RU207949U1

RU207949U1 - INFRARED THERMOCHEMICAL GAS AND VAPOR DETECTOR

Info

Publication number: RU207949U1
Application number: RU2021127732U
Authority: RU
Inventors: Леонид Владимирович Илясов; Наталья Игоревна Иванова
Priority date: 2021-09-20
Filing date: 2021-09-20
Publication date: 2021-11-25

Abstract

Полезная модель относится к аналитической технике, а именно к средствам измерений концентрации горючих веществ в воздухе.Инфракрасный термохимический детектор газов и паров содержит размещенные в общем корпусе измерительную и сравнительную проточные камеры с входными и выходными штуцерами и соответственно измерительным и сравнительным пеллисторами, измерительным и сравнительным фотоприемниками с генераторными выходными сигналами, включенными встречно и подключенными к резисторному делителю напряжения, фотоприемники встроены в стенки соответствующих камер с возможностью обеспечения оптического контакта между поверхностями пеллисторов и элементами фотоприемников, чувствительными к электромагнитному излучению, стабилизированный источник электропитания, к которому последовательно подключены названные пеллисторы, и электронный усилитель. В детекторе фотоприемники выполнены в виде батарей с одинаковым количеством инфракрасных фотодиодов, вмонтированных в стенки измерительной и сравнительной камер, при этом оптические оси инфракрасных фотодиодов проходят через центры пеллисторов. Техническим результатом является увеличение чувствительности измерения концентрации горючих веществ.The utility model relates to analytical technology, namely to instruments for measuring the concentration of combustible substances in the air. An infrared thermochemical detector of gases and vapors contains, located in a common housing, a measuring and comparative flow chambers with inlet and outlet fittings and, accordingly, measuring and comparative pellistors, measuring and comparative photodetectors with generator output signals, switched on oppositely and connected to a resistor voltage divider, photodetectors are built into the walls of the corresponding chambers with the possibility of providing optical contact between the surfaces of the pellistors and the elements of the photodetectors sensitive to electromagnetic radiation, a stabilized power supply to which the named pellistors are connected in series, and an electronic amplifier. In the detector, the photodetectors are made in the form of batteries with the same number of infrared photodiodes mounted in the walls of the measuring and comparison chambers, while the optical axes of the infrared photodiodes pass through the centers of the pellistors. The technical result is to increase the sensitivity of measuring the concentration of combustible substances.

Description

Полезная модель относится к аналитической технике, а именно к средствам измерений концентрации горючих веществ в воздухе.The utility model relates to analytical technology, namely to instruments for measuring the concentration of combustible substances in the air.

Известен инфракрасный термохимический газоанализатор (Алексейченков В.Л. и др. Способ балансировки мостовой схемы термохимического газоанализатора. Авторское свидетельство №1453294, Бюл. №3, 1989), содержащий измерительный и сравнительный пеллисторы, два фотоприемника, стабилизированный источник электропитания и вторичный прибор, вход которого подключен к резисторному делителю напряжения. В этом анализаторе измерительный и сравнительный пеллисторы включены в смежные плечи неуравновешенного электрического моста, а против каждого из пеллистров размещен фотоприемник. Причем эти фотоприемники включены в неуравновешенный мост и через регулируемые диафрагмы находятся в оптическом контакте с пеллисторами. При протекании через проточную камеру воздуха, содержащего горючие вещества, последние частично сгорают на измерительном пеллисторе, что вызывает разбаланс электрического неуравновешенного моста. В таком газоанализаторе фотоприемники и регулируемые диафрагмы используются для балансировки неуравновешенного электрического моста.Known infrared thermochemical gas analyzer (Alekseychenkov V.L. and others. Method of balancing the bridge circuit of a thermochemical gas analyzer. Inventor's certificate No. 1453294, Bul. No. 3, 1989), containing a measuring and comparative pellistors, two photodetectors, a stabilized power source and a secondary device, input which is connected to a resistor voltage divider. In this analyzer, the measuring and comparative pellistors are included in the adjacent arms of the unbalanced electrical bridge, and a photodetector is placed opposite each of the pellistres. Moreover, these photodetectors are included in the unbalanced bridge and through adjustable diaphragms are in optical contact with the pellistors. When air containing combustible substances flows through the flow chamber, the latter partially burn out on the measuring pellistor, which causes an imbalance in the electrical unbalanced bridge. In such a gas analyzer, photodetectors and adjustable diaphragms are used to balance the unbalanced electrical bridge.

Недостатком такого газоанализатора является то, что выходной сигнал газоанализатора формируется, как и в других термохимических газоанализаторах, в виде разбаланса неуравновешенного электрического моста, а фотоприемники используются для балансировки этого моста совместно с механическими элементами, какими являются регулируемые диафрагмы.The disadvantage of such a gas analyzer is that the output signal of the gas analyzer is formed, as in other thermochemical gas analyzers, in the form of an imbalance of an unbalanced electrical bridge, and photodetectors are used to balance this bridge together with mechanical elements, such as adjustable diaphragms.

Наиболее близким по технической сущности является инфракрасный термохимический детектор газов и паров (Илясов Л.В., Ефремов А.А. Термохимический газоанализатор. Патент №196305, Бюл. №6, 2020), содержащий размещенные в общем корпусе измерительную и сравнительную проточные камеры с входными и выходными штуцерами и соответственно измерительным и сравнительным пеллисторами, измерительным и сравнительным фотоприемниками с генераторными выходными сигналами, включенными встречно и подключенными к резисторному делителю напряжения, фотоприемники встроены в стенки соответствующих камер с возможностью обеспечения оптического контакта между поверхностями пеллисторов и элементами фотоприемников, чувствительными к электромагнитному излучению, стабилизированный источник электропитания, к которому последовательно подключены названные пеллисторы, и электронный усилитель.The closest in technical essence is an infrared thermochemical detector of gases and vapors (Ilyasov L.V., Efremov A.A. Thermochemical gas analyzer. Patent No. 196305, Bul. No. 6, 2020), containing measuring and comparative flow chambers located in a common housing with input and output fittings and, respectively, measuring and comparative pellistors, measuring and comparative photodetectors with generator output signals connected in opposite directions and connected to a resistor voltage divider, the photodetectors are built into the walls of the corresponding chambers with the possibility of providing optical contact between the surfaces of the pellistors and the elements of the photodetectors sensitive to electromagnetic radiation, a stabilized power supply to which the named pellistors are connected in series, and an electronic amplifier.

Недостатком такого детектора является его относительно низкая чувствительность.The disadvantage of such a detector is its relatively low sensitivity.

Проблемой полезной модели является создание инфракрасного термохимического детектора, обладающего большей чувствительностьюThe problem of the utility model is the creation of an infrared thermochemical detector with greater sensitivity

Техническим результатом является увеличение чувствительности измерения концентрации горючих веществ.The technical result is to increase the sensitivity of measuring the concentration of combustible substances.

Технический результат достигается тем, что в инфракрасном термохимическом детекторе газов и паров, содержащим размещенные в общем корпусе измерительную и сравнительную проточные камеры с входными и выходными штуцерами и соответственно измерительным и сравнительным пеллисторами, измерительным и сравнительным фотоприемниками с генераторными выходными сигналами, включенными встречно и подключенными к резисторному делителю напряжения, фотоприемники встроены в стенки соответствующих камер с возможностью обеспечения оптического контакта между поверхностями пеллисторов и элементами фотоприемников, чувствительными к электромагнитному излучению, стабилизированный источник электропитания, к которому последовательно подключены названные пеллисторы, и электронный усилитель, согласно полезной модели фотоприемники выполнены в виде батарей с одинаковым количеством инфракрасных фотодиодов, вмонтированных в стенки измерительной и сравнительной камер, при этом оптические оси инфракрасных фотодиодов проходят через центры пеллисторов.The technical result is achieved by the fact that in an infrared thermochemical detector of gases and vapors, which contains a measuring and comparative flow chamber with inlet and outlet fittings and, respectively, measuring and comparative pellistors, measuring and comparative photodetectors with generator output signals, switched on oppositely and connected to resistor voltage divider, photodetectors are built into the walls of the corresponding chambers with the ability to provide optical contact between the surfaces of pellistors and elements of photodetectors sensitive to electromagnetic radiation, a stabilized power supply to which the named pellistors are connected in series, and an electronic amplifier, according to the useful model, photodetectors are made in the form of batteries with the same number of infrared photodiodes mounted in the walls of the measuring and comparison chambers, while the optical axes of the infrared photodiodes are They are fed through the centers of the pellistors.

Такая конструкция инфракрасного термохимического детектора позволяет измерять инфракрасное излучение, возникающее при сгорании горючих веществ на пиллисторе, одновременно несколькими инфракрасными диодами, включенными последовательно и образующими батарею, элементы чувствительные к инфракрасному излучению которых находятся в оптическом контакте с поверхностью пеллистора, на которой происходит каталитическое сгорание горючих веществ.Such a design of an infrared thermochemical detector allows measuring infrared radiation arising from the combustion of combustible substances on a pillistor, simultaneously with several infrared diodes connected in series and forming a battery, the elements of which are sensitive to infrared radiation are in optical contact with the surface of the pellistor, on which catalytic combustion of combustible substances occurs. ...

По сравнению с прототипом заявляемая конструкция имеет отличительную особенность в совокупности элементов и их взаимном расположении.In comparison with the prototype, the claimed design has a distinctive feature in the combination of elements and their mutual arrangement.

Схема инфракрасного термохимического детектора газов и паров показана на фиг. 1.A schematic diagram of an infrared thermochemical gas and vapor detector is shown in FIG. 1.

Инфракрасный термохимический детектор газов и паров, содержащий размещенные в общем корпусе 1 измерительную 2 и сравнительную 3 проточные камеры с входными 4, 5 и выходными 6, 7 штуцерами и соответственно измерительным 8 и сравнительным 9 пеллисторами, измерительным 10 и сравнительным 11 фотоприемниками с генераторными выходными сигналами, включенными встречно и подключенными к резисторному делителю напряжения 12, фотоприемники 10 и 11 встроены в стенки соответствующих камер с возможностью обеспечения оптического контакта между поверхностями пеллисторов 8 и 9 и элементами фотоприемников 10 и 11, чувствительными к электромагнитному излучению, стабилизированный источник электропитания 13, к которому последовательно подключены названные пеллисторы 8 и 9, и электронный усилитель 14. В детекторе фотоприемники 10 и 11 выполнены в виде батарей с одинаковым количеством инфракрасных фотодиодов 15 и 16, вмонтированных в стенки измерительной 2 и сравнительной 3 проточных камер, при этом оптические оси 17 и 18 инфракрасных фотодиодов проходят через центры 19 и 20 пеллисторов 8 и 9.Infrared thermochemical detector of gases and vapors, containing 1 measuring 2 and comparative 3 flow chambers with input 4, 5 and output 6, 7 nozzles and, respectively, measuring 8 and comparative 9 pellistors, measuring 10 and comparative 11 photodetectors with generator output signals located in a common housing 1 , connected oppositely and connected to the resistor voltage divider 12, photodetectors 10 and 11 are built into the walls of the respective chambers with the possibility of providing optical contact between the surfaces of the pellistors 8 and 9 and the elements of photodetectors 10 and 11 sensitive to electromagnetic radiation, a stabilized power supply 13, to which the named pellistors 8 and 9 are connected in series, and the electronic amplifier 14. In the detector, the photodetectors 10 and 11 are made in the form of batteries with the same number of infrared photodiodes 15 and 16 mounted in the walls of the measuring 2 and comparative 3 flow chambers, while optically e axes 17 and 18 of the infrared photodiodes pass through the centers 19 and 20 of the pellistors 8 and 9.

Инфракрасный термохимический детектор газов и паров работает следующим образом. Анализируемый газ (воздух, содержащий горючие вещества) поступает с постоянным объемным расходом через входной штуцер 4 в измерительную проточную камеру 2, а через выходной штуцер 6 он покидает эту камеру. Сравнительный газ (воздух) с постоянным объемным расходом через входной штуцер 5 поступает в сравнительную проточную камеру 3, а через выходной штуцер 7 он покидает ее. Измерительный 8 и сравнительный 9 пеллисторы нагреваются током источника электропитания 13 до температуры 300-400°С. Возникающие на измерительном пеллисторе 8 инфракрасное излучение воспринимается батареей 10 инфракрасных фотодиодов, а инфракрасное излучение, создаваемой сравнительным пеллистором 9, воспринимается батареей 11 инфракрасных фотодиодов. Так как батареи 10 и 11 электрически включены встречно и подключены к резисторному делителю напряжения 12, на нем формируется начальный сигнал, часть которого направляется на электронный усилитель 14. Когда анализируемый газ, подаваемый в измерительную проточную камеру 2, не содержит горючих веществ, с помощью резисторов R1 и R2 начальный сигнал на резисторном делителе напряжения 12 сводится к нулевому значению. Когда в анализируемом газе появляется горючее вещество, оно частично каталитически сгорает на измерительном пеллисторе 8, а инфракрасное излучение, возникающее при этом, направляется на батарею 10 инфракрасных фотодиодов. При этом на сравнительную батарею 11 инфракрасных фотодиодов поступает постоянное инфракрасное излучение от сравнительного пеллистора 9. Часть, возникающего на резисторном делителе напряжения 12, посылается на электронный усилитель 14. Сигнал такого инфракрасного детектора несет информацию об объемной концентрации горючего вещества в воздухе.Infrared thermochemical detector of gases and vapors works as follows. The analyzed gas (air containing combustible substances) enters with a constant volumetric flow through the inlet 4 into the measuring flow chamber 2, and through the outlet 6 it leaves this chamber. Comparative gas (air) with a constant volumetric flow through the inlet nozzle 5 enters the comparative flow chamber 3, and through the outlet nozzle 7 it leaves it. Measuring 8 and comparative 9 pellistors are heated by the current of the power supply 13 to a temperature of 300-400 ° C. The infrared radiation generated on the measuring pellistor 8 is sensed by the infrared photodiode battery 10, and the infrared radiation generated by the comparative pellistor 9 is sensed by the infrared photodiode battery 11. Since the batteries 10 and 11 are electrically connected in opposite directions and are connected to a resistor voltage divider 12, an initial signal is formed on it, part of which is sent to an electronic amplifier 14. When the analyzed gas supplied to the measuring flow chamber 2 does not contain flammable substances, using resistors R1 and R2 the initial signal on the resistor voltage divider 12 is reduced to zero. When a combustible substance appears in the analyzed gas, it is partially catalytically combusted on the measuring pellistor 8, and the infrared radiation generated in this case is directed to the battery 10 of infrared photodiodes. The comparative battery 11 of infrared photodiodes receives constant infrared radiation from the comparative pellistor 9. The part arising from the resistor voltage divider 12 is sent to the electronic amplifier 14. The signal of such an infrared detector carries information about the volumetric concentration of the combustible substance in the air.

Работоспособность предлагаемого инфракрасного термохимического детектора газов и паров была проверена с использованием пеллисторов типа ТТЧЭ-2УХЛ-4 и двух батарей, содержащих по 8 последовательно включенных инфракрасных фотодиодов типа ФД-265.The performance of the proposed infrared thermochemical detector of gases and vapors was tested using pellistors of the TTCHE-2UHL-4 type and two batteries containing 8 series-connected infrared photodiodes of the FD-265 type.

Преимуществами предлагаемого технического решения являютсяThe advantages of the proposed technical solution are

простота конструкции;simplicity of design;

генераторный выходной сигнал.generator output signal.

Предлагаемый инфракрасный термохимический детектор газов и паров может быть реализован на базе стандартных пеллисторов и инфракрасных фотодиодов, а также распространенной электроизмерительной аппаратуры.The proposed infrared thermochemical detector of gases and vapors can be implemented on the basis of standard pellistors and infrared photodiodes, as well as common electrical measuring equipment.

Инфракрасный термохимический детектор газов и паров может найти применение в системах контроля взрывоопасных концентраций на промышленных объектах.An infrared thermochemical detector of gases and vapors can be used in systems for monitoring explosive concentrations at industrial facilities.

Claims

An infrared thermochemical detector of gases and vapors, containing a measuring and comparative flow chambers located in a common housing with inlet and outlet fittings and, respectively, measuring and comparative pellistors, measuring and comparative photodetectors with generator output signals, switched on oppositely and connected to a resistor voltage divider, the photodetectors are built into walls of the respective chambers with the possibility of providing optical contact between the surfaces of the pellistors and the elements of the photodetectors sensitive to electromagnetic radiation, a stabilized power supply to which the named pellistors are connected in series, and an electronic amplifier, characterized in that the photodetectors are made in the form of batteries with the same number of infrared photodiodes, mounted in the walls of the measuring and comparison chambers, while the optical axes of the infrared photodiodes pass through the centers of the pellistors.