RU2292039C2 - Infrared absorption gas analyzer - Google Patents

Infrared absorption gas analyzer Download PDF

Info

Publication number
RU2292039C2
RU2292039C2 RU2005104518/28A RU2005104518A RU2292039C2 RU 2292039 C2 RU2292039 C2 RU 2292039C2 RU 2005104518/28 A RU2005104518/28 A RU 2005104518/28A RU 2005104518 A RU2005104518 A RU 2005104518A RU 2292039 C2 RU2292039 C2 RU 2292039C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
infrared radiation
gas analyzer
infrared
reflector
spherical
Prior art date
Application number
RU2005104518/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2005104518A (en
Inventor
Елена Николаевна Бондарчук (RU)
Елена Николаевна Бондарчук
Владимир Алексеевич Сорокин (RU)
Владимир Алексеевич Сорокин
Original Assignee
Елена Николаевна Бондарчук
Владимир Алексеевич Сорокин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Елена Николаевна Бондарчук, Владимир Алексеевич Сорокин filed Critical Елена Николаевна Бондарчук
Priority to RU2005104518/28A priority Critical patent/RU2292039C2/en
Publication of RU2005104518A publication Critical patent/RU2005104518A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2292039C2 publication Critical patent/RU2292039C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

FIELD: measuring technique.
SUBSTANCE: gas analyzer can be used for determining content of combustible and toxic gases. Two optical axes are used in gas analyzer, in cross point of which axes the IR-radiation mirror splitter is mounted. IR-radiation source and working chamber with internal mirror reflection are placed along the same optical axis; one more spherical reflector is mounted along the other axis. Seal, which overlaps both optical axes, is made in form of non-transparent disc with special profiled window. Seal is mounted at specific angle to mentioned optical axes in front of mirror splitter of IR-radiation at opposite side to IR-radiation source and receiver.
EFFECT: improved threshold sensitivity within wide range of working temperatures, humidity and dustiness; elimination of dependence of results of measurement on influence of environment.
2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для определения концентрации газов, например, ряда газообразных углеводородов С12Н2n+2, окиси и двуокиси углерода и т.д., и может быть использовано для определения концентрации горючих и токсичных газов, образующихся при сжигании органического топлива в топке тепловой электростанции.The invention relates to measuring technique, namely, devices for determining the concentration of gases, for example, a number of gaseous hydrocarbons With 12 H 2n + 2 , carbon monoxide and carbon dioxide, etc., and can be used to determine the concentration of combustible and toxic gases generated when burning organic fuel in the furnace of a thermal power plant.

Из опубликованных источников известен инфракрасный абсорбционный газоанализатор (патент РФ №2069348 C1 1996 г., G 01 N 21/35), содержащий источник инфракрасного излучения, средства спектральной селекции излучения, рабочую кювету для анализируемого вещества и тепловой приемник лучистой энергии, подключенный к электронной схеме измерения. В этом газоанализаторе для увеличения точности измерений средства спектральной селекции излучения выполнены по крайней мере из двух светофильтров с наперед заданной добротностью, которые последовательно установлены вдоль направления распространения излучения после рабочей кюветы.From published sources, an infrared absorption gas analyzer is known (RF patent No. 2069348 C1 1996, G 01 N 21/35), containing an infrared radiation source, spectral radiation selection means, a working cell for the analyte and a radiant energy heat receiver connected to an electronic circuit measurements. In this gas analyzer, in order to increase the measurement accuracy, the spectral radiation selection means are made of at least two filters with a predetermined Q factor, which are sequentially installed along the direction of radiation propagation after the working cell.

Такое конструктивное решение газоанализатора позволило установить источник инфракрасного излучения перед рабочей кюветой с неизменной величиной фонового излучения и обеспечило соответственно определенный тепловой режим работы оптического канала при модулировании излучения.Such a constructive solution of the gas analyzer made it possible to establish a source of infrared radiation in front of the working cell with a constant background radiation and provided, accordingly, a certain thermal mode of operation of the optical channel during radiation modulation.

Однако серьезным недостатком вышеуказанного газоанализатора, снижающим эффективность его работы, является то, что конструкция газоанализатора не располагает необходимыми средствами защиты его оптического канала от воздействия на него окружающей среды, в том числе от пыли и влаги, и, следовательно, не позволяет обеспечить взаимоповторяемость и достоверность снимаемых показаний при использовании его на промышленных объектах.However, a serious drawback of the aforementioned gas analyzer, which reduces the efficiency of its operation, is that the design of the gas analyzer does not have the necessary means of protecting its optical channel from environmental influences, including dust and moisture, and, therefore, does not allow for interoperability and reliability readings when used at industrial facilities.

Наиболее близким по совокупности признаков к заявляемому решению является другой инфракрасный газоанализатор (патент РФ №2035038 С1, 1995 г., G 01 N 21/61), который включает источник инфракрасного излучения, кювету с рабочей и опорной камерами, обтюратор, оптический фильтр с фокусирующей системой, приемник инфракрасного излучения и ряд усилителей и регуляторов, подключенных к аналого-запоминающему устройству и индикатору. Для повышения линейной статической характеристики газоанализатора в нем предусмотрено звено обратной связи, позволяющее в некоторых пределах осуществлять корректировку коэффициента передачи измерительного тракта.The closest set of features to the claimed solution is another infrared gas analyzer (RF patent No. 2035038 C1, 1995, G 01 N 21/61), which includes an infrared radiation source, a cuvette with working and supporting cameras, a shutter, an optical filter with a focusing system, an infrared receiver and a number of amplifiers and controllers connected to an analog memory device and indicator. To increase the linear static characteristics of the gas analyzer, it provides a feedback link that allows, within certain limits, to adjust the transmission coefficient of the measuring path.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится то, что в известном устройстве отсутствуют технические приемы и конструктивные элементы, обеспечивающие достижение нижеуказанного технического результата с минимальными затратами и повышенной степенью достоверности определения состава анализируемого газа. Введение в данную конструкцию дополнительных усилителей и регуляторов с обратной связью не повышает коэффициент надежности работы газоанализатора, а скорее, напротив, понижает его вследствие нестабильности, обусловленной воздействием окружающей среды на все элементы оптического канала и системы управления. К тому же конструктивное выполнение его оптического канала с последовательным расположением всех его элементов в одну длинную цепочку однозначно увеличивает габариты и снижает надежность газоанализатора, а также делает его зависимым от многих отрицательных факторов, например от изменения температуры, давления, влажности или повышения уровня вибрации.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known device adopted for the prototype include the fact that the known device lacks technical methods and structural elements ensuring the achievement of the technical result indicated below with minimal costs and an increased degree of reliability in determining the composition of the analyzed gas. The introduction of additional amplifiers and regulators with feedback into this design does not increase the reliability coefficient of the gas analyzer, but rather, on the contrary, decreases it due to instability due to environmental influences on all elements of the optical channel and control system. In addition, the constructive implementation of its optical channel with the sequential arrangement of all its elements in one long chain unambiguously increases the dimensions and reduces the reliability of the gas analyzer, and also makes it dependent on many negative factors, for example, changes in temperature, pressure, humidity or an increase in the level of vibration.

Задачей заявляемого изобретения является устранение вышеперечисленных недостатков, присущих ранее известным устройствам, путем создания и реализации принципиально новой конструкции узлов инфракрасного абсорбционного газоанализатора.The task of the invention is to eliminate the above disadvantages inherent in previously known devices, by creating and implementing a fundamentally new design of the nodes of the infrared absorption gas analyzer.

Указанная задача решается за счет достижения технического результата, заключающегося в получении новой конструкции инфракрасного абсорбционного газоанализатора с более эффективной системой определения состава анализируемого газа с минимальными затратами в процессе эксплуатации, включая также затраты по юстировке и поверке газоанализатора в особо сложных условиях, например, при его использовании в качестве регулятора при сжигании органического топлива в топке промышленной энергетической установки.This problem is solved by achieving a technical result, which consists in obtaining a new design of an infrared absorption gas analyzer with a more efficient system for determining the composition of the analyzed gas with minimal costs during operation, including the cost of adjusting and calibrating the gas analyzer in particularly difficult conditions, for example, when using it as a regulator in the combustion of fossil fuels in the furnace of an industrial power plant.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения по объекту-устройству достигается тем, что при измерении концентрации газов, выходящих из топки энергетической установки, используется обычный инфракрасный абсорбционный газоанализатор, включающий источник инфракрасного излучения, рабочую и опорную камеры, обтюратор с приводом, оптический фильтр, приемник инфракрасного излучения с фокусирующим устройством, блок управления и мини-ЭВМ. Особенностью данного инфракрасного абсорбционного газоанализатора является то, что его рабочая камера, выполненная в виде полого усеченного конуса с внутренним сферическим зеркальным отражателем на большем основании, установлена вдоль одной оптической оси со сферическим зеркальным отражателем источника инфракрасного излучения, в то время как приемник инфракрасного излучения с фокусирующим устройством и дополнительный сферический зеркальный отражатель установлены вдоль другой оптической оси, пересекающейся с вышеуказанной оптической осью, при этом в точке пересечения этих осей установлен зеркальный делитель инфракрасного излучения.The specified technical result in the implementation of the invention on the object device is achieved by the fact that when measuring the concentration of gases leaving the furnace of a power plant, a conventional infrared absorption gas analyzer is used, including an infrared radiation source, a working and reference camera, a shutter with a drive, an optical filter, an infrared receiver radiation with a focusing device, a control unit and a minicomputer. A feature of this infrared absorption gas analyzer is that its working chamber, made in the form of a hollow truncated cone with an internal spherical specular reflector on a larger base, is installed along the same optical axis as the spherical specular reflector of the infrared radiation source, while the infrared radiation receiver with focusing the device and an additional spherical specular reflector are installed along another optical axis intersecting with the above optical tion axis, with the point of intersection of these axes splitter mirror mounted infrared radiation.

Указанный технический результат достигается также тем, что обтюратор газоанализатора, выполненный в виде вращающегося непрозрачного диска со специальным профильным окном, установлен под определенным углом к вышеуказанным оптическим осям перед зеркальным делителем инфракрасного излучения с противоположной стороны от источника и приемника инфракрасного излучения.The specified technical result is also achieved by the fact that the gas analyzer obturator, made in the form of a rotating opaque disk with a special profile window, is installed at a certain angle to the above optical axes in front of the mirror infrared divider from the opposite side from the source and receiver of infrared radiation.

Указанный технический результат достигается также тем, что оптический фильтр газоанализатора, выполненный в виде вращающегося барабана с набором интерференционных фильтров и приводом от шагового двигателя, установлен между зеркальный делителем инфракрасного излучения и фокусирующим устройством приемника инфракрасного излучения.The specified technical result is also achieved by the fact that the optical filter of the gas analyzer, made in the form of a rotating drum with a set of interference filters and driven by a stepper motor, is installed between the mirror divider of infrared radiation and the focusing device of the infrared radiation receiver.

Указанный технический результат достигается также тем, что рабочая камера газоанализатора установлена непосредственно внутри опорной камеры, при этом рабочая и опорная камеры оборудованы индивидуальными средствами для напуска и удаления газов, преимущественно перистальтическими насосами с игольчатыми электроклапанами.The specified technical result is also achieved by the fact that the working chamber of the gas analyzer is installed directly inside the support chamber, while the working and supporting chambers are equipped with individual means for inflowing and removing gases, mainly peristaltic pumps with needle electrovalves.

При исследовании отличительных признаков заявляемого устройства - инфракрасного абсорбционного газоанализатора - не выявлено каких-либо аналогичных известных решений, касающихся выполнения основных элементов газоанализатора и их взаимного расположения для обеспечения требуемого технического результата. Так, установка рабочей камеры и источника инфракрасного излучения вдоль одной оптической оси, а приемника инфракрасного излучения и дополнительного зеркального отражателя - на другой оптической оси, расположенной под углом к первой, не встречается в известных конструкциях газоанализаторов, так же как и то, что прямой поток инфракрасного излучения в точке пересечения вышеуказанных осей делится на два потока, один из которых направляется сразу в рабочую камеру, а другой - на дополнительный сферический зеркальный отражатель и только после этого попадает на приемник инфракрасного излучения. Также не выявлены какие-либо аналогичные решения, касающиеся выполнения обтюратора и оптического фильтра и установки барабана с интерференционными Фильтрами и обтюратора относительно друг друга внутри опорной камеры.In the study of the distinguishing features of the claimed device is an infrared absorption gas analyzer, no similar known solutions have been identified regarding the implementation of the main elements of the gas analyzer and their relative position to ensure the required technical result. So, the installation of a working chamber and an infrared source along one optical axis, and an infrared detector and an additional mirror reflector on another optical axis, located at an angle to the first, is not found in the known gas analyzer designs, as well as the fact that the direct flow infrared radiation at the intersection of the above axes is divided into two streams, one of which goes directly to the working chamber, and the other - to an additional spherical mirror reflector and only after this gets to the infrared receiver. Also, no similar solutions were identified regarding the implementation of the shutter and the optical filter and the installation of the drum with interference Filters and the shutter relative to each other inside the reference chamber.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого изобретения, позволил констатировать, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными (адекватными) всем существенным признакам заявляемого изобретения. Определение из перечня аналогов прототипа, наиболее близкого по совокупности признаков, позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков для заявляемого объекта-устройства, изложенных в формуле изобретения.An analysis of the state of the art by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information and identification of sources containing information about analogues of the claimed invention, made it possible to state that the applicant did not find a source characterized by features that are identical (adequate) to all essential features of the claimed invention. The definition from the list of analogues of the prototype, the closest in the totality of features, allowed us to identify a set of essential distinguishing features for the claimed object device set forth in the claims in relation to the technical result perceived by the applicant.

Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию "новизна" по действующему законодательству.Therefore, the claimed invention meets the condition of "novelty" under applicable law.

Для проверки соответствия заявляемого изобретения требованию изобретательского уровня заявитель провел дополнительный анализ известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными признаками прототипа и изобретения, результаты которого показали, что заявляемое изобретение не только не следует для среднего специалиста явным образом из известного уровня техники, но и не вытекает из него логически, а напротив, требует дополнительных интеллектуальных затрат и изобретательности, следовательно, соответствует требованию "изобретательский уровень" по действующему законодательству.To verify the conformity of the claimed invention to the requirement of an inventive step, the applicant conducted an additional analysis of known solutions in order to identify features that match the distinctive features of the prototype and invention, the results of which showed that the claimed invention not only does not follow for the average person in the obvious manner from the prior art, but also it does not follow logically from it, but, on the contrary, requires additional intellectual costs and ingenuity, therefore, it meets the requirements aniyu "inventive step" under the current legislation.

На фиг.1 приведена блок-схема инфракрасного абсорбционного газоанализатора.Figure 1 shows a block diagram of an infrared absorption gas analyzer.

Па фиг.2 приведена функциональная схема расположения основных элементов оптического блока газоанализатора.Pa figure 2 shows a functional arrangement of the main elements of the optical unit of the gas analyzer.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления заявляемого изобретения с получением указанного технического результата, состоят в следующем.Information confirming the possibility of implementing the claimed invention with the receipt of the specified technical result, are as follows.

Инфракрасный абсорбционный газоанализатор, согласно фиг.1, включает блок пробоподготовки 1, предназначенный для очистки измеряемого газа от пыли и посторонних частиц, а также для термостабилизации газового потока (поскольку газовые пробы могут забираться непосредственно из горячих зон топки энергетической установки), оптический блок 2, блок обработки сигналов, поступающих с датчиков 3, блок обработки сигналов с приемника 4, микропроцессорный блок 5, интерфейсный блок 6, мини-ЭВМ 7, блок управления 8 и блок питания 9. Кроме того, оптический блок 2 инфракрасного абсорбционного газоанализатора, согласно фиг.2, включает источник инфракрасного излучения 10 со сферическим зеркальным отражателем 11, рабочую камеру 12, выполненную в виде полого усеченного конуса с внутренним сферическим зеркальным отражателем 13 на его большем основании, обтюратор 14 с приводом 15, оптический фильтр 16, выполненный в виде вращающегося барабана с набором интерференционных фильтров 17, шаговый двигатель 18, приемник инфракрасного излучения 19, фокусирующее устройство 20, дополнительный сферический зеркальный отражатель 21, зеркальный делитель инфракрасного излучения 22 и опорную камеру 23. В состав инфракрасного абсорбционного газоанализатора помимо вышеуказанного входят специальные зонды для отбора газа, измерители давления, влажности и температуры, датчики положения приводов, пневмонасосы с электроклапанами для напуска и удаления газов из рабочей и опорной камеры, нагреватели, холодильники и термостабилизаторы для основных элементов газоанализатора (на схемах условно не показаны).The infrared absorption gas analyzer, according to figure 1, includes a sample preparation unit 1, intended for cleaning the measured gas from dust and foreign particles, as well as for thermal stabilization of the gas stream (since gas samples can be taken directly from the hot zones of the furnace of the power plant), optical unit 2, a unit for processing signals from sensors 3, a unit for processing signals from a receiver 4, a microprocessor unit 5, an interface unit 6, a minicomputer 7, a control unit 8, and a power supply unit 9. In addition, an optical unit 2 of the infrared absorption gas analyzer, according to FIG. 2, includes an infrared radiation source 10 with a spherical specular reflector 11, a working chamber 12 made in the form of a hollow truncated cone with an internal spherical specular reflector 13 on its larger base, an obturator 14 with a drive 15, an optical filter 16, made in the form of a rotating drum with a set of interference filters 17, a stepper motor 18, an infrared radiation receiver 19, a focusing device 20, an additional spherical mirror from the spreader 21, a mirror divider of infrared radiation 22 and a support chamber 23. In addition to the above, the infrared absorption gas analyzer includes special probes for gas sampling, pressure, humidity and temperature meters, position sensors of actuators, pneumatic pumps with electric valves for inflowing and removing gases from the working and supporting chambers, heaters, refrigerators and thermostabilizers for the main elements of the gas analyzer (conventionally not shown in the diagrams).

Газоанализатор работает следующим образом. Анализируемая смесь газов через пробоотборный зонд, подогреваемый фильтр и подогреваемую линию, к которой подключена система аспирации (обратной продувки фильтра), поступает на вход блока пробоподготовки 1. В термохолодильнике (теплообменнике) происходит очистка пробы от паров воды. Водяной конденсат собирается в кондесаторосборнике и удаляется по мере накопления. Электромагнитные клапаны и насосы служат для программно-задаваемой коммуникации оптического блока анализатора с магистралями анализируемого и опорного газов. Прокачка опорного газа необходима для измерения нулевого уровня, при этом переключение газовых линий (точек отбора проб), как и линии опорного газа, производится программно в соответствии с заданным режимом работы газоанализатора. Поскольку каждая газовая компонента анализируемой пробы имеет свой уникальный спектр поглощения, то надлежащим выбором спектра пропускания и числа интерференционных фильтров можно связать поглощение (ослабление) инфракрасного излучения в заданном спектральном интервале с присутствием той или иной примеси в пробе. При этом в оптическом блоке 2 анализируемый (рабочий газ) и сравнительный (опорный газ) одновременно облучаются с помощью инфракрасного источника 10 и сферического зеркального отражателя 11. Попав на зеркальный делитель инфракрасного излучения 22, часть потока инфракрасного излучения направляется сразу в рабочую камеру 12 и, отразившись от сферического зеркального отражателя 13, вновь попадает на зеркальный делитель инфракрасного излучения 22, в то время как другая часть инфракрасного излучения после зеркального делителя 22 направляется на дополнительный сферический зеркальный отражатель 21 и, отразившись от него, направляется непосредственно через оптический фильтр 16 и фокусирующее устройство 20 в приемник инфракрасного излучения 19. Инфракрасное излучение, отраженное от сферического зеркального отражателя 13 рабочей камеры 12, попав вновь на зеркальный делитель 22, преломляется и также направляется через оптический фильтр 16 и фокусирующее устройство 20 на приемник инфракрасного излучения 19. Поскольку приемник инфракрасного излучения 19 реагирует на изменение излучаемого потока, то лучистые потоки периодически прерываются обтюратором 14, выполненным в виде вращающегося непрозрачного диска со специальным профильным окном и приводом 15. За один полный оборот диск обтюратора 14 периодически то пропускает инфракрасное излучение от зеркального отражателя 13 камеры 12, одновременно прерывая при этом инфракрасное излучение с дополнительного сферического отражателя 21, то вновь прикрывает его, открывая при этом инфракрасное излучение от дополнительного сферического зеркального отражателя 21. Перепады выходного напряжения инфракрасного приемника 19, вызванные модуляцией лучистых потоков, далее используются в микропроцессорном блоке 5 для определения величины поглощения и концентрации компонентов измеряемой газовой смеси. Датчики положения диска обтюратора 14 сообщают микропроцессорному блоку 5, какой из лучистых потоков регистрируется в данный момент времени, а также служат для цифровой стабилизации скорости вращения диска обтюратора 14. Датчики начального положения барабана 16 оптического фильтра служат для позиционирования требуемого интерференционного фильтра 17 и тем самым обозначают определяемый спектральный диапазон. Датчики температуры, давления и влажности служат для корректировки результатов измерения и приведения их к нормальным условиям. Нагреватели и теплообменники входят в состав блока термостабилизации. В газоанализаторе предусмотрено несколько режимов работы (пусковой, поверочный и др.), в том числе и стационарный. При стационарном режиме работы газоанализатора измерение концентрации газов производится непрерывно, данные тут же усредняются и одновременно сравниваются с ранее записанными в блок памяти мини-ЭВМ, после чего корректируются с учетом всех поступивших сигналов и выводятся на дисплей мини-ЭВМ.The gas analyzer operates as follows. The analyzed gas mixture through a sampling probe, a heated filter and a heated line, to which an aspiration system (filter backflushing) is connected, is fed to the input of sample preparation unit 1. In the thermo-refrigerator (heat exchanger), the sample is purified from water vapor. Water condensate is collected in a condensate collector and is removed as it accumulates. Solenoid valves and pumps are used for programmable communication of the optical unit of the analyzer with the lines of the analyzed and reference gases. The pumping of the reference gas is necessary for measuring the zero level, while switching the gas lines (sampling points), as well as the lines of the reference gas, is carried out programmatically in accordance with the specified operating mode of the gas analyzer. Since each gas component of the analyzed sample has its own unique absorption spectrum, the appropriate selection of the transmission spectrum and the number of interference filters can be used to relate the absorption (attenuation) of infrared radiation in a given spectral range with the presence of an impurity in the sample. In this case, in the optical unit 2, the analyzed (working gas) and comparative (reference gas) are simultaneously irradiated with the help of an infrared source 10 and a spherical mirror reflector 11. Once on the mirror divider of infrared radiation 22, part of the infrared radiation stream is directed immediately to the working chamber 12 and, reflected from the spherical mirror reflector 13, it again falls on the mirror divider of infrared radiation 22, while the other part of the infrared radiation after the mirror divider 22 is sent to additional spherical specular reflector 21 and, reflected from it, is sent directly through the optical filter 16 and the focusing device 20 to the infrared radiation receiver 19. Infrared radiation reflected from the spherical specular reflector 13 of the working chamber 12, once again hit the mirror divider 22, is refracted and is directed through an optical filter 16 and a focusing device 20 to an infrared radiation receiver 19. Since the infrared radiation receiver 19 responds to a change in the emitted sweat ka, the radiant fluxes are periodically interrupted by the obturator 14, made in the form of a rotating opaque disk with a special profile window and the drive 15. For one full revolution, the obturator disk 14 periodically passes infrared radiation from the mirror reflector 13 of the camera 12, while interrupting the infrared radiation with additional spherical reflector 21, then again covers it, revealing the infrared radiation from the additional spherical specular reflector 21. Differential output voltage eniya infrared receiver 19 caused by modulation of the radiant flux, hereinafter used in the microprocessor unit 5 to determine the amount of absorption and the measured concentrations of the components of the gas mixture. The position sensors of the disk obturator 14 inform the microprocessor unit 5 which of the radiant flux is being recorded at a given time, and also serve to digitally stabilize the speed of rotation of the disk of the obturator 14. The initial position sensors of the drum 16 of the optical filter serve to position the desired interference filter 17 and thereby indicate detectable spectral range. Temperature, pressure and humidity sensors are used to adjust the measurement results and bring them to normal conditions. Heaters and heat exchangers are part of the thermal stabilization unit. The gas analyzer provides several operating modes (starting, calibration, etc.), including stationary. In the stationary mode of the gas analyzer, the gas concentration is measured continuously, the data is immediately averaged and simultaneously compared with previously recorded in the memory block of the minicomputer, after which they are adjusted taking into account all the signals received and displayed on the minicomputer.

Технический эффект использования предлагаемого изобретения состоит в следующем. Инфракрасный абсорбционный газоанализатор обеспечивает требуемую точность измерений и чувствительность в широком диапазоне рабочих температур, влажности и запыленности за счет исключения зависимости измерений от воздействия внешней среды, в том числе и от изменения степени вибрации, а также за счет нетрадиционного расположения рабочей камеры и установки дополнительного сферического зеркального отражателя на опорном канале излучения со специальным конструктивным исполнением оптического блока. Все это позволило в конечном счете значительно упростить конструкцию газоанализатора и обеспечить высокую надежность его в процессе эксплуатации. Последнее было апробировано при использовании газоанализатора в качестве регулятора процессом сжигания органического топлива в топке экспериментальной энергетической установки ИТФ СО РАН.The technical effect of using the present invention is as follows. The infrared absorption gas analyzer provides the required measurement accuracy and sensitivity in a wide range of operating temperatures, humidity and dust by eliminating the dependence of measurements on the influence of the external environment, including the change in the degree of vibration, as well as due to the unconventional arrangement of the working chamber and the installation of an additional spherical mirror reflector on the reference radiation channel with a special design of the optical unit. All this ultimately made it possible to significantly simplify the design of the gas analyzer and ensure its high reliability during operation. The latter was tested using a gas analyzer as a regulator of the process of burning organic fuel in the furnace of an experimental power plant of the Institute of Physics and Technology SB RAS.

Таким образом, изложенные выше сведения показывают, что при использовании заявленного изобретения выполнена следующая совокупность условий:Thus, the above information shows that when using the claimed invention, the following set of conditions:

- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно в качестве инфракрасного абсорбционного газоанализатора для широкого круга задач;- a tool embodying the claimed invention in its implementation, is intended for use in industry, namely as an infrared absorption gas analyzer for a wide range of tasks;

- для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;- for the claimed invention in the form as described in the independent claim, the possibility of its implementation using the means and methods described above or known prior to the priority date is confirmed;

- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.- a tool embodying the claimed invention in its implementation, is able to ensure the achievement of perceived by the applicant technical result.

Преимущество заявленного изобретения состоит в том, что предложенный инфракрасный абсорбционный газоанализатор позволяет существенно снизить все виды затрат, включая затраты, связанные с настройкой газоанализатора при использовании в особо сложных условиях, обеспечивая при этом соответствующую надежность и эффективность.An advantage of the claimed invention is that the proposed infrared absorption gas analyzer can significantly reduce all types of costs, including the costs associated with setting up the gas analyzer when used in particularly difficult conditions, while ensuring appropriate reliability and efficiency.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость" по действующему законодательству.Therefore, the claimed invention meets the condition of "industrial applicability" under applicable law.

Источники информацииInformation sources

1. Патент РФ №2069348 С1, 1996 г., G 01 N 21/35.1. RF patent No. 2069348 C1, 1996, G 01 N 21/35.

2. Патент РФ №2035038 038 С1, 1995 г., G 01 N 21/61.2. RF patent No. 2035038 038 C1, 1995, G 01 N 21/61.

Claims (2)

1. Инфракрасный абсорбционный газоанализатор, включающий источник инфракрасного излучения со сферическим зеркальным отражателем, рабочую и опорную камеры, обтюратор с приводом, оптический фильтр, приемник инфракрасного излучения с фокусирующим устройством и блок управления с мини-ЭВМ, отличающийся тем, что рабочая камера газоанализатора, выполненная в виде полого усеченного конуса с внутренним сферическим зеркальным отражателем на большем основании, установлена непосредственно внутри опорной камеры вдоль одной оптической оси со сферическим зеркальным отражателем источника инфракрасного излучения, в то время как приемник инфракрасного излучения с фокусирующим устройством и дополнительный сферический зеркальный отражатель установлены вдоль другой оптической оси, пересекающейся с вышеуказанной оптической осью, в точке пересечения которых установлен делитель инфракрасного излучения, позволяющий одну часть потока инфракрасного излучения направлять на дополнительный сферический отражатель, а другую его часть на сферический зеркальный отражатель рабочей камеры газоанализатора, при этом обтюратор газоанализатора, выполненный в виде вращающегося непрозрачного диска с окном, установлен со стороны, противоположной от источника и приемника инфракрасного излучения перед делителем инфракрасного излучения, периодически пропуская инфракрасное излучение от сферического зеркального отражателя рабочей камеры, прерывая при этом инфракрасное излучение от дополнительного сферического зеркального отражателя, и наоборот, периодически прерывая инфракрасное излучение от сферического зеркального отражателя рабочей камеры, пропуская при этом инфракрасное излучение от дополнительного сферического зеркального отражателя, а оптический фильтр газоанализатора, выполненный в виде вращающегося барабана с набором интерференционных светофильтров и приводом от шагового двигателя, установлен между делителем инфракрасного излучения и фокусирующим устройством приемника инфракрасного излучения.1. Infrared absorption gas analyzer, including a source of infrared radiation with a spherical specular reflector, a working and reference camera, an obturator with a drive, an optical filter, an infrared radiation receiver with a focusing device and a control unit with a mini-computer, characterized in that the working chamber of the gas analyzer, made in the form of a hollow truncated cone with an internal spherical specular reflector on a larger base, mounted directly inside the reference chamber along one optical axis with a sphere an infrared reflector of the infrared source, while an infrared detector with a focusing device and an additional spherical reflector are mounted along another optical axis intersecting with the above optical axis, at the intersection of which an infrared radiation divider is installed, allowing one part of the infrared radiation flux to direct to an additional spherical reflector, and its other part to a spherical mirror reflector of the working chamber the gas analyzer, while the gas analyzer obturator, made in the form of a rotating opaque disk with a window, is installed on the side opposite from the infrared radiation source and receiver in front of the infrared radiation divider, periodically passing infrared radiation from the spherical mirror reflector of the working chamber, interrupting the infrared radiation from the additional spherical specular reflector, and vice versa, periodically interrupting infrared radiation from a spherical specular of Tell working chamber, while passing infrared radiation from an additional spherical mirror reflector, and an optical filter analyzer configured as a rotary drum with a set of interference filters and driven by a stepping motor, is mounted between the splitter and focusing infrared radiation of the infrared radiation detector device. 2. Инфракрасный абсорбционный газоанализатор по п.1, отличающийся тем, что рабочая и опорная камеры газоанализатора выполнены с индивидуальными средствами для напуска и удаления газов, преимущественно, перистальтическими насосами с игольчатыми клапанами.2. The infrared absorption gas analyzer according to claim 1, characterized in that the working and supporting chambers of the gas analyzer are made with individual means for inflowing and removing gases, mainly with peristaltic pumps with needle valves.
RU2005104518/28A 2005-02-18 2005-02-18 Infrared absorption gas analyzer RU2292039C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005104518/28A RU2292039C2 (en) 2005-02-18 2005-02-18 Infrared absorption gas analyzer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005104518/28A RU2292039C2 (en) 2005-02-18 2005-02-18 Infrared absorption gas analyzer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005104518A RU2005104518A (en) 2006-07-27
RU2292039C2 true RU2292039C2 (en) 2007-01-20

Family

ID=37057683

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005104518/28A RU2292039C2 (en) 2005-02-18 2005-02-18 Infrared absorption gas analyzer

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2292039C2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012093952A2 (en) 2010-11-12 2012-07-12 Общество С Ограниченной Ответственностью "Оптосенс" Gas analyzer and optical unit for use therein
RU2484450C1 (en) * 2011-11-24 2013-06-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ") Infrared detector for measurement of concentration of molecules of toxic gases in air flow
RU2709435C2 (en) * 2015-06-11 2019-12-17 Нео Мониторс Ас Smoke detector
RU204428U1 (en) * 2021-02-25 2021-05-24 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверской государственный технический университет" Infrared thermochemical gas detector

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012093952A2 (en) 2010-11-12 2012-07-12 Общество С Ограниченной Ответственностью "Оптосенс" Gas analyzer and optical unit for use therein
RU2484450C1 (en) * 2011-11-24 2013-06-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ") Infrared detector for measurement of concentration of molecules of toxic gases in air flow
RU2709435C2 (en) * 2015-06-11 2019-12-17 Нео Мониторс Ас Smoke detector
RU204428U1 (en) * 2021-02-25 2021-05-24 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверской государственный технический университет" Infrared thermochemical gas detector

Also Published As

Publication number Publication date
RU2005104518A (en) 2006-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4746218A (en) Gas detectors and gas analyzers utilizing spectral absorption
Janssens et al. Oxygen consumption calorimetry
US6396056B1 (en) Gas detectors and gas analyzers utilizing spectral absorption
ES2426107T5 (en) Flue gas analysis
CN106990065B (en) Non-spectroscopic infrared gas sensor for multi-region and multi-gas measurement
US6780378B2 (en) Method for measuring concentrations of gases and vapors using controlled flames
RU2292039C2 (en) Infrared absorption gas analyzer
CN107271365A (en) A kind of device of on-line determination the escaping of ammonia in situ
CN114199815A (en) High-temperature infrared flue gas analysis method
KR102114557B1 (en) A NDIR analyzer using Two Functional Channels
CN114460037A (en) Ammonia gas mass laser remote measuring device
CN108872124B (en) Online carbon monoxide analyzer and heating furnace combustion control system
CN106596446B (en) Handheld in-situ hot wet flue gas detector
CN102998237B (en) Building materials glows smoke density and toxicity integrated detection system and method
CN207096084U (en) A kind of device of on-line determination the escaping of ammonia in situ
Muda et al. Simulation and measurement of carbon dioxide exhaust emissions using an optical-fibre-based mid-infrared point sensor
Visconti et al. Development and Characterization of a White LED-based spectrophotometer for UV/VIS gaseous pollutants detection employing Michelson interferometer and an optical filtering system
CN115541522B (en) Optical path-adjustable high-temperature optical infrared gas detection method, system and device
CN110954502A (en) Optical air chamber probe, pipeline flowing gas real-time detection device and method
CN118275392B (en) Multi-soil nutrient content automatic detection device based on sliding adjustable optical cavity
Azbukin et al. A stationary gas analyzer of nitric and sulfur oxides
Fan et al. Design cems for flue gas from thermal power plant
Bonanno et al. In-situ measurement of residual carbon content in flyash
Muda et al. A compact optical fibre based mid-infrared sensor system for detection of high level carbon dioxide emissions in exhaust automotive applications
Bondarchuk et al. Optic-absorption method of concentration measurements for gas-analyzer development

Legal Events

Date Code Title Description
PC4A Invention patent assignment

Effective date: 20070702

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20120219