RU127928U1

RU127928U1 - GAS ANALYZER

Info

Publication number: RU127928U1
Application number: RU2012145429/28U
Authority: RU
Inventors: Борис Александрович Болодурин; Алексей Анатольевич Михайлов; Антон Вячеславович Тугаенко
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "ИНКРАМ"
Priority date: 2012-10-26
Filing date: 2012-10-26
Publication date: 2013-05-10

Abstract

1. Газоанализатор, включающий съемный сенсорный модуль и контроллер, отличающийся тем, что он имеет газовый канал для прокачки анализируемого газа, в котором установлены несколько съемных сенсорных модулей по числу контролируемых веществ в анализируемом газе, причем съемные модули подключены к платам расширения, преобразующим выходной интерфейс модулей в удобную для обработки контроллером форму, и через платы расширения подключены к контроллеру.2. Газоанализатор по п.1, отличающийся тем, что он снабжен дисплеем для отображения информации, кнопками управления, световой и звуковой сигнализацией о превышении допустимой концентрации контролируемого вещества или мощности радиоактивного излучения.3. Газоанализатор по п.1, отличающийся тем, что он снабжен управляющими реле, срабатывающими при превышении допустимой концентрации контролируемого вещества, мощности радиоактивного излучения и/или отказе газоанализатора.4. Газоанализатор по п.1, отличающийся тем, что он снабжен детектором отравляющих веществ, установленным в газовом канале и подключенным к контроллеру.5. Газоанализатор по п.1, отличающийся тем, что он снабжен детектором радиоактивного излучения, установленным вне газового канала и подключенным к контроллеру.6. Газоанализатор по п.1, отличающийся тем, что на входе в газовый канал установлен фильтр, исключающий попадание в газовый канал пыли, но не сорбирующий контролируемые компоненты анализируемого газа.7. Газоанализатор по п.1, отличающийся тем, что на выходе газового канала установлены побудитель расхода и угольный фильтр.8. Газоанализатор по п.1, отличающийся тем, что он снабжен термоанемометром дл1. A gas analyzer comprising a removable sensor module and a controller, characterized in that it has a gas channel for pumping the analyzed gas, in which several removable sensor modules are installed according to the number of monitored substances in the analyzed gas, and the removable modules are connected to expansion cards converting the output interface modules in a form convenient for processing by the controller, and are connected to the controller through expansion cards. 2. The gas analyzer according to claim 1, characterized in that it is equipped with a display for displaying information, control buttons, light and sound alarms about exceeding the permissible concentration of the controlled substance or radiation power. The gas analyzer according to claim 1, characterized in that it is equipped with control relays that operate when the permissible concentration of the controlled substance, the radiation power and / or the failure of the gas analyzer are exceeded. The gas analyzer according to claim 1, characterized in that it is equipped with a poisonous substance detector installed in the gas channel and connected to the controller. The gas analyzer according to claim 1, characterized in that it is equipped with a radiation detector mounted outside the gas channel and connected to the controller. The gas analyzer according to claim 1, characterized in that a filter is installed at the inlet of the gas channel, preventing dust from entering the gas channel, but not sorbing the controlled components of the analyzed gas. The gas analyzer according to claim 1, characterized in that at the outlet of the gas channel a flow inducer and a carbon filter are installed. The gas analyzer according to claim 1, characterized in that it is equipped with a hot-wire anemometer for

Description

Полезная модель относится к газоаналитическим комплексам и системам, предназначенным для измерения концентраций токсичных и отравляющих веществ, горючих паров, а также мощности радиоактивного излучения в целях обеспечения безопасности в местах массового пребывания людей и антитеррористической защиты.The utility model relates to gas analytical complexes and systems designed to measure the concentrations of toxic and poisonous substances, combustible vapors, as well as the power of radioactive radiation in order to ensure safety in public places and anti-terrorist protection.

Требования обеспечения безопасности людей в местах массового пребывания, в высотных зданиях, на транспорте предполагают контроль большого количества отравляющих газов, таких как зарин, зоман, Vx, аварийно химически опасных веществ, таких как фосген, синильная кислота, аммиак, хлор, оксид углерода, органические углеводороды, а так же мощность радиоактивного излучения. В зависимости от мест расположения охраняемых зон и вида угроз, количество и номенклатура контролируемых газов меняются. Отбор проб для анализа зависит от контролируемой угрозы.The requirements for ensuring the safety of people in places of mass residence, in high-rise buildings, in transport include the control of a large number of poisonous gases, such as sarin, soman, Vx, hazardous chemicals, such as phosgene, hydrocyanic acid, ammonia, chlorine, carbon monoxide, organic hydrocarbons, as well as the power of radiation. Depending on the location of protected areas and the type of threat, the quantity and nomenclature of monitored gases vary. Sampling for analysis depends on the threat being monitored.

Условия газового анализа в местах массового скопления людей характеризуется присутствием в воздухе неконтролируемого большого числа веществ с относительно малыми концентрациями, следствием чего селективное измерение концентрации аварийно химически опасных веществ приборами, основанными на спектрометрии ионной подвижности становится затруднительным.The conditions of gas analysis in crowded places are characterized by the presence in the air of an uncontrolled large number of substances with relatively low concentrations, which makes it difficult to selectively measure the concentration of accidentally chemically hazardous substances with devices based on ion mobility spectrometry.

Современные технологии одновременного контроля большого количества газов предполагают подключение индивидуальных газоанализаторов с аналоговым или цифровым выходом к промышленным контроллерам, в которых задают жесткую конфигурацию состава и алгоритма (см., например, патент RU 2274855, G01N 27/416, 2006 г.) При всей простоте данного решения оно обладает следующими недостатками, а именно: большие габариты, сложность создания системы пробоотбора, высокая стоимость, сложность модернизации и обслуживания. Кроме того, большинство доступных детекторов отравляющих веществ имеют в своем составе высокоактивные источники радиоактивного излучения, что резко усложняет их эксплуатацию.Modern technologies for the simultaneous control of a large number of gases involve connecting individual gas analyzers with an analog or digital output to industrial controllers that specify a rigid configuration of the composition and algorithm (see, for example, patent RU 2274855, G01N 27/416, 2006) With all its simplicity This solution has the following disadvantages, namely: large dimensions, the complexity of creating a sampling system, the high cost, the complexity of modernization and maintenance. In addition, most of the available detectors of poisonous substances contain highly active sources of radioactive radiation, which dramatically complicates their operation.

В качестве прототипа выбран газоанализатор по патенту RU 84563 U1, МПК G01N 27/416, 2009, наиболее близкий к предлагаемому газоанализатору по совокупности существенных признаков. Принятый за прототип газоанализатор содержит сменный сенсорный модуль и контроллер, снабженный дисплеем, кнопками управления и световой и звуковой сигнализацией о превышении допустимой концентрации контролируемого вещества.As a prototype, a gas analyzer was selected according to patent RU 84563 U1, IPC G01N 27/416, 2009, which is closest to the proposed gas analyzer by the combination of essential features. The gas analyzer adopted for the prototype contains a replaceable sensor module and a controller equipped with a display, control buttons and light and sound alarms when the permissible concentration of the controlled substance is exceeded.

Недостатком известного газоанализатора является то, что он обеспечивает контроль ограниченного количества веществ в анализируемом газе, например в воздухе. Кроме того, он не контролирует отравляющие вещества, такие как зарин, зоман, Vx, а также мощность радиоактивного излучения. Это ограничивает возможность его применения для обеспечения безопасности людей в местах массового пребывания, в высотных зданиях и на транспорте.A disadvantage of the known gas analyzer is that it provides control of a limited amount of substances in the analyzed gas, for example in air. In addition, it does not control toxic substances such as sarin, soman, Vx, as well as the power of radiation. This limits the possibility of its use to ensure the safety of people in places of mass stay, in high-rise buildings and in transport.

Задачей полезной модели является создание такой конструкции комплекса химико-радиационного контроля, которая обеспечивала бы максимальную эффективность контроля и обнаружения отравляющих веществ, аварийно химически опасных веществ и мощности радиоактивного излучения в местах массового скопления людей, в системах вентиляции зданий и сооружений, на транспорте.The objective of the utility model is to create such a design of a complex of chemical and radiation control that would provide maximum efficiency for the control and detection of toxic substances, accidentally chemically hazardous substances and the power of radioactive radiation in crowded places, in ventilation systems of buildings and structures, in transport.

Указанная задача решается тем, что предложен газоанализатор, содержащий съемный сенсорный модуль и контролер, в котором, согласно полезной модели имеется газовый канал для прокачки анализируемого газа с установленными в нем несколькими съемными сенсорными модулями по числу контролируемых аварийно химически опасных веществ в анализируемом газе, причем съемные сенсорные модули подключены к платам расширения, преобразующим выходной интерфейс съемных сенсорных модулей в удобную для обработки контроллером форму и через плату расширения подключены к контроллеру. В зависимости от исполнения и назначения газоанализатор также может быть снабжен дисплеем, кнопками управления, световой и звуковой сигнализацией о превышении допустимой концентрации контролируемых веществ и управляющими реле, которые подключены к контроллеру.This problem is solved by the fact that a gas analyzer is proposed containing a removable sensor module and a controller, in which, according to a utility model, there is a gas channel for pumping the analyzed gas with several removable sensor modules installed in it according to the number of monitored emergency chemically hazardous substances in the analyzed gas, sensor modules are connected to expansion cards that convert the output interface of removable sensor modules to a form convenient for processing by the controller and through the expansion card connected to the controller. Depending on the design and purpose, the gas analyzer can also be equipped with a display, control buttons, light and sound alarms when the permissible concentration of controlled substances is exceeded and control relays that are connected to the controller.

Другим отличием газоанализатора является то, что он снабжен безопасным детектором отравляющих веществ, установленным в газовом канале и подключенным Another difference of the gas analyzer is that it is equipped with a safe poisonous substance detector installed in the gas channel and connected

к контроллеру.to the controller.

Другим отличием газоанализатора является то, что он снабжен детектором мощности радиоактивного излучения, установленным вне газового канала и подключенным к контроллеру.Another difference of the gas analyzer is that it is equipped with a radiation power detector installed outside the gas channel and connected to the controller.

В числе отличий газоанализатора следует отметить то, что он снабжен термоанемометром для контроля скорости анализируемого газа в газовом канале и датчиками температуры и влажности анализируемого газа, установленными в газовом канале и на входе в газовый канал и подключенными к контроллеру.Among the differences of the gas analyzer, it should be noted that it is equipped with a hot-wire anemometer for monitoring the speed of the analyzed gas in the gas channel and temperature and humidity sensors of the analyzed gas installed in the gas channel and at the entrance to the gas channel and connected to the controller.

Другим отличием газоанализатора является то, что на входе в газовый канал установлен фильтр, исключающий попадание в газовый канал пыли, но не сорбирующий контролируемые компоненты анализируемого газа.Another difference of the gas analyzer is that a filter is installed at the inlet of the gas channel to prevent dust from entering the gas channel, but not to sorb the controlled components of the analyzed gas.

Еще одним отличием газоанализатора является то, что на выходе газового канала установлен побудитель расхода.Another difference of the gas analyzer is that a flow inducer is installed at the outlet of the gas channel.

Другим отличием газоанализатора является то, что на выходе газового канала установлен угольный фильтр для поглощения анализируемых компонент и/или труба для отвода анализируемого газа.Another difference of the gas analyzer is that a carbon filter is installed at the outlet of the gas channel to absorb the analyzed components and / or a pipe for removal of the analyzed gas.

В числе отличий газоанализатора следует отметить то, что он может иметь два газовых канала, в которых установлены съемные сенсорные модули.Among the differences of the gas analyzer, it should be noted that it can have two gas channels in which removable sensor modules are installed.

Другим отличием газоанализатора является то, что два газовых канала могут быть объединены на входе и выходе.Another difference of the gas analyzer is that two gas channels can be combined at the inlet and outlet.

Благодаря отмеченным выше особенностям выполнения газоанализатора обеспечивается технический результат, который состоит в том, что газоанализатор осуществляет комплекс измерений, включая множество контролируемых веществ, отравляющие вещества и радиоактивное излучение, что расширяет область его применения для обеспечения безопасности людей в местах их массового пребывания.Due to the above-mentioned features of the gas analyzer, a technical result is achieved, which consists in the fact that the gas analyzer performs a complex of measurements, including many controlled substances, poisonous substances and radioactive radiation, which expands its scope to ensure the safety of people in places of their mass stay.

Сущность полезной модели поясняется чертежами.The essence of the utility model is illustrated by drawings.

На фиг.1 изображена принципиальная схема газоанализатора.Figure 1 shows a schematic diagram of a gas analyzer.

На фиг.2 представлена принципиальная схема газоанализатора с двумя газовыми каналами и множеством сменных сенсорных модулей.Figure 2 presents a schematic diagram of a gas analyzer with two gas channels and many interchangeable sensor modules.

На фиг.3. изображена принципиальная схема детектора отравляющих веществ.In figure 3. A schematic diagram of a poison detector is shown.

В газовом канале 1 (фиг.1) установлены сменные сенсорные модули 2, детектор 3 отравляющих веществ. Прокачка воздуха через газовый канал 1 обеспечивается побудителем расхода 4, в качестве которого используется вентилятор или насос. На входе в газовый канал 1 установлен фильтр 5, исключающий попадание в канал пыли, но не сорбирующий анализируемый газ. Фильтр 5, выполнен, например, из нескольких слоев нержавеющей сетки. Воздух, прошедший через фильтр 5 проходит по трубе 6, попадает в газовый канал 1 и выходит по трубе 7 и через угольный фильтр 8 наружу. Газовый канал 1 и труба 6 выполнены из материала, не сорбирующего, или мало сорбирующего измеряемые газы, например: фторопласт, полипропилен или никелированный металл. Расход воздуха, через газовый канал 1 - не менее 5 л/мин, что позволяет исключить снижение концентрации газов за счет сорбции на стенках канала 1, трубы 6 и обеспечить малое время срабатывания сенсоров. Сменные сенсорные модули 2 подключены к платам расширения 9, преобразующим выходной интерфейс сменных сенсорных модулей в, например, RS485. Выходной интерфейс детектора отравляющих веществ 3, например - RS485. Для целей полезной модели тип интерфейса и вид протокола не принципиален. Данные с модулей 2 и детектора 3 отравляющих веществ поступают на специализированный контроллер 10. Детектор 19 радиоактивного излучения, в качестве которого может быть использован стандартный дозиметр или спектрометр, также подключен к контроллеру 10. К контроллеру 10 подключен дисплей 11, кнопки 12 управления, светодиоды 13 световой сигнализации, излучатель 15 звуковой сигнализации и управляющие реле 14. Скорость воздуха контролируется установленным в газовом канале термоанемометром 16, а влажность и температура воздуха в газовом канале и на входе в газовый канал измеряется сенсорами температуры и влажности 17 и 17а. При установке нового сменного сенсорного модуля 2 в плату расширения 9, сменный сенсорный модуль 2 автоматически идентифицируется контроллером 10 и его показания передаются в выходном интерфейсе 18 и/или на дисплей 11. Порядок установки сменных сенсорных модулей 2 в платы расширения 9 не имеет значения. При выработке ресурса, окончания сроков поверки или градуировки сменного сенсорного модуля 2, детектора 3 отравляющих веществ, детектора 19 радиоактивного излучения, контроллер 10 вырабатывает сигналы, сигнализирующие о необходимости замены или техобслуживании, которые передаются в выходной интерфейс 18 и/или отображаются на дисплее 11. Контроллер 10 хранит архив показаний за установленное пользователем время.In the gas channel 1 (figure 1) installed interchangeable sensor modules 2, the detector 3 of toxic substances. The pumping of air through the gas channel 1 is provided by the flow inducer 4, which is used as a fan or pump. At the entrance to the gas channel 1, a filter 5 is installed, which excludes dust from entering the channel, but does not sorb the analyzed gas. The filter 5, for example, is made of several layers of stainless mesh. The air passing through the filter 5 passes through the pipe 6, enters the gas channel 1 and leaves the pipe 7 and through the charcoal filter 8 to the outside. The gas channel 1 and pipe 6 are made of a material that does not sorb, or slightly sorb, the measured gases, for example: fluoroplastic, polypropylene, or nickel-plated metal. The air flow through the gas channel 1 is at least 5 l / min, which eliminates the decrease in gas concentration due to sorption on the walls of channel 1, pipe 6 and ensures a short response time of the sensors. Removable sensor modules 2 are connected to expansion cards 9, converting the output interface of the replaceable sensor modules into, for example, RS485. The output interface of the detector of toxic agents 3, for example - RS485. For the purposes of the utility model, the type of interface and the type of protocol are not fundamental. Data from the modules 2 and the poisonous substance detector 3 is sent to a specialized controller 10. The radiation detector 19, which can be used as a standard dosimeter or spectrometer, is also connected to the controller 10. Display 11, control buttons 12, LEDs 13 are connected to controller 10 light alarm, sound emitter 15 and control relays 14. The air speed is controlled by a hot-wire anemometer 16 installed in the gas channel, and the humidity and air temperature in the gas channel and on The ode to the gas channel is measured by temperature and humidity sensors 17 and 17a. When installing a new replacement sensor module 2 in the expansion card 9, the replacement sensor module 2 is automatically identified by the controller 10 and its readings are transmitted in the output interface 18 and / or on the display 11. The installation procedure for the replacement sensor modules 2 in the expansion cards 9 does not matter. When the resource is developed, the verification or calibration deadline for the replaceable sensor module 2, the poisonous substance detector 3, the radiation detector 19, the controller 10 generates signals indicating the need for replacement or maintenance, which are transmitted to the output interface 18 and / or are displayed on the display 11. The controller 10 stores an archive of indications for the time set by the user.

Изображенный на фиг.2 газоанализатор отличается от описанного выше тем, что он имеет два газовых канала 1 и la, в которых установлено множество сменных сенсорных модулей 2 и детектор 3 отравляющих веществ.The gas analyzer depicted in FIG. 2 differs from that described above in that it has two gas channels 1 and la, in which a plurality of interchangeable sensor modules 2 and a poisonous substance detector 3 are installed.

Газоанализатор работает следующим образом.The gas analyzer operates as follows.

Анализируемый воздух посредством побудителя расхода 4 через фильтр 5 и трубу 6 подается в газовый канал 1. Сменные сенсорные модули 2 совместно с платами расширения 9 и детектор 3 отравляющих веществ, установленные в канале 1, вырабатывают сигналы, пропорциональные концентрации веществ, содержащихся в анализируемом газе. Измеренная концентрация веществ в виде цифрового сигнала по интерфейсной линии непрерывно передается в контроллер 10 (фиг.1). Контроллер 10 производит обработку поступающей информации и, используя специализированный алгоритм распознавания, определяет тип и концентрацию вещества, которое присутствует в воздухе. Текущее значение концентраций по всем установленным в газоанализаторе сменным сенсорным модулям 2, детектору 3 отравляющих веществ и мощности радиоактивного излучения по детектору 19 передаются внешним приемным устройствам по интерфейсам 18 (Ethernet, RS485/232/422, GPRS, Wi-Fi). Превышение пороговых значений концентраций и мощности радиоактивного излучения также может индицироваться в виде цифровой информации на дисплее, включением светодиодов 13 световой сигнализации, излучателя 15 звуковой сигнализации, управляющих реле 14.The analyzed air is supplied through the filter 5 and pipe 6 to the gas channel 1 by means of a flow driver 4. Replaceable sensor modules 2 together with expansion cards 9 and a poisonous substance detector 3 installed in channel 1 generate signals proportional to the concentration of substances contained in the analyzed gas. The measured concentration of substances in the form of a digital signal on the interface line is continuously transmitted to the controller 10 (figure 1). The controller 10 processes the incoming information and, using a specialized recognition algorithm, determines the type and concentration of the substance that is present in the air. The current concentration values for all removable sensor modules 2 installed in the gas analyzer, a poisonous substance detector 3, and radioactive radiation power are transmitted to the detector 19 via external sensors 18 via interfaces 18 (Ethernet, RS485 / 232/422, GPRS, Wi-Fi). Exceeding the threshold values of the concentration and power of radioactive radiation can also be indicated in the form of digital information on the display, by turning on the LEDs 13 light alarm, emitter 15 sound alarm, control relay 14.

Скорость прокачки воздуха контролируется термоанемометром 16, установленным на выходе газового канала и регулируется напряжением, подаваемым на вход вентилятора 4 от контроллера 10.The air flow rate is controlled by a hot-wire anemometer 16 installed at the outlet of the gas channel and is regulated by the voltage supplied to the input of the fan 4 from the controller 10.

Влажность и температура воздуха измеряется датчиками температуры и влажности 17, 17а, установленным в газовом канале 1 и на входе в газовый канал.Humidity and air temperature are measured by temperature and humidity sensors 17, 17a installed in the gas channel 1 and at the entrance to the gas channel.

При размещении газоанализатора на открытых площадках возможен режим образования конденсата на внутренней поверхности газового канала 1, на детекторе 3 отравляющих веществ и сменных сенсорных модулях 2, что может привести к ложным срабатываниям. Для исключения этого режима предусмотрен следующий режим работы газоанализатора. Если относительная влажность измеряемого газа на входе в газовый канал, измеренная датчиком влажности 17а будет более 98%, то контроллер 10 включает обогрев газового канала 1 и входа в газовый канал посредством управления нагревателем 20. Если через установленное время после включения обогрева относительная влажность анализируемого газа в газовом канале, измеренная датчиком 17 будет более 98%,то контроллер 10 автоматически снижает скорость прокачки и отключает питание детектора 3 отравляющих веществ. При снижении относительной влажности на входе в газовый канал и в газовом канале до 95% контроллер 10 повышает скорость прокачки воздуха до номинального и включает питание детектора 3 отравляющих веществ. При включении нагревателя, отключения прокачки газа и питания детектора 3 отравляющих веществ информация об этих событиях передается по интерфейсу 18 и/или на дисплей 11.When placing the gas analyzer in open areas, a condensate formation mode is possible on the inner surface of the gas channel 1, on the poison detector 3 and replaceable sensor modules 2, which can lead to false alarms. To exclude this mode, the following gas analyzer operation mode is provided. If the relative humidity of the measured gas at the inlet to the gas channel measured by the humidity sensor 17a is more than 98%, then the controller 10 turns on the heating of the gas channel 1 and the entrance to the gas channel by controlling the heater 20. If, after a set time after turning on the heating, the relative humidity of the analyzed gas in gas channel measured by the sensor 17 will be more than 98%, the controller 10 automatically reduces the pumping speed and turns off the power of the detector 3 of toxic substances. With a decrease in relative humidity at the inlet to the gas channel and in the gas channel to 95%, the controller 10 increases the air pumping rate to the nominal one and turns on the power of the poisonous substance detector 3. When you turn on the heater, turn off the gas flow and power the detector 3 of toxic substances, information about these events is transmitted via interface 18 and / or display 11.

Изображенный на фиг.3 детектор 3 отравляющих веществ содержит корпус 21, в котором находится изолирующий фланец 22. Во фланце 22 установлен центральный электрод 23 и наружный коаксиальный цилиндрический электрод 24. Электроды 23 и 24 закрыты экранирующим кожухом 25. Коаксиальный электрод 24 и экранирующий кожух 25 имеют отверстия для прохода воздуха. На центральном электроде 23 установлен радиоизотопный β источник 26 малой активности менее 1 МЗА, например Ni63 (активность менее 100 МБк). Центральный электрод 23 соединен с генератором 27 знакопеременных импульсов, а коаксиальный электрод 24 соединен с усилителем тока 28. Выход с усилителя 28 тока поступает на схему 29 обработки сигнала. Детектор снабжен микропроцессорным блоком 30 для управления работой генератора 27.The poisonous substance detector 3 shown in FIG. 3 comprises a housing 21 in which an insulating flange 22 is located. A central electrode 23 and an external coaxial cylindrical electrode 24 are installed in the flange 22. The electrodes 23 and 24 are closed by a shielding casing 25. The coaxial electrode 24 and the shielding casing 25 have openings for air passage. A radioisotope β source 26 of low activity of less than 1 MZA, for example Ni63 (activity less than 100 MBq), is installed on the central electrode 23. The central electrode 23 is connected to an alternating pulse generator 27, and the coaxial electrode 24 is connected to a current amplifier 28. The output from the current amplifier 28 is fed to a signal processing circuit 29. The detector is equipped with a microprocessor unit 30 for controlling the operation of the generator 27.

Детектор 3 работает следующим образом.The detector 3 operates as follows.

Первичная ионизация анализируемого воздуха происходит в узкой области 31 в районе центрального электрода, в результате которой происходит образование положительных и отрицательных ионов, так называемых «реактант-ионов». В районе центрального электрода формируется первичное «облако» 31 из положительных и отрицательных ионов. При приложении к центральному электроду 23 напряжения, ионы противоположного знака начинают быстро дрейфовать в сторону коаксиального электрода 24. При приложении к центральному электроду знакопеременных прямоугольных импульсов напряжения среднее за период импульсов значение ионного тока положительных и отрицательных реактант-ионов, измеряемого на цилиндрическом электроде 24 постоянно и принимается за условное нулевое значение. Так как вследствие коаксиальной геометрии камеры в области центрального электрода 23 скорость движения ионов велика и далее снижается как 1/r, то основные процессы ионно-молекулярного взаимодействия между «реак-тант-ионами» и молекулами анализируемого вещества протекают в пространстве 32. При появлении в воздухе анализируемого вещества, молекулы которого обладают большим, чем реактант-ионы сродством к электрону или протону, в зоне 32 за счет ионно-молекулярных реакций образуются ионы (ионные кластеры) анализируемых веществ. Концентрация реактант-ионов соответствующей полярности уменьшается, а ионов (ионных кластеров) анализируемых веществ увеличивается. При этом общее число ионов остается постоянным. Ток, измеряемый на цилиндрическом электроде 24, является суммой токов реактант-ионов обеих полярностей и ионов (ионных кластеров) анализируемого вещества. Так как подвижность ионов и ионных кластеров анализируемого вещества значительно ниже, чем подвижность реактант-ионов, то сила тока уменьшается. Полярность результирующего тока относительно установленного условного нулевого значения определяется знаком оставшихся реактант-ионов. Например, при появлении в воздухе веществ, имеющих высокое сродство к протону, снижается число положительно заряженных реактант-ионов высокой подвижности, увеличивается число ионов (ионных кластеров) анализируемого вещества и суммарный ток сдвигается в область отрицательных значений относительно условного ноля. Величина изменения тока пропорциональна концентрации анализируемого вещества в пределах диапазона измерения.The primary ionization of the analyzed air occurs in a narrow region 31 in the region of the central electrode, as a result of which the formation of positive and negative ions, the so-called "reactant ions". In the region of the central electrode, a primary “cloud” 31 of positive and negative ions is formed. When voltage is applied to the central electrode 23, ions of the opposite sign begin to drift quickly towards the coaxial electrode 24. When alternating voltage rectangular pulses are applied to the central electrode, the average over the period of the pulses is the ion current of positive and negative reactant ions measured on the cylindrical electrode 24 constantly and taken as a conditional null value. Since, due to the coaxial geometry of the chamber in the region of the central electrode 23, the ion velocity is high and further decreases as 1 / r, the main processes of the ion-molecular interaction between the “reactant ions” and the analyte molecules proceed in space 32. When In the air of the analyte, the molecules of which have greater affinity for the electron or proton than the reactant ions, ions (ionic clusters) of the analytes are formed in zone 32 due to ion-molecular reactions. The concentration of reactant ions of the corresponding polarity decreases, and the ions (ion clusters) of the analyzed substances increases. In this case, the total number of ions remains constant. The current measured at the cylindrical electrode 24 is the sum of the currents of the reactant ions of both polarities and ions (ionic clusters) of the analyte. Since the mobility of the ions and ion clusters of the analyte is much lower than the mobility of the reactant ions, the current strength decreases. The polarity of the resulting current relative to the set conditional zero value is determined by the sign of the remaining reactant ions. For example, when substances having a high proton affinity appear in air, the number of positively charged reactant ions of high mobility decreases, the number of ions (ionic clusters) of the analyte increases, and the total current shifts to the region of negative values relative to a conditional zero. The magnitude of the current change is proportional to the concentration of the analyte within the measurement range.

Так как начальная концентрация «реактант-ионов» мала вследствие низкой активности источника ионизации, то даже небольшое изменение подвижности ионов приведет к значительному изменению силы тока.Since the initial concentration of "reactant ions" is small due to the low activity of the ionization source, even a small change in the mobility of the ions will lead to a significant change in the current strength.

Амплитуда напряжения и длительность импульсов обеих полярностей задается блоком 30 таким образом, чтобы длительность импульсов была ограничена снизу временем движения ионов анализируемого вещества между электродами 23 и 24, а сверху - характерным временем ионно-молекулярных реакций между реактант-ионами и молекулами веществ, мешающих анализу (мешающих компонентов). Эти ограничения обеспечивают высокую чувствительность и специфичность детектора.The voltage amplitude and pulse duration of both polarities is set by block 30 so that the pulse duration is limited from below by the time of movement of ions of the analyte between the electrodes 23 and 24, and from above by the characteristic time of ion-molecular reactions between reactant ions and molecules of substances that interfere with the analysis ( interfering components). These limitations provide high sensitivity and specificity of the detector.

Claims

1. A gas analyzer including a removable sensor module and a controller, characterized in that it has a gas channel for pumping the analyzed gas, in which several removable sensor modules are installed according to the number of monitored substances in the analyzed gas, and the removable modules are connected to expansion cards converting the output interface modules in a form convenient for processing by the controller, and through expansion cards are connected to the controller.

2. The gas analyzer according to claim 1, characterized in that it is equipped with a display for displaying information, control buttons, light and sound alarms about the excess of the permissible concentration of the controlled substance or radiation power.

3. The gas analyzer according to claim 1, characterized in that it is equipped with control relays that operate when the permissible concentration of the controlled substance, the radiation power and / or the failure of the gas analyzer are exceeded.

4. The gas analyzer according to claim 1, characterized in that it is equipped with a poisonous substance detector installed in the gas channel and connected to the controller.

5. The gas analyzer according to claim 1, characterized in that it is equipped with a radiation detector mounted outside the gas channel and connected to the controller.

6. The gas analyzer according to claim 1, characterized in that a filter is installed at the inlet of the gas channel, preventing dust from entering the gas channel, but not sorbing the controlled components of the analyzed gas.

7. The gas analyzer according to claim 1, characterized in that at the outlet of the gas channel there is a flow inducer and a carbon filter.

8. The gas analyzer according to claim 1, characterized in that it is equipped with a hot-wire anemometer for monitoring the speed of the analyzed gas in the gas channel and a temperature and humidity sensor of the analyzed gas installed in the gas channel and at the entrance to the gas channel and connected to the controller.

9. The gas analyzer according to claim 1, characterized in that the flow inducer is connected to the controller.