RU2029291C1 - Photocalorimetric gas analyzer - Google Patents
Photocalorimetric gas analyzer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2029291C1 RU2029291C1 SU5048113A RU2029291C1 RU 2029291 C1 RU2029291 C1 RU 2029291C1 SU 5048113 A SU5048113 A SU 5048113A RU 2029291 C1 RU2029291 C1 RU 2029291C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- pulse
- adjustable
- comparator
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к аналитическим приборам для измерения концентрации вредных веществ в воздухе, основано на измерении изменений оптических свойств поверхности газочувствительного элемента под воздействием анализируемой среды и может быть использовано в различных отраслях промышленности. The invention relates to analytical devices for measuring the concentration of harmful substances in the air, based on measuring changes in the optical properties of the surface of the gas-sensitive element under the influence of the analyzed medium and can be used in various industries.
Известен фотоколориметрический газоанализатор, содержащий фотоблок с источником и приемником излучения, газочувствительный элемент с лентопротяжным механизмом и приводом его, реле времени, усилители, коммутатор, сумматор, счетчик импульсов, регистрирующий прибор [1]. Known photocolorimetric gas analyzer containing a photoblock with a source and a receiver of radiation, a gas sensor with a tape drive and its drive, time relay, amplifiers, switch, adder, pulse counter, recording device [1].
Недостатками указанного фотоколориметрического газоанализатора являются недостаточные надежность и точность измерения, а также недостаточная автоматизация, что требует использования в газоанализаторе реле времени для его периодического включения. The disadvantages of this photocolorimetric gas analyzer are insufficient reliability and accuracy of measurement, as well as insufficient automation, which requires the use of a timer in the gas analyzer for its periodic inclusion.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является фотоколориметрический газоанализатор, содержащий фотоблок с источником и приемником излучения, газочувствительное индикаторное средство, счетчик импульсов, командоаппарат, коммутатор, регистрирующий прибор [2]. Closest to the invention in technical essence is a photocolorimetric gas analyzer containing a photoblock with a radiation source and receiver, a gas sensitive indicator means, a pulse counter, a command device, a switch, a recording device [2].
Недостатками этого газоанализатора являются недостаточная точность измерения, а также недостаточная автоматизация. The disadvantages of this gas analyzer are insufficient measurement accuracy, as well as insufficient automation.
Указанные недостатки приводят к нерациональному использованию "машинного" времени газоанализатора. These shortcomings lead to the irrational use of the "machine" time of the gas analyzer.
Целью изобретения является уменьшение времени измерений за счет автоматизации процесса измерений при одновременном повышении точности измерений. The aim of the invention is to reduce the measurement time by automating the measurement process while increasing the accuracy of the measurements.
Цель достигается тем, что фотоколориметрический газоанализатор, включающий фотоблок с источником и приемником излучения, индикаторный ленточный элемент, оптически связанный с фотоблоком, лентопротяжный механизм с шаговым приводом, кинематически связанный с ленточным элементом, программное устройство, компаратор, регистрирующий прибор, снабжен дискретизатором сигнала по времени, последовательно соединенными первым компаратором с регулируемым уровнем порога сигнала сравнения, весовым интегратором импульсов с регулируемым временем интегрирования, первым синхронным сумматором амплитуд импульсов сигналов и первым регулируемым усилителем, последовательно соединенными первым интегратором импульсов с регулируемым временем интегрирования, вторым регулируемым усилителем и первым инвертором, последовательно соединенными ключом, первым блоком квадратичного преобразования амплитуды сигналов, вторым интегратором импульсов с регулируемым временем интегрирования, третьим регулируемым усилителем и вторым синхронным сумматором амплитуд сигналов, последовательно соединенными третьим интегратором импульсов с регулируемым временем интегрирования, вторым блоком квадратичного преобразования амплитуды сигналов и вторым инвертором, последовательно соединенными третьим блоком квадратичного преобразования амплитуды сигналов и вторым компаратором с регулируемым уровнем порога сигнала сравнения, последовательно соединенными первым счетчиком импульсов и первым управляющим пороговым элементом, вторым счетчиком импульсов, блоком управления пороговым уровнем первого компаратора, вторым пороговым элементом и схемой ИЛИ, при этом вход дискретизатора сигнала по времени подключен к выходу приемника излучения фотоблока, первый выход дискретизатора подключен к рабочему входу ключа и входу первого компаратора с регулируемым уровнем порога сигнала сравнения, а второй выход - к счетному входу первого счетчика импульсов, выход первого управляющего порогового элемента соединен с первым входом счетчика и с первым управляющим входом ключа, выход которого соединен с входом третьего интегратора импульсов с регулируемым временем интегрирования, выход второго инвертора подключен к второму входу второго синхронного сумматора амплитуд импульсов сигналов, выход которого соединен с первым входом программного устройства, второй вход которого соединен с входом второго порогового элемента, управляющим входом весового интегратора и выходом второго счетчика импульсов, счетный вход которого подключен к первому входу обнуления блока управления пороговым уровнем сигнала сравнения и второму выходу первого компаратора, вход регулирования задаваемого уровня порога сигналов сравнения которого подключен к выходу блока управления пороговым уровнем сигнала сравнения, управляющие входы первого и второго усилителей соединены соответственно с первым и вторым выходами программного устройства, третий выход которого подключен к входу регулирования задаваемого уровня порога сигнала сравнения второго компаратора, выход которого подключен к первому входу схемы ИЛИ, второй вход которой соединен с выходом второго порогового элемента, выход схемы ИЛИ соединен с вторым управляющим входом ключа, с входом управления шаговым приводом лентопротяжного механизма, с входом установки порога блока управления пороговым уровнем сигнала сравнения компаратора и с входами обнуления программного устройства, первого и второго счетчиков импульсов, второго и третьего интеграторов импульсов с регулируемым временем интегрирования, весового интегратора и первого интегратора импульсов с регулируемым временем интегрирования, вход которого соединен с первым выходом первого компаратора, третий выход которого подключен к первому управляющему входу ключа, вход регистрирующего прибора подключен к выходу первого управляемого усилителя, выход первого инвертора подключен к второму входу первого синхронного сумматора амплитуд сигнала, выход которого соединен с входом третьего блока квадратичного преобразования амплитуды сигналов, выход первого счетчика соединен с управляющим входом третьего усилителя и третьим входом программного устройства. The goal is achieved in that the photocolorimetric gas analyzer, including a photoblock with a radiation source and receiver, an indicator tape element optically connected to the photoblock, a tape drive with a step drive kinematically connected to the tape element, a software device, a comparator, a recording device, is equipped with a time signal sampling device connected in series by a first comparator with an adjustable threshold level of a comparison signal, a weighted pulse integrator with an adjustable time integration, the first synchronous signal pulse amplitude amplitude adder and the first adjustable amplifier, connected in series by the first pulse integrator with adjustable integration time, the second adjustable amplifier and the first inverter, connected in series with the key, the first quadratic signal amplitude conversion unit, the second pulse integrator with adjustable integration time, the third adjustable amplifier and a second synchronous adder of signal amplitudes, connected in series by a third impulse integrator with an adjustable integration time, a second quadratic signal amplitude conversion unit and a second inverter connected in series with a third quadratic signal amplitude conversion unit and a second comparator with an adjustable comparison signal threshold level, connected in series with a first pulse counter and a first control threshold element, a second counter pulses, the threshold level control unit of the first comparator, the second threshold element with OR and OR circuit, while the input of the signal sampler is connected in time to the output of the radiation detector of the photoblock, the first output of the sampler is connected to the working input of the key and the input of the first comparator with an adjustable threshold level of the comparison signal, and the second output is connected to the counting input of the first pulse counter, output the first control threshold element is connected to the first input of the counter and to the first control input of the key, the output of which is connected to the input of the third pulse integrator with an adjustable integration time, the output of the second inverter is connected to the second input of the second synchronous pulse signal amplitude adder, the output of which is connected to the first input of the software device, the second input of which is connected to the input of the second threshold element, which controls the input of the weight integrator and the output of the second pulse counter, the counting input of which is connected to the first input zeroing the control unit by the threshold level of the comparison signal and the second output of the first comparator, the input of the control of the set threshold level of the comparison signals to The second one is connected to the output of the control unit by the threshold level of the comparison signal, the control inputs of the first and second amplifiers are connected respectively to the first and second outputs of the software device, the third output of which is connected to the control input of the set threshold level of the comparison signal of the second comparator, the output of which is connected to the first input of the OR circuit , the second input of which is connected to the output of the second threshold element, the output of the OR circuit is connected to the second control input of the key, with the control input of the step drive m of a tape drive mechanism, with an input for setting a threshold of a control unit for a threshold level of a comparator comparison signal and with inputs for zeroing a software device, first and second pulse counters, second and third pulse integrators with adjustable integration time, weight integrator and first pulse integrator with adjustable integration time, input which is connected to the first output of the first comparator, the third output of which is connected to the first control input of the key, the input registering Ora is connected to the output of the first controlled amplifier, the output of the first inverter is connected to the second input of the first synchronous adder of signal amplitudes, the output of which is connected to the input of the third block of quadratic conversion of signal amplitudes, the output of the first counter is connected to the control input of the third amplifier and the third input of the software device.
Сущность предложенного технического решения заключается в том, что погрешность значительно уменьшается за счет оптимального накопления информации в процессе измерений, обеспечена автоматическая смена "кадра" газочувствительного ленточного индикаторного элемента в момент достижения заданной точности измерений и таким образом обеспечено рациональное использование "машинного" времени газоанализатора. The essence of the proposed technical solution lies in the fact that the error is significantly reduced due to the optimal accumulation of information during the measurements, automatic change of the "frame" of the gas-sensitive tape indicator element at the moment of achieving the specified measurement accuracy, and thus the rational use of the "machine" time of the gas analyzer, is ensured.
Известных технических решений, характеризующихся преложенной совокупностью признаков и позволяющих повысить точность измерений и автоматизацию измерений, не выявлено, что позволяет сделать выводы о новизне, существенных отличиях и достигнутом техническом уровне предложенного технического решения. Known technical solutions characterized by the proposed combination of features and allowing to increase the accuracy of measurements and automation of measurements have not been identified, which allows us to draw conclusions about the novelty, significant differences and the achieved technical level of the proposed technical solution.
На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого фотоколориметрического газоанализатора, который включает фотоблок 1 с источником и приемником излучения, индикаторный ленточный элемент 2, оптически связанный с фотоблоком 1, лентопротяжный механизм 3 с шаговым приводом, кинематически связанный с ленточным элементом 2, программное устройство 4, имеющее три рабочих входа, вход обнуления для возврата программного устройства в исходное положение и три выхода и предназначенное для управления параметрами блоков газоанализатора, первый компаратор 5 с регулируемым уровнем порога сигнала сравнения, имеющий два входа и три выхода, регистрирующий прибор 6, проградуированный в единицах концентрации вредного газа, дискретизатор 7, имеющий вход и два выхода и предназначенный для преобразования аналогового сигнала в импульсный, "весовой" интегратор 8 импульсов с регулируемым временем интегрирования, имеющий рабочий вход, управляющий вход, вход сигнала обнуления и один выход, первый синхронный сумматор 9, имеющий два входа и один выход, первый регулируемый усилитель 10, имеющий рабочий и управляющий входы и выход, первый интегратор 11 импульсов с регулируемым временем интегрирования, имеющий рабочий вход, вход сигнала обнуления и выход, второй регулируемый усилитель 12, имеющий рабочий и управляющий входы и выход, первый инвертор 13, имеющий вход и выход, ключ 14, имеющий рабочий и управляющий входы, вход сигнала обнуления и выход, первый блок 15 квадратичного преобразования амплитуды сигнала, имеющий вход и выход, второй интегратор 16 импульсов с регулируемым временем интегрирования, имеющий рабочий вход, вход сигнала обнуления и выход, третий регулируемый усилитель 17, имеющий рабочий и управляющий входы и выход, второй синхронный сумматор 18, имеющий два входа и один выход, третий интегратор 19 импульсов с регулируемым временем интегрирования, имеющий рабочий вход, вход сигнала обнуления и выход, второй блок 20 квадратичного преобразования амплитуды сигнала, имеющий вход и выход, второй инвертор 21, имеющий вход и выход, третий блок 22 квадратичного преобразования амплитуды сигнала, имеющий вход и выход, второй компаратор 23 с регулируемым уровнем порога сигнала сравнения, имеющий два входа и три выхода, первый счетчик 24 импульсов, имеющий рабочий вход, управляющий вход, вход сигнала обнуления и выход, первый управляющий пороговый элемент 25, имеющий вход и выход, второй счетчик 26 импульсов, имеющий рабочий вход, вход сигнала обнуления и выход, блок 27 управления пороговым уровнем сигнала первого компаратора, имеющий рабочий вход, вход сигнала обнуления и выход, второй пороговый элемент 28, имеющий вход и выход, схему ИЛИ 29 с двумя входами и одним выходом. The drawing shows a functional diagram of the proposed photocolorimetric gas analyzer, which includes a
Фотоколориметрический газоанализатор работает следующим образом. Photocolorimetric gas analyzer operates as follows.
За время одного цикла измерения концентрации газоанализатор автоматически находится поочередно в режимах "определение порога" уровня сигнала (при превышении которого производится переход на новый цикл измерения концентрации), "память" и "измерение", определяемых программным устройством 4. During one concentration measurement cycle, the gas analyzer is automatically alternately in the "threshold determination" signal level (when exceeded, a transition to a new concentration measurement cycle is performed), "memory" and "measurement", determined by
В режиме "определение порога" сигналы обрабатываются в блоках 16-21 и 4, измеренное значение порога запоминается в программном устройстве 4. В режиме "измерение" сигналы обрабатываются в блоках 6,8-13,22,23,28,29. In the "threshold determination" mode, the signals are processed in blocks 16-21 and 4, the measured threshold value is stored in the
При освещении индикаторного ленточного элемента 2 световым потоком из фотоблока 1 отраженный световой поток попадает в приемник излучения фотоблока 1, выходные сигналы которого подвергаются дискретизации по времени дискретизатором 7 с периодом повторения Тп (преобразуются в периодические импульсные сигналы).When the
Каждый цикл измерения концентрации начинается с режима "определение порога" при открытом ключе 14. После квадратичного преобразования амплитуд сигналов в блоке 15 они интегрируются (суммируются по времени) инвертором 16 и усиливаются усилителем 17 с регулируемым коэффициентом усиления, равным К и задаваемым счетчиком 24 импульсов (К - содержимое счетчика 24, число поступивших импульсов). В интеграторе 19 сигналы интегрируются (суммируются по времени), после чего производится квадратичное преобразование их амплитуды в блоке 20 и инвертирование инвертором 21 (изменение знака амплитуд). Each concentration measurement cycle begins with the "threshold determination" mode with the
После синхронного суммирования амплитуд сигналов в сумматоре 18 с усилителя 17 и инвертора 21 формируется амплитуда
A = KJ
A = k J
Амплитуда А запоминается в программном устройстве 4. Amplitude A is stored in
Завершение работы блоков 16-21 производится закрытием ключа 14. Закрытие ключа 14 производится управляющим пороговым элементом 25 или компаратором 5 с регулируемым уровнем порога сигнала сравнения. Элементом 25 ключ закрывается, если содержимое счетчика 24 достигает заданного значения m (m+1)-й импульс и т.д. не пропускаются на блоки 16-21). Ключ 14 закрывается также, если амплитуды сигналов на входе компаратора 5 превышают пороговое значение Jо. Такое закрытие происходит, если интервал времени ΔТ от начала цикла измерения до превышения порогового значения Jо удовлетворяет условию ΔТ < mTn. После закрытия ключа 14 работа счетчика 24 прекращается (содержимое счетчика 24 фиксируется) до следующего цикла измерения. Прекращение его работы производится элементом 25 и компаратором 5. Содержимое счетчика 24, в том числе и на момент завершения его работы, передается в программное устройство 4.The completion of the blocks 16-21 is performed by closing the
После превышения в компараторе 5 амплитудой сигналов порогового значения Jо начинается работа блоков 6, 8-13, 22, 23, 28, 29, при этом включается счетчик 26 импульсов и блоком 27 управления пороговыми уровнями компаратора 5 устанавливается пороговое значение, равное нулю.After exceeding in the
В интеграторе 8 производится весовое интегрирование (суммирование по времени) амплитуд импульсов с весами, равными содержимому счетчика 26. В интеграторе 11 производится интегрирование (суммирование по времени) амплитуд сигналов, после чего они усиливаются усилителем 12 с регулируемым коэффициентом усиления, равным
и вычисляемым в программном
устройстве 4 (N - содержимое счетчика 26) и инвертируются в инверторе 13. В сумматоре 9 производится синхронное суммирование амплитуд сигналов, поступающих с интегратора 8 и инвертора 13.In
and computed in software
device 4 (N - the contents of the counter 26) and are inverted in the
На выходе этого сумматора формируется амплитуда
Ao= iJi- Ji
Просуммированные в сумматоре 9, амплитуды сигналов, начиная с N = 2, подаются в усилитель 10, в котором усиливаются, с регулируемым коэффициентом усиления, равным κ[N(N2 - 1)]-1 и вычисляемым в программном устройстве 4 ( κ- калибровочная константа), и подаются на регистрирующий прибор 6. Кроме того, просуммированные в сумматоре 9 сигналы после квадратичного преобразования в блоке 22 сравниваются в компараторе 23 с пороговым уровнем, задаваемым с программного устройства и равным
где n - содержимое счетчика 24 в момент закрытия ключа 14 (количество импульсов, прошедших обработку в блоках 16-22); γo=
γ- заданное среднеквадратическое отклонение относительной погрешности измерения концентрации, %.At the output of this adder, an amplitude is formed
A o = iJ i - J i
Summed in the
where n is the contents of the
γ is the set standard deviation of the relative measurement error of the concentration,%.
После превышения порога факт превышения поступает на схему ИЛИ 29. На вход схемы ИЛИ 29 поступает также факт превышения порога в пороговом элементе 28 при выполнении условия N > Nо (Nо - максимально допустимое число импульсов на интервале измерения концентрации).After the threshold is exceeded, the fact of exceeding is transmitted to the
При срабатывании схемы ИЛИ 29 выдается команда на лентопротяжный механизм 3 с целью перехода на первый цикл измерения концентрации. При этом производится обнуление счетчиков 24, 26 и интеграторов 16, 19, 8, 11, через блок 27 устанавливается порог Jо в компараторе 5 и в программное устройства 4 выдается сигнал о завершении цикла измерения концентрации.When the circuit OR 29 is issued, a command is issued to the
Приведенное описание работы газоанализатора относится к случаю светлеющей при наличии вредного вещества индикаторной ленты, когда амплитуда сигналов, поступающих от фотоблока 1, возрастает со временем. В случае темнеющей при наличии вредного вещества индикаторной ленты имеются отличие только в компараторе 5 (поступление сигналов на интеграторы 8 и 11 производится при условии не превышения порогового значения Jо) и блоке 27 (вместо порогового значения, равного нулю, устанавливается произвольное большое значение, по крайней мере значительно большее по сравнению с Jо).The given description of the gas analyzer operation refers to the case of an indicator tape brightening in the presence of a harmful substance, when the amplitude of the signals coming from the
Проводились испытания предлагаемого фотоколориметрического газоанализатора при измерении концентрации вредных веществ (газов) в воздухе. Относительная погрешность измерений концентрации аммиака в воздухе составила 3-5%. Tests of the proposed photocolorimetric gas analyzer were conducted when measuring the concentration of harmful substances (gases) in the air. The relative error in measuring the concentration of ammonia in the air was 3-5%.
В известных газоанализаторах в соответствии с требованиями Государственного стандарта относительная погрешность составляет 25%. Кроме того, достигнутая автоматизация измерений повысила эффективность использования "машинного" времени фотоколориметрического газоанализатора. In known gas analyzers, in accordance with the requirements of the State Standard, the relative error is 25%. In addition, the achieved measurement automation has increased the efficiency of using the "machine" time of a photocolorimetric gas analyzer.
Таким образом, предлагаемый фотоколориметрический газоанализатор обладает более высокой точностью измерений, автоматизирован. Thus, the proposed photocolorimetric gas analyzer has a higher measurement accuracy, is automated.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5048113 RU2029291C1 (en) | 1992-06-17 | 1992-06-17 | Photocalorimetric gas analyzer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5048113 RU2029291C1 (en) | 1992-06-17 | 1992-06-17 | Photocalorimetric gas analyzer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2029291C1 true RU2029291C1 (en) | 1995-02-20 |
Family
ID=21607214
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5048113 RU2029291C1 (en) | 1992-06-17 | 1992-06-17 | Photocalorimetric gas analyzer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2029291C1 (en) |
-
1992
- 1992-06-17 RU SU5048113 patent/RU2029291C1/en active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
1. Авторское свидетельство СССР N 871045, кл. G 01N 21/27, 1981. * |
2. Авторское свидетельство СССР N 1571481, кл. G 01N 21/78, 1990. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4549809A (en) | Method for photometric measurement of light absorption of liquid samples in cuvettes | |
US4308231A (en) | Optical timing and A/D conversion method and apparatus | |
US3544225A (en) | Peak reading optical density measuring system | |
US3989383A (en) | Reaction detection system | |
US3506818A (en) | Digital integrator with automatic base line correction | |
US4309112A (en) | Rate measurement analyzer | |
RU2029291C1 (en) | Photocalorimetric gas analyzer | |
US4429230A (en) | Fluorescence polarization analyzer | |
US4028534A (en) | Automatic span circuit | |
CA1272806A (en) | Optical detector circuit for photometric instrument | |
US3717753A (en) | Liquid scintillation spectrometer with automatic setting of channel limits | |
US3449725A (en) | Automatic digital data processing system for continuous flow analysis | |
US4128335A (en) | Condensation nuclei counter with automatic ranging | |
USRE28803E (en) | Method and electronic control for the analyzation of serum chemistries | |
SU1081429A1 (en) | Device for optical determination of micro-quantities of substances | |
SU989334A1 (en) | Digital photometer | |
JPS63127180A (en) | X-ray analyser | |
JPS59107223A (en) | Spectrochemical analyzer | |
SU987409A1 (en) | Method of measuring optical filter transmission and spectrofhotometer for application thereof | |
US4236067A (en) | Automatic sweep circuit | |
SU1048332A1 (en) | Photometer | |
JPH0215818B2 (en) | ||
JPS5972048A (en) | Absorptiometer | |
SU855446A1 (en) | Method of gas and liquid optical analysis | |
SU911247A1 (en) | Device for substance concentration measurement |