RU222309U1

RU222309U1 - Измеритель концентрации озона

Info

Publication number: RU222309U1
Application number: RU2023115358U
Authority: RU
Inventors: Сергей Кронидович Водеников; Петр Николаевич Крылов; Марат Александрович Алексеев; Сергей Владимирович Камашев; Сергей Викторович Байтеряков; Константин Валерьевич Лебедев; Раиль Радикович Хусаенов; Алексей Владиславович Фостик; Всеволод Алексеевич Моисеев; Тимур Игоревич Скоробогатых
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Завод микроэлектронных технологий" (ООО "ЗМТ")
Filing date: 2023-06-08
Publication date: 2023-12-19

Abstract

Полезная модель относится к устройствам, предназначенным для измерения концентрации озона в газовой среде, и может использоваться в медицине, а также в других областях техники, где требуется измерение концентрации озона. Техническая задача заключается в повышении чувствительности измерителя концентрации озона за счет компенсации влияния других газов, влияния отраженного излучения от поверхности стенок канала, которое изменяется под воздействием озона, являющегося сильным окислителем. Решение поставленной задачи достигается тем, что в известный измеритель концентрации озона, состоящий из источника ультрафиолетового излучения, кюветы, измерительного и опорного фотоприемников, распределителя потока с двумя отверстиями для измерительного и опорного каналов, дополнительно введены вторая кювета опорного канала с герметизируемым отверстием в ней, ограничительная диафрагма, расположенная после источника ультрафиолетового излучения, а в качестве источника ультрафиолетового излучения использован полупроводниковый светодиод с углом луча α не менее arcsin где α - расстояние между фотоприемниками, b - расстояние от источника излучения до фотоприемника.

Description

Полезная модель относится к устройствам, предназначенным для измерения концентрации озона в газовой среде, и может использоваться в медицине, а также в других областях техники, где требуется измерение концентрации озона.

Измеритель концентрации озона относится к распространенному классу оптических измерителей озона, принцип работы которых основан на поглощении озоном ультрафиолетового излучения.

Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели и выбранным в качестве аналога является полезная модель Измеритель концентрации озона (№60726, G01N 21/00), состоящий из газоразрядной ультрафиолетовой лампы, распределителя потока ультрафиолетового излучения, кюветы, фотоприемника измерительного канала, фотоприемника опорного канала, микропроцессорного блока управления и дисплея.

Указанный измеритель концентрации озона имеет чувствительность, ограниченную наличием в газовой среде паров воды и других газов в помещении, например испарений медицинских препаратов, при использовании в медицине которые могут поглощать ультрафиолетовое излучение. Также чувствительность устройства ограничена возможностью попадания на измерительный фотоприемник лучей, отраженных от поверхности распределителя потока, отражающая способность которой изменяется при воздействии озона, являющегося сильнейшим окислителем.

Технический результат, на достижение которого направлена полезная модель, заключается в повышении чувствительности измерителя концентрации озона за счет компенсации влияния других газов, влияния отраженного излучения от поверхности стенок канала, которое изменяется под воздействием озона, являющегося сильным окислителем.

Указанный технический результат достигается тем, что в измеритель концентрации озона, состоящий из источника ультрафиолетового излучения, кюветы, измерительного и опорного фотоприемников, распределителя потока с двумя отверстиями для измерительного и опорного каналов, введены вторая кювета опорного канала с герметизируемым отверстием в ней, ограничительная диафрагма, расположенная после источника ультрафиолетового излучения, а в качестве источника ультрафиолетового излучения использован полупроводниковый светодиод с углом луча α не менее где α - расстояние между фотоприемниками, b - расстояние от источника излучения до фотоприемника.

Полезная модель иллюстрируется фигурой, на которой изображен измеритель концентрации озона.

Измеритель концентрации озона содержит источник излучения 1, распределитель потока излучения 2, ограничительную диафрагму 3, кювету измерительного канала 4, кювету опорного канала 5, фотоприемник измерительного канала 6, фотоприемник опорного канала 7, кварцевые стекла 8, отверстие 9 в кювете опорного канала 5 с герметизирующей заглушкой 10.

В качестве источника излучения 1 используется ультрафиолетовый полупроводниковый светодиод с углом луча:

где α - угол луча;

а - расстояние между фотоприемниками;

b - расстояние от источника излучения до фотоприемника.

В распределителе потока излучения 2 параллельно друг другу просверлены два отверстия для кюветы измерительного канала 4 и кюветы опорного канала 5. В кюветах 4 и 5 для герметизации озоногазовой смеси в измерительном канале и чистого сухого воздуха в опорном канале установлены кварцевые стекла 8.

Кювета опорного канала 5 выполнена с герметично закрываемым отверстием 9 заглушкой 10, это позволяет заполнять ее и, в последующем, сохранять в ней сухой чистый воздух без газовых примесей, а при калибровке (установке одинаковых сигналов с фотоприемника в отсутствие озона) исключить влияние газовых примесей и влажности и, тем самым, повысить чувствительность измерений концентрации озона.

Ограничительная диафрагма 3, расположена после источника ультрафиолетового излучения 1, что позволяет исключить попадание на фотоприемники 6 и 7 отраженного от поверхности кювет 4 и 5 излучения и, тем самым исключить влияние изменения коэффициента отражения поверхности измерительной кюветы под воздействием озона, являющегося очень сильным окислителем.

Фотоприемники 6 и 7 выполнены с возможностью подключения к измерительному микропроцессорному прибору.

Измеритель концентрации озона работает следующим образом.

Ультрафиолетовое излучение источника 1 попадает на фотоприемник опорного канала 7 после прохождения кюветы опорного канала 5 с чистым сухим воздухом или кислородом, а на фотоприемник измерительного канала 6 после прохождения кюветы измерительного канала 4, через которую пропускают озоногазовую смесь. Кюветы 4 и 5 расположены в распределителе потока излучения 2. При этом ограничительная диафрагма 3 исключает попадание на фотоприемники 6 и 7 отраженного от стенок поверхности кювет излучения. Из-за поглощения ультрафиолетового излучения в полосе Хартли происходит ослабление сигнала в кювете измерительного канала 4, поступающего на фотоприемник измерительного канала 6. Сигналы с фотоприемников 6 и 7 могут быть поданы на измерительный микропроцессорный прибор, где вычисляется их отношение и производится расчет концентрации озона по закону Бугера-Ламбера, согласно которому концентрация озона пропорциональна десятичному логарифму отношения сигналов. Благодаря наличию в кювете опорного канала 5 чистого сухого воздуха или кислорода на этапе калибровки, при отсутствии озоногазовой смеси осуществляется выравнивание сигналов с измерительного и опорного каналов и, тем самым исключается влияние наличия в помещении газов или влажности поглощающих ультрафиолет.

В соответствии с предлагаемым техническим решением в Удмуртском Государственном университете совместно с ООО «Завод микроэлектронных технологий» испытан опытный образец измерителя концентрации озона в диапазоне концентраций озона от 0,01 мг/л до 20 мг/л, подтвердивший достижение указанной цели.

Claims

Измеритель концентрации озона, состоящий из источника ультрафиолетового излучения, кюветы, измерительного и опорного фотоприемников, распределителя потока с двумя отверстиями для измерительного и опорного каналов, отличающийся тем, что введены вторая кювета опорного канала с герметизируемым отверстием в ней, ограничительная диафрагма, расположенная после источника ультрафиолетового излучения, а в качестве источника ультрафиолетового излучения использован полупроводниковый светодиод с углом луча α не менее
где α - расстояние между фотоприемниками;
b - расстояние от источника излучения до фотоприемника.