RU1672817C - Газоанализатор дл определени кислорода - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к газоаналитическому приборостроению и может быть использовано дл  определени  кислорода в воздухе и других газовых смес х. Цель изобретени  - повышение точности, достигаетс  путем введени  в газоанализатор, содержащий источник и приемник излучени  и таблеточный чувствительный элемент из кремнезема с равномерно распределенным по его объему индикатором и газонепроницаемый элемент сравнени  с индикатором, второго приемника излучени , двух селективных светоделителей и термостабилизатора . Кроме того, элемент сравнени  выполнен из кремнезема с равномерно распределенным по его объему индикатором с содержанием, равным содержанию индикатора в чувствительном элементе, при этом чувствительный элемент и элемент сравнени  размещены на термостабилизаторе, а излучение приемника регистрируют под пр мым углом к поверхности элементов. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. сл с

Description

Изобретение относитс  к газоаналитическому приборостроению и может быть использовано дл  определени  кислорода в воздухе и других газовых смес х.

Известен электрохимический газоанализатор дл  определени  кислорода,состо щий из приемника, блока питани  и показывающего прибора. Приемник выполнен в виде цельного блока из органического стекла и помещен в пылебрызгонепроница- емый корпус. Основным узлом приемника  вл етс  чувствительный элемент, состо щий из двух золотых электродов, смонтированных на общем стержне из фторопласта и помещенных в электролит, и раствор сернокислого натри .

Погрешность устройства составл ет ±10% от верхнего предела шкалы, причем в первые сутки после пуска она может быть

завышенной во второй половине шкалы. Быстродействие газоанализатора составл ет около 20 с. Показани  достигают зоны погрешности примерно через 1 мин. Электролит замен етс  через 10 - 20 дней в зависимости от степени загр знени  и влажности воздуха. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  газоанализатор дл  определени  кислорода, содержащий источник излучени , расположенный под пр мым углом к поверхности таблеточных чувствительного элемента и элемента сравнени , чувствительный элемент, состо щий из равномерно распределенного по всему объему кремнезема люминесцентного индикатора - комплекса платинового металла с N-гете- роциклическим основанием, элемент сравнени , состо щий из того же самого индикатора

5

N) 00

неравномерно распределенного по всему объему полимерного материала, непроницаемого дл  кислорода, приемник излучени  с устройством, выдел ющим спектральную область излучени  индикатора, расположенный под углом 45 к поверхности чувствительного элемента и элемента сравнении, систему регистрации и управлени 

Известный .газоанализатор дл  определени  кислорода не может обеспечить получени  точных результатов анализа з реальных услови х (в широком диапазоне изменений температуры и влажности анализируемого газа) Интенсивность люминесценции комплексов платиновых метаплов с г-Нетероцпкли- ческими основани ми зависит or температуры, увеличива сь с ее уменьшением. Причем характер такой зависимости различен дл  различных матриц Этотребуе индивидуальной градуировки газоанализатора в каждом рабочем диапазоне температур. Кроме того, дл  полимерных материалов, использующихс  в известном устройстве в качестве матрицы элемента сравнени , характерны  влени  гистерезиса при резких изменени х температуры что приводит к уменьшению точности определени  кислорода в т;жи- .т- лови х эксплуатации Интенсивность люминесценции чувствительною элемента и элемента сравнени  должна зависеть от влажности анализируемого газа поскольку в состав молекул индикаторов вход т молекулы кристаллизационной воды. Сорбци  воды из газовой фазы на поверхности таблеточных чувствительного элемента и элемента сравнени  засисчи от матэпипла матрицы элементов температуры, влажное и анализируемого газа. Xapaf iep таких зависимостей различен до  кремнезема, использующегос  j известном устооистве п качестве материала чувствительного элемента, и полимерного материала , использующегос  в качестве матрицы элемента сравнени  Это требует индивидуальной градуировки устройства и каждом оабо чем диапазоне влажности при различных температурах. Использование в качестве матрицы элемента срлвнпни  органических полимеров , свойства которых в значительной мере завис т от условий их синтеза, требует ин ципи- дуальной градуировки каждого устройства. Изготовление элемента сравнр)ч с переменной и контролируемой по обьему полимерного материала концентрацией индикатора гичесхи невозможно

Цель изобретени  повышение точно сти газоанализатора дп  определени  кислорода .

Поставленна  цель достигаетс  i азо анализатором дчч onLK c fHH) кислопод. ; содержащим иг ичник . учрнич прием.uii

излучени  с устройством выдел ющим спектральную область излучени  индикатора, систему регистрации и управлени , причем источник и приемник излучени  расположены под пр мым углом к поверхности таблеточных чувствительного элемента и элемента сравнени , присоединенных к термостабили- загору и выполненных из кремнезема, в котором равномерно по всему обьему распределен

люминесцентный индикатор - комплекс платинового металла с N-гетероциклическим основанием с одинаковой концентрацией, и элемента сравнени  отделен от анализируемою газа прозрачной газонепроницаемой

5 оболочкой, заполненной азотом.

Газоанализатор предпоитцтепьно содержит дв приемника излучени  и два селективных спетоделител 

С целью повышени  селективности чув0 ствптельный элемент покрыт кислородоп- рпницаемой фторопластовой пленкой.

Использование таблеточных чувствительного элемента и элемента сравнени , выполненных из кремнезема с одинаковым

5 содержанием равномерно распределенного люминесцентною индикатора и подсоединенные к термостабилизатору, обеспечивает высокую точность определени  кислорода в широком диапазоне измерений температур и

0 влажности анализируемого газа за счет равенства констант скоростей тушени  люминесценции индикатора кислородом в чувствительном элементе и элементе сравнени  и одинаковых коэффициентов чупст-,

5 вительности определени  (т. е. равных значений гчнгенсов углов наклона градуи- ровочных характеристик)

Применение н качество птериалов таблеточных чувствительного элемента и эле0 мемта сравнени  кремнезема позвол ет повысить точность определени  кислорода, нескольку на этом носителе удаетс  добитьс  рэвномэрного и воспроизводимого распределени  люминесцентного индикатора

5 по всему объему сорбента. Таблетирование кремнезема позвол ет получать элементы с одинаковыми коэффициентами чувствительности , не завис щими от марки и дисперсности исходного сорбента. Измерение

0 интенсивности люминесценции под пр мым углом к поверхности таблеточных чувствительного элемента и элемента сравнени  приводит к повышению точности определени  кислорода за счет увеличени  коэффициента чув5 ствительности

На чертеже приведена схема газоанали- тчтора дл  определени  кислорода.

Газоанализатор состоит из источника из,.«  i двух интерференционных све- годелитр -рпГ У i гне-гочп ов 3 таблеточного

чувствительного элемента 4 и таблеточного элемента сравнени  5, помещенного а герметичную камеру 6, заполненную газообразным азотом, закрепленных на термостабилизаторе 7, двух фоточувствительных элементов 8, системы регистрации и управлени  9. корпуса 10 с отверстием 11, закрытым противопы- левым фильтром 12. Дл  принудительной подачи анализируемого газа в корпусе 10 предусмотрены штуцеры дл  ввода и вывода газа (на чертеже не указаны).

Газоанализатор работает следующим образом.

Свет от источника излучени  1 попадает на два интерференционных светоделител  2, смеющих коэффициент отражени , близкий к единице дл  коротковолновой области спектра, и коэффициент пропускани , близкий к единице дл  длинноволновой области спектра, и по световодам 3 попадает на таблеточные чувствительный элемент 4 и элемент сравнени  5, нагреваемые с помощью термостабилизатора 7. Люминесцентное излучение таблеточных элементов 4 и 5 через световоды 3 и интерференцией- ные светоделители 2 попадает на фоточувствительные элементы 8, электрический сигнал с выхода которых обрабатываетс  в системе регистрации и управлени  9. При наличии в анализируемом газе кислорода интенсив- ность 1 люминесценции таблеточного чувствительного элемента 4 уменьшаетс  за счет тушени  люминесценции индикатора, вход - щего в состав чувствительного элемента, кислородом . Концентраци  кислорода Со2 рассчитываетс  по формуле

Со2 К (0/1- 1),

где IQ - интенсивность люминесценции таблеточного элемента сравнени  5;

К - коэффициент пропорциональности градуировочной характеристики.

При определении кислорода в диапазоне концентраций 0 - 1 об. % погрешность измерени  составл ет 0,05%; 1 - 2 об.% -- 0,1%. Дополнительна  погрешность от вли ни  температуры в диапазоне от минус 50 до 50°С и относительной влажности в диапазоне О - 100% не превышает предела нормировани  по ГОСТ 13.320-86, т. е. 20% основной погрешности. Диапазон определ емых кон- центраций кислорода 7. -21 об.%.

Дополнительна  погрешность при кратковременном (до 15 мин) воздействии фоновых компонентов (насыщенные пары керосина, аммиака, ацетона) составл ет 50 %.

При длительном воздействии насыщенных паров указанных соединений величина выходного сигнала стабильна, что позвол ет определ ть кислород в герметичных емкост х , заполненных керосином, аммиаком или ацетоном.

Дополнительна  погрешность от вли ни  этих соединений полностью исключаетс  после покрыти  таблеточного чувствительного элемента 4 кислородопроницаемой фторопластовой пленкой.

Таким образом, предлагаемый газоанализатор дл  определени  кислорода позвол ет повысить точность определени  в широком диапазоне изменени  температуры и влажности анализируемого газа.

Claims (2)

1. Газоанализатор дл  определени  кислорода , содержащий источник излучени , расположенный с возможностью ввода излучени  под пр мым углом к поверхности таблеточных чувствительного элемента, выполненного из кремнезема, в котором равномерно по всему объему распределен индикатор в виде комплекса платинового металла с N-гетероциклическим основанием , и газонепроницаемого элемента сравнени  с индикатором, приемник излучени  с устройством, выдел ющим спектральную область излучени  индикатора, систему регистрации и управлени , отличающий- с   тем, что, с целью повышени  точности, в него введены второй приемник излучени , два селективных светоделител , термостабилизатор , при этом чувствительный элемент и газонепроницаемый элемент сравнени  расположены в тепловом контакте с термо- стабилизитором, селективные светоделители расположены между источником и приемником излучени , которые размещены с возможностью регистрации излучени  под пр мым углом к поверхности чувствительного элемента и газонепроницаемого элемента сравнени , причем газонепроницаемый элемент сравнени  выполнен из кремнезема с равномерным по обьему распределением индикатора с содержанием, равным содержанию индикатора в чувствительном элементе, и снабжен газонепроницаемой оболочкой, заполненной азотом.

2. Газоанализатор по п. 1, о т л и ч а ю- щ и и с   тем, что, с целью повышени  селективности, чувствительный элемент покрыт кислородопроницаемой фторопластовой пленкой.

/

8

8