 231)의 초점 영역에 위치하는 광전자 검출 셀(232)과, 상기 셀(232)에 의해 전달된 전기 신호를 복조하고, 상기 각각의 스펙트럼선에 대해서, 결과적으로 상기 각각의 필터에 대해서, 초점 조절 광학 기기로부터의 광빔이 대응하는 필터를 통과할 때만 활성화시키도록 초퍼와 동기화하여 구동되는 복조기-분리기(17)를 구비하는 어셈블리와, 상기 복조기-분리기(17)에 의해 전달된 전기 신호를 증폭하고 그리고 표시하는 수단(19)을 순차로 구비하는 분광 장치를 배열된 그 축에 창을 구비하는 버너(220)에서 상기 연소가 발생되는 휴대용 자동 장치에 있어서, 상기 수소 흐름은 작은 볼륨을 교체할 수 있는 카트리지에 포함된 수소 소자를 가열수단(29)으로 가열함으로써 수소가 감소하게 되는 형태의 수소 어큐뮬레이터(1)로 구성되어 있는 이동할 수 있는 수소 발생기에 의해 얻어지고, 상기 카트리지는 일정한 흐름을 가진 흐름 조절 장치(2)를 구비하는 공급 회로의 수단에 의해 버너에 연결되고, 상기 흐름 조절 장치(2)의 상부 스트림에 영향력을 행사하는 수소 압력에 의존하는 수소 어큐뮬레이터(1)의 가열 전력을 만드는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 휴대용 자동 장치.
2. 제1항에 있어서, 소망의 소자에 대응하는 각 스펙트럼선에 대해서, 스펙트럼 선의 하부를 검출하는 하나와 스펙트럼선의 상부를 검출하는 다른 하나의 2개의 연속 필터를 구비하는 것을 특징으로 하는 휴대용 자동 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 수소 어큐뮬레이터는 란타늄-니켈을 함유하는 몸체(25)의 내부 볼륨에서 축방향으로 연장하는 복수의 방사 핀(26)을 가지는 튜브 형상의 몸체(25)를 구비하는 것을 특징으로 하는 휴대용 자동 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 몸체는 몸체 내부의 수소 압력이 주어진 한계 이상 오를 때 분출되는 스톱퍼(27)를 가지는 저면을 구비하는 것을 특징으로 하는 휴대용 자동 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 가열 수단은 제어 전압에 의해 제어된 CMS형의 활성 소자(29)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 휴대용 자동 장치.
6. 제1항에 있어서, 흐름 조절기(9)의 상부 스트림이 배치된 수소 회로의 상기 부분은 일정한 수소 흐름을 유지하도록 조절기(9)에 의해 요구되는 것을 적당한 압력범위에서 한계값 이상 수소 압력이 변화하는 버퍼 볼륨을 형성하고, 상기 소보(sovo) 제어 수단은 상기 어큐뮬레이터(1)의 가열장치에 인가된 전력을 계속적으로 또는 불연속적으로 조절함으로써 상기 압력범위내의 기 볼륨 내부에서 지배하는 수소 압력을 유지하기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 휴대용 자동 장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 흐름 조절 장치(9)는 직렬로 막 압력 축소기와 흐름 조절기를 구비하는 것을 특징으로 하는 휴대용 자동 장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 볼륨에서 지배하는 수소 압력은 축소기의 막(104)의 위치를 검출하는 검출기(108)의 수단에 의해 검출되는 것을 특징으로 하는 휴대용 자동 장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 흐름 조절 장치는 두개의 마주보는 동축 오리피스, 즉 수소 어큐뮬레이터(1)와 연결하기 위한 액세스 오리피스(87)와 상기 오리피스(87, 88)의 축과 직각인 내부 분할벽(100) 및 버너에 연결된 출구 오리피스(88)를 가지는 속이 빈 몸체를 구비하고, 그리고 몸체 내부에서 두개의 체임버(C1, C2)를 규정하고, 상기 액세스 오리피스(87)측에 위치한 체임버(C1)는 압력 축소기의 체임버를 형성하고, 상기 출구 오리피스(88)에 위치하는 체임버(C2)는 흐름 조절기를 형성하고, 상기 오리피스(87, 88)에 동축으로 분할벽(100)에 제공된 오리피스(101)을 통하여 이들 2개의 체임버(C1, C2)가 연결되는 것을 특징으로 하는 휴대용 자동 장치.
10. 제9항에 있어서, 액세스 오리피스(87)는 서로 밀봉하여 격리된 두개의 캐비티(102), (103), 즉 상기 분할벽(100)에서의 구멍(101)을 통하여 흐름 조절기의 체임버(C2)와 연통하는 니들(91)의 채널(93)을 통하여 수소에 의해 공급되는 제2의 캐비티(103)와 대기와 연통하는 제1의 캐비티(102)로 흐름 조절기의 체임버(C1)를 분할하고 그리고 상기 오리피스(87, 88)의 축과 직각인 평면으로 연장하고 니들(91) 위와 몸체(80)상에 밀폐식으로 설치되는 탄성 변형 가능 막(104)에 고정된 지지 구조에 의해 이송되는 밸브(107)와 협동하고, 축 채널(93)과 흐름조절 장치의 체임버(C1) 내부쪽으로 돌출하는 그의 헤드(96)를 가지고 있는 니들(91)을 갖추고 있는 것을 특징으로 하는 휴대용 자동 장치.
11. 제10항에 있어서, 막(104)의 밀봉 표면 형성 부분은 구멍(101) 부근에 제공된 밀봉 표면과 협동하기 때문에, 소정 한계 이하로 제2의 캐비티(103)내의 압력이 떨어질 때 이 구멍을 닫는 것을 특징으로 하는 휴대용 자동 장치.
12. 제10항에 있어서, 상기 출구 오리피스(88)는 서로 밀봉하여 격리된 상기 분할벽(100)에서 중앙 구멍(101)과 연결하는 캐비티(110)와 출구 니들(92)의 채널(94)과 연통하는 캐비티(111)의 두개의 캐버티(110, 111)로 조절실(C2)을 분할하는 탄성 변형 가능 막(112)에 의해 이송되는 밸브(116)와 그의 헤드(97)가 협동하는 축 채널(94)을 가지는 니들(92)을 갖추고 있고, 두 체임버 중 하나에서 방사상으로 연장하는 적어도 한 부분과 막(112)을 통과하는 모세관(117)에 의해 형성된 진공 생성 소자에 의해 이들 두개의 캐버티(110, 111)가 연통되는 것을 특징으로 하는 휴대용 자동 장치.
13. 제12항에 있어서, 상기 니들(91, 92)의 축 위치는 스크류(screwing)에 의해 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 휴대용 자동 장치.
14. 제1항에 있어서, 상기 필터(224)는 불꽃의 광 강도와 그 존재의 신호 표시를 공급하도록 의도된 대응하는 광전자 셀(230)과 접속된 자외선 필터(228)를 더 구비하는 로터리 디스크(223)에 의해 이송되는 것을 특징으로 하는 휴대용 자동 장치.
15. 제14항에 있어서, 상기 자외선 필터(228)는 디스크(223)의 평면에서 자외선 방사를 반사하기 위한 반사기(227)와 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 휴대용 자동 장치.
16. 제14항에 있어서, 상기 신호에 의해 구동된 불꽃을 점화하는 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 휴대용 자동 장치.
17. 제16항에 있어서, 상기 점화장치는 열 촉매 작용에 의해 작동하는 것을 특징으로 하는 휴대용 자동 장치.
18. 제16항에 있어서, 상기 점화장치는 버너 내부에서 전기 아크를 생성하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 휴대용 자동 장치.
19. 제1항에 있어서, 상기 초퍼(223)는 상기 광학 필터(224) 사이에, 필터의 표면을 가지는 적어도 하나의 불투명 영역을 구비하고, 이 영역을 제로 광 강도의 기준 신호 표시를 얻기위해 사용하는 것을 특징으로 하는 휴대용 자동 장치.
20. 제1항에 있어서, 상기 초점 조절 광학기는 정전 차폐로서 작용하는 전기적으로 도통하는 재료로 만든 두개의 그리드(233) 사이에 삽입된 적어도 하나의 렌즈(231)를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 자동 장치.
21. 제20항에 있어서, 상기 초점 조절 광학 기기는 상기 정전 차폐를 이루고 적외선 방사를 차단하는 렌즈(231)의 광학 작용 또는 색 선별 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 자동 장치.
22. 제1항에 있어서, 상기 광전자 셀은 그의 순방향 입력이 접지되는 두개의 각 연산 증폭기(36, 37)의 두개의 반전 입력에 연결된 포토다이오드(35)로 구성되어 있고, 그리고 이들 각 증폭기의 반전 입력은 레지스터(R)의 수단에 의해 그들의 출력에 연결되고, 그 출력신호는 상기 증폭기의 2개의 출력 단자 사이의 전압으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 휴대용 자동 장치.
23. 제1항에 있어서, 상기 버너는 이들 두개의 부분 사이의 접합점에서 그 버너의 연소실(403) 내부쪽으로 연장하는 점화 수단을 가지는 링 모양의 인쇄 회로 소자(408)와 함께 어셈블리된 두 부분(401, 402)으로 만들어진 원통모양의 몸체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 휴대용 자동 장치.
24. 제23항에 있어서, 상기 인쇄 회로 소자(408)는 상기 점화수단을 위한 공급회로의 적어도 한 부분(409')을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 휴대용 자동 장치.
25. 제23항에 있어서, 상기 점화 수단은 상기 인쇄 회로 소자(408)에 의해 한정된 원형 공간으로 연장하는 백금 와이어(410)로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 휴대용 자동 장치.
26. 제23항에 있어서, 상기 점화 수단은 연소실(403) 내부쪽으로 연장하는 적어도 하나의 전극(409)으로 구성되고, 그리고 상기 점화 수단을 포함하는 적어도 버너의 한 부분은 전기적으로 도통하는 벽(414)에 의해 측정회로로부터 전기적으로 격리된 영역(411)에 위치해 있는 것을 특징으로 하는 휴대용 자동 장치.
27. 제26항에 있어서, 상기 전극(409)은 버너 외부의 상기 인쇄 회로 소자(408)의 한 부분상에서의 상기 영역(411)에 위치하는 고압 펄스 트랜스포머(416)로 이루어져 있는 공급회로에 연결되고, 그리고 공급회로의 저, 중 전압 회로(415)는 상기 벽(414)에 의해 상기 영역으로부터 격리되는 것을 특징으로 하는 휴대용 자동 장치.
28. 제1항에 있어서, 상기 버너 내부의 공기의 흐름은 수소의 연소에 의해 방출된 자외선 방사의 강도의 작용으로서 제어된 서큘레이터(블록9')에 의해 제공되는 것을 특징으로 하는 휴대용 자동 장치.
29. 제28항에 있어서, 상기 버너는 검출기가 고장 신호를 전달할 때 그 불꽃(블록12)을 점화하고 유지하는 회로를 인터럽트하기 위한 수단과 고장을 검출하기 위한 상기 검출기를 구비하는 것을 특징으로 하는 휴대용 자동 장치.
30. 제1항에 있어서, 상기 복조기-분리기 수단(241)은 각 복조기가 단지 디스크(223)의 주어진 필터에 대응하는 신호를 처리하도록 로터리 디스크(223)와 접속되는 광학 또는 자기 검출기(242)에 의해 방출된 동기 신호에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 휴대용 자동 장치.
31. 제30항에 있어서, 상기 광전자 셀(232)에 의해 전달된 신호는 상기 동기 신호에 의해 구동된 적어도 한개의 필터에 의해 필터되는 것을 특징으로 하는 휴대용 자동 장치.
32. 제31항에 있어서, 상기 필터는 그의 브레이킹 주파수가 디스크(223)의 회전 속도와 동기화된 시간 베이스(245)의 주파수에 종속되는 용량성 초평형인 것을 특징으로 하는 휴대용 자동 장치.
33. 제1항에 있어서, 상기표시수단(19)은 가변 증폭기 및/또는 주파수의 광 또는 소리 신호를 방출하는 신호시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 자동 장치.

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