RU2762858C1 - Газоанализатор для проведения мониторинга состояния объектов окружающей среды и способ его работы - Google Patents

Газоанализатор для проведения мониторинга состояния объектов окружающей среды и способ его работы Download PDF

Info

Publication number
RU2762858C1
RU2762858C1 RU2021104149A RU2021104149A RU2762858C1 RU 2762858 C1 RU2762858 C1 RU 2762858C1 RU 2021104149 A RU2021104149 A RU 2021104149A RU 2021104149 A RU2021104149 A RU 2021104149A RU 2762858 C1 RU2762858 C1 RU 2762858C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas
air
sensor
sensors
channel
Prior art date
Application number
RU2021104149A
Other languages
English (en)
Inventor
Дмитрий Вячеславович Зубов
Екатерина Михайловна Леонтьева
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Техавтоматика"
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 Общество с ограниченной ответственностью "Техавтоматика" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Техавтоматика"
Priority to RU2021104149A priority Critical patent/RU2762858C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2762858C1 publication Critical patent/RU2762858C1/ru

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/27—Association of two or more measuring systems or cells, each measuring a different parameter, where the measurement results may be either used independently, the systems or cells being physically associated, or combined to produce a value for a further parameter

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области газового анализа и может быть использовано в портативных электрохимических газоанализаторах. Газоанализатор для проведения мониторинга состояния объектов окружающей среды включает сенсорный блок для обнаружения газа, содержащий герметичный измерительный канал, газовый вход для ввода газа в измерительный канал, газовый выход для вывода газа из измерительного канала, насосный блок в измерительном канале, при этом газоанализатор представляет собой изолированный герметичный терморегулируемый нагревателем шкаф, внутри которого расположены измерительная плата; сенсорный блок для обнаружения газа; блок питания, подключенный к измерительной плате; каналы забора воздуха, подключенные через фильтры пыли к датчику твердых частиц и через CO2 датчик и систему разветвленных воздухопроводов к увлажнителю, внутри которого залита дистиллированная вода; причем увлажнитель подключен воздушным каналом к сенсорному блоку для обнаружения газа, а электрохимические сенсоры установлены в блоке, к одной из сторон которого подключены термоэлектрические модули Пельтье, другая сторона модулей через теплопровод охлаждается или нагревается через подключенный к нему радиатор жидкостного охлаждения; внутри воздушного канала термоизолированного блока электрохимических сенсоров установлен датчик влажности, а на выходе из блока канала воздушного потока расположен датчик давления воздушной среды, за которым на канале воздушного потока установлен воздушный насос, выходной канал которого выведен за пределы шкафа; а сенсорный блок для обнаружения газа представляет собой термоизолированный блок электрохимических сенсоров, содержащий датчики, причем каждый из датчиков подключен через свою плату усилителя к измерительной плате. Изобретение обеспечивает возможность создания компактного газоанализатора с системой климатической стабилизации, обеспечивающего постоянные температуру и влажность измеряемой среды, что обеспечивает долговременную стабильность показателей и точность измерений. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

Description

Изобретение относится к измерительной технике, а точнее к области газового анализа и может быть использовано в портативных электрохимических газоанализаторах.
Защита природной среды от промышленных, сельскохозяйственных и бытовых загрязнений является одной из наиболее актуальных технических и социальных проблем. Для ее решения необходим, в частности, непрерывный контроль выбросов загрязняющих веществ, оценка их содержания в природной среде с последующим воздействием на источники выбросов с целью минимизации загрязнений до предельно-допустимого уровня. Задачи контроля природной среды решаются с помощью автоматизированных систем экологического мониторинга (АСЭМ). Требования к характеристикам средств измерений, используемых в АСЭМ, очень высоки и обусловлены сложностью объектов контроля (природной среды), характерными особенностями которых являются низкие на пределе обнаружения соответствующих аналитических методов уровни измеряемых величин, высокая размерность объектов контроля, высокий уровень помех, обусловленных главным образом, неконтролируемыми изменениями неинформативных параметров объекта. Поэтому наряду с точностью, предел обнаружения является важнейшей характеристикой приборов экологического контроля.
К числу широко используемых при экологических измерениях методов газового анализа относится оптико-абсорбционный, позволяющий определять концентрации различных веществ в широком диапазоне изменения концентраций. Высокая чувствительность и избирательность выгодно отличают его от других методов.
Вместе с тем известные оптико-абсорбционные газоанализаторы (ОАГ) характеризуются недостаточно высокими пороговыми характеристиками, что является следствием используемого в них модуляционного метода измерения сигналов измерительной информации. Сущность модуляционного метода состоит в том, что модулируются неинформативные параметры информационного сигнала (обычно сравниваемые тем или иным способом потоки излучения).
Более стабильными во времени и простыми в обслуживании являются электрохимические газоанализаторы, также имеющие свои недостатки.
Так, известен датчик водорода [Описание изобретения к а.с. СССР N1464686 от 23.07.87, G01N 27/46], ток которого вначале преобразуется в напряжение на измерительном резисторе, а затем усиливается операционным усилителем. Для того чтобы повысить чувствительность датчика при таком двойном преобразовании, необходимо существенно увеличивать сопротивление измерительного резистора, что в сумме с действием паразитных емкостей приводит к увеличению погрешности преобразования, инерционности устройства и, в итоге, к увеличению времени отклика электрохимической ячейки (далее ЭХЯ) [Гутников B.C. Интегральная электроника в измерительных устройствах. М.: Энергоатомиздат, 1988, с.39].
Известен электрохимический газоанализатор [Описание изобретения к а.с. СССР N1679350 от 23.02.89, G01N 27/48], в котором поляризуют измерительный электрод ЭХЯ. Основной недостаток - сложная и энергопотребляющая электрическая принципиальная схема устройства, не позволяющая выполнить газоанализатор портативным и с батарейным питанием.
Известен электрохимический газоанализатор [Описание изобретения к а.с. СССР N1575694 от 28.06.88, G01N 27/46], в котором поддерживается постоянный потенциал на измерительном электроде ЭХЯ, подключенном ко входу преобразователя тока в напряжение. Основной недостаток - сложная, с избыточностью, энергопотребляющая электрическая принципиальная схема устройства, не позволяющая выполнить газоанализатор портативным и, тем более, с батарейным питанием.
Известен электрохимический газоанализатор [Описание изобретения к а.с. СССР N1495705 от 30.07.87, G01N 27/26], который содержит ЭХЯ с двумя электродами, усилитель, цепь термокомпенсации и выходные клеммы. Первый электрод ЭХЯ соединен со входом усилителя, с выводом цепи термокомпенсации и с выходной клеммой, выход усилителя соединен с другим выводом цепи термокомпенсации; второй электрод ЭХЯ соединен с другим входом усилителя. Известное устройство работает следующим образом (см. фиг. 1). Сигнал от ЭХЯ 1 с электродами 2 и 3 поступает на усилитель 4, а далее в цепь термокомпенсации 5, которая имеет три вывода, один из них соединен с выходом усилителя, другой - с электродом 2 ЭХЯ 1 и с выходной клеммой 6, а третий - с выходной клеммой 7. К выходным клеммам подключают регистрирующее устройство (на схеме не показано). В выходном сигнале газоанализатора присутствует повышенный уровень шумов, вызванный тем, что сигнал с ЭХЯ вначале усиливается, а затем его часть, термокомпенсированная, подается на выходные клеммы. В результате снижается достоверность измерений при пониженных концентрациях контролируемых газов.
Отсутствие поляризации в ЭХЯ приводит к необратимости окислительных реакций в ней, что сокращает срок ее службы и соответственно газоанализатора в целом. При эксплуатации газоанализатора с такой ЭХЯ требуются постоянные регулировки в схеме для корректирования ее характеристик, а в дальнейшем и замена ее на новую. Это приводит к значительному удорожанию эксплуатации таких газоанализаторов. Электрическое питание описываемого газоанализатора осуществляется от внешнего блока питания. Такой газоанализатор получается громоздким и далеко не портативным.
Еще более усложняет и делает громоздкой систему анализа установка сразу нескольких датчиков для анализа различных газов.
Эта проблема может быть решена с помощью применения вместо широко используемой в настоящее время модуляции потока излучения, модуляции информативного параметра. На практике этот вид модуляции реализуется различными способами, одним из которых является периодическое изменение концентрации анализируемого газа на пути потока излучения.
Этот способ может быть выполнен как периодической подачей в рабочую кювету то анализируемой, то сравнительной смеси, так и путем изменения давления газа в рабочей кювете с помощью пневматического генератора.
Наиболее близким аналогом изобретения является газоанализатор по патенту RU2659141, опубликовано: 28.06.2018, в котором описан сенсорный блок для обнаружения газа, содержащий: герметичный измерительный канал, газовый вход для ввода газа в измерительный канал, газовый выход для вывода газа из измерительного канала, насосный блок для создания разрежения в измерительном канале, при этом измерительный канал включает датчик газа для обнаружения газа и нагревательный блок для нагревания датчика газа и при этом сенсорный блок предназначен для эксплуатации в измерительном режиме и в режиме регенерации, при этом в режиме регенерации в измерительном канале создается разрежение и датчик газа нагревается.
Технической проблемой прототипа является конструктивная сложность изготовления таких газоанализаторов и быстрый выход их из строя по причине постоянной регулировки в схеме для корректирования характеристик датчиков, а в дальнейшем замена их на новые.
Задачей изобретения является устранение указанных технических проблем путем создания компактного газоанализатора на основе электрохимических датчиков, имеющего длительный срок службы и высокую точность измерений.
Техническим результатом изобретения является компактный газоанализатор со системой климатической стабилизации, обеспечивающий постоянные температуру и влажность измеряемой среды в блоке с электрохимическими сенсорами в заданном диапазоне, что позволило обеспечить долговременную стабильность показателей и точность измерений.
Указанный технический результат достигается за счет того, что заявлен Газоанализатор для проведения мониторинга состояния объектов окружающей среды, имеющий сенсорный блок для обнаружения газа, содержащий: герметичный измерительный канал, газовый вход для ввода газа в измерительный канал, газовый выход для вывода газа из измерительного канала, насосный блок в измерительном канале, отличающийся тем, что газоанализатор представляет собой изолированный герметичный терморегулируемый нагревателем шкаф, внутри которого расположены: измерительная плата; сенсорный блок для обнаружения газа; блок питания, подключенный к измерительной плате; каналы забора воздуха подключенные через фильтры пыли к датчику твердых частиц и через CO2 датчик и систему разветвленных воздухопроводов к увлажнителю, внутри которого залита дистиллированная вода; причем, увлажнитель подключен воздушным каналом к сенсорному блоку для обнаружения газа, а электрохимические сенсоры установлены в блоке с радиатором охлаждения, к одной стороне которого подключены термоэлектрические модули Пельтье, с другой стороны модули Пельтье охлаждаются или нагреваются через теплопровод радиатором жидкостного охлаждения; при этом, внутри воздушного канала термоизолированного блока электрохимических сенсоров установлен датчик влажности, а на выходе из блока канала воздушного потока расположен датчик давления воздушной среды, за которым на канале воздушного потока установлен воздушный насос, выходной канал которого выведен за пределы шкафа; а сенсорный блок для обнаружения газа представляет собой термоизолированный блок электрохимических сенсоров, содержащий датчики, причем каждый из датчиков подключен через свою плату усилителя к измерительной плате.
Газоанализатор содержит подключенные последовательно датчики термоизолированного блока электрохимических сенсоров группы NO2, SO2 и Ox, которые подключены последовательно через фильтр блока электрохимических сенсоров после подключенных последовательно датчиков термоизолированного блока электрохимических сенсоров группы NO, CO, H2S.
Радиатор жидкостного охлаждения через замкнутую систему трубопроводов соединен одним концом через помпу к расширительному баку, а другим концом - к радиатору охлаждения жидкости, имеющего вентилятор охлаждения; при этом радиатор охлаждения жидкости другим концом соединен с расширительным баком.
Также заявлен способ работы газоанализатора, характеризующийся использованием заявленного газоанализатора, в котором с помощью встроенного в корпус шкафа контроллера блока управления климатом и нагревателя поддерживает плюсовую температуру воздуха внутри него, ориентируясь на датчик температуры, которым измеряют температуру внутри шкафа,; атмосферный воздух внешней контролируемой среды принудительно подается через два фильтра по двум воздушным трубкам к датчику твердых частиц и блоку СО2 датчика, соответственно, через вентилятор и насос; после СО2 датчика воздух по воздушному каналу направляют к термоизолированному блоку электрохимических сенсоров через увлажнитель при низкой влажности или минуя увлажнитель при повышенной влажности; для регулировки температуры блока электрохимических сенсоров используют управляющее воздействие на нагрев или охлаждение корпусов электрохимических сенсоров с помощью элементов Пельтье через смену полярности питания элементов Пельтье, и попутно охлаждают или нагревают их через теплопровод жидкостью, которая циркулирует по замкнутой системе охлаждения; данные со всех датчиков электрохимических сенсоров передают на измерительную плату.
Краткое описание чертежей
На Фиг.1 показана блок-схема газоанализатора.
На Фиг.2 показана функциональная схема работы газоанализатора.
На чертежах: 1 - шкаф с подогревом, 2 - пылевые фильтры, 3 - датчик СО2, 4 - увлажнитель, 5 - воздухопроводы, 6 - блок электрохимических сенсоров, 7 - датчики NO, CO, H2S, 8 - фильтр блока электрохимических сенсоров, 9 - датчики NO2, SO2, OX, 10 - воздушный канал, 11 - радиатор охлаждения, 12 - датчик влажности, 13 - модули Пельтье, 14 - теплопровод, 15 - радиатор жидкостного охлаждения, 16 - датчик давления, 17 - воздушный насос, 18 - радиатор охлаждения жидкости, 19 - вентилятор, 20 - расширительный бак, 21 - помпа, 22 пагода, 23 - датчик твердых частиц, 24 - измерительная плата, 25 - плата метеостанции, 26 - блок питания шкафа, 27 - общее реле, 28 - блок АЦП газовых сенсоров, 29 - блок управления влажностью воздуха, 30 - информационный блок, 31, 32, 33 - клапаны регулировки влажности, 34 - забор воздуха, 35 - блок управления климатом в шкафу, 36 - датчик температуры внутри шкафа, 37 - нагреватель шкафа, 38 - датчик температуры сенсоров.
Осуществление изобретения
Сущностью заявленного газоанализатора является то, что он имеет систему климатической стабилизации.
Питание в шкаф 1 (см. Фиг.1) поступает через блок питания 26 на измерительную плату 24.
Блок управления климатом 35 в шкафу 1 обеспечивает положительную температуру внутри шкафа 1 за счет датчика температуры 36 и нагревателя шкафа 37.
Забор воздуха 34 (см. схему работы системы на Фиг.2) идет через фильтры пыли 2 двумя каналами - на датчик твердых частиц 23 и через CO2 датчик 3 и систему разветвленных воздухопроводов 5 в увлажнитель 4, внутри которого залита дистиллированная вода.
Увлажненных воздух поступает в термоизолированный блок 6 электрохимических сенсоров, содержащий датчики 7, 9.
Каждый из датчиков 7, 9 подключен через свою плату усиления 27 к измерительной плате 24.
Датчики 9 (группа датчиков NO2, SO2, OX) подключены последовательно через фильтр 8 блока электрохимических сенсоров 6 после подключенных последовательно датчиков 7 (группа датчиков NO, CO, H2S).
Датчики 7, 9 установлены в блоке с адиатором охлаждения 11, к одной из сторон которого подключены термоэлектрические модули Пельтье (13), к другой стороне модулей Пельтье установлен радиатор жидкостного охлаждения 15 через теплопровод 14.
Радиатор жидкостного охлаждения 15 через замкнутую систему трубопроводов соединен одним концом через помпу 21 к расширительному баку 20, а другим концом - к радиатору охлаждения жидкости 18, имеющего вентиляторы охлаждения 19. При этом радиатор охлаждения жидкости 18 другим концом соединен с расширительным баком 20.
Внутри воздушного канала 10 термоизолированного блока 6 электрохимических сенсоров происходит измерение влажности воздуха посредством датчика влажности 12, а на выходе из блока 6 канала воздушного потока расположен датчик давления 16 воздушной среды. Подпитка воздуха из канала 10 осуществляется посредством воздушного насоса 17, выходной канал которого выведен за пределы шкафа 1.
Измерительная плата 24 содержит: микроконтроллер (МК), АЦП для 6 датчиков, RS485 на метеостанцию, RS485, UART C02/PM, батарею для датчика NO, блок питания на 3В, блок питания для внешних датчиков 5В и усилителей химических сенсоров, блок питания для насоса на 6В, дискретный выход управления нормально закрытым клапаном регулировки влажности, дискретный выход управления нормально открытыми клапанами регулировки влажности, дискретный выход управления включением реле 27 модулей Пельтье + включение помпы 21, I2C для датчика температуры давления влажности в в пагоде 22 (контроль и датчик влажности 12 измерения влажности в воздушном канале блока 6 химических сенсоров, терморезистор для измерения температуры 38 корпуса блока химических сенсоров 7, 9, выход управление вентиляторами 19 радиатора охлаждения жидкости 18, выход переключения полярности модулей Пельтье 13.
Это позволяет измерительной плате 24 полностью управлять работой шкафа 1 в автономном режиме.
Данные с датчиков 7, 9 поступают в блок АЦП газовых сенсоров 28 на измерительной плате 24 для дальнейшей обработки.
Для передачи данных по GSM используется плата информационная 25, которая подключена к измерительной плате 24.
Газоанализатор работает следующим образом.
Встроенный в корпус шкафа 1 контроллер блока управления климатом 35 посредством нагревателя 37 поддерживает плюсовую температуру воздуха внутри него, ориентируясь на датчик температуры 36.
Атмосферный воздух внешней контролируемой среды принудительно подается через фильтры 2 по отдельным воздушным трубкам к датчику твердых частиц 23 и блоку СО2 датчика 3 соответственно. Подача воздуха к датчику частиц 23 реализуется встроенным в него вентилятором, а к СО2 датчику 3 - насосом 17, расположенным в корпусе шкафа 1 прибора. Датчик твердых частиц 23 и СО2 датчик 3 передают соответствующие данные на измерительную плату 24.
После датчика твердых частиц 23 воздух выводится наружу корпуса шкафа 1 прибора.
После СО2 датчика 3 воздух без изменений проходит через нормально открытый воздушный клапан по трубкам 5 к увлажнителю 4. С выхода увлажнителя 4 воздух с повышенной влажностью поступает по трубке через нормально открытый воздушный клапан к термоизолированному блоку 6 электрохимических сенсоров, каждый из которых имеет свою плату усиления и преобразования сигналов для обеспечения их параметров, пригодных для дальнейшей обработки измерительной платой.
На выходе сенсоров 7, 9 в зависимости от текущей концентрации измеряемого газа изменяется электрический сигнал, анализируемый затем микроконтроллером.
Перед датчиками 9 (OX, SО2 и NО2) расположен фильтр 8 (например, CL2) для исключения его влияния на показания данных датчиков, поскольку у них имеется чувствительность к данному газу.
Датчик влажности 12 расположенный на выходе блока 6 электрохимических сенсоров, измеряет текущее значение влажности исследуемого воздуха и передает соответствующие данные на измерительную плату 24 в блок 29 управления влажностью воздуха с управляющим микроконтроллером. В случае превышения значения влажности заданной величины микроконтроллер подает управляющий сигнал на нормально закрытый клапан 32 регулировки влажности, и воздух подается к блоку 6 электрохимических сенсоров, минуя увлажнитель 4 за счет перекрытия клапанов 31, 33, тем самым его влажность уменьшается до заданной величины. Как только значение влажности снова снизится до нижней границы, микроконтроллер подает сигнал на закрытие клапана. Система регулирования влажности требуется, чтобы при регулировании температуры (нагрев - осушение воздуха, охлаждение - выпадение конденсата) влажность воздуха, подаваемая к сенсорам, не вышла за рабочий диапазон сенсоров.
Для регулировки температуры блока 6 электрохимических сенсоров используется сигнал с датчика температуры 38, расположенного внутри термоизолированного блока сенсоров 6. Микроконтроллер, анализируя данный сигнал, подает управляющее воздействие на нагрев или охлаждение корпусов датчиков 7, 9 с помощью элементов Пельтье 13 (через смену полярности питания элементов Пельтье осуществляется смена режима работы Пельтье на нагрев или охлаждение). Таким образом поддерживается температура внутри блока 6 в диапазоне от 15 до 25°C.
Во время охлаждения термоизолированного блока 6 электрохимических сенсоров горячая сторона элементов Пельтье 13 охлаждается жидкостью, которая циркулирует с помощью помпы 21 по трубкам и отводит тепло на радиатор охлаждения жидкости 18, расположенный снаружи корпуса шкафа 1 газоанализатора, дополнительно оснащенный вентилятором 19 для ускорения процесса охлаждения. Исследованный воздух с выхода блока 6 электрохимических сенсоров выводится по трубке принудительно наружу корпуса прибора с помощью насоса 17. Давление в трубке измеряется с помощью установленного в ней датчика давления 16 и контролируется управляющим микроконтроллером. В случае отклонения давления от заданного диапазона управляющий микроконтроллер подает соответствующий сигнал к насосу 17.
Система стабилизации температуры внутри шкафа 1 в диапазоне от 15 до 25°C нужна для исключения влияния уходов параметров газовых сенсоров при изменении температуры для обеспечения заданной точности измерения концентраций газов.
Корпус газоанализатора имеет термоизоляцию и подогрев для дополнительного нагрева сенсоров зимой и поддержания температуры в корпусе газоанализатора выше нуля - исключая замерзание воды в увлажнителе, а также обеспечения поддержания рабочего диапазона температур дополнительных CO2 датчика 3, датчика твердых частиц 23 и продления срока службы воздушного аспиратора.
Регуляция температуры осуществляется элементами Пельтье 13 прежде всего для охлаждения в летний период, но также и для подогрева в зимний, в помощь основному нагревателю в корпусе газоанализатора. Автоматическим переключением полярности элементов Пельтье 13 изменяется режим их работы - нагрев или охлаждение. Такое решение позволило более точно регулировать температуру электрохимических сенсоров 7, 9 и исследуемой среды, подаваемой к ним.
Совокупное применение всех описанных элементов газоанализатора позволяет создать достаточно компактную систему климатической стабилизации, поскольку весь прибор умещается в стальном ящике размером 800х700х200 мм.
В систему газоанализатора может быть добавлен фильтр хлора, т.к. некоторые датчики имеют повышенную перекрестную чувствительность к хлору, что позволяет избавиться от зависимости погрешности измерений соответствующих сенсоров от данной составляющей газовой смеси.
Система климатической стабилизации заявленного газоанализатора, обеспечивающая постоянные температуру и влажность измеряемой среды и модуля с электрохимическими сенсорами внутри (20±5 градусов, от 30 до 60% относительной влажности воздуха). Применение системы климатической стабилизации стало необходимым при использовании высокочувствительных электрохимических сенсоров 7, 9, что позволило обеспечить долговременную стабильность показателей и точность измерений. Погрешность измерений, которую удалось с применением данной схемы климатической стабилизации и электрохимических сенсоров 7, 9 находится в пределах нормативных документов Применение электрохимических сенсоров 7, 9 кратно упрощает процесс производства газоанализаторов и их обслуживание.
Внешнее питание газоанализатора должно осуществляться от однофазной сети 220В 50Гц.
Геолокация изделия определяется GPS координатами.
Предусмотрена возможность передачи всей собранной газоанализатором информации по следующим информационным каналам через информационный блок 30:
- GSM-сеть (Облачный сервис);
- RS485 (Modbus RTU) - опция;
- Lora 433 (на метеостанцию СОКОЛ-М1) - опция.
Основные технические и метрологические характеристики созданного газоанализатора приведены в таблице 1.
Газоанализатор прошел испытания по обеспечению измерения метрологических величин. Результаты исследования отражены в таблице 1.
Таблица 1. Технические характеристики заявленного газоанализатора.
Наименование параметра Значение
Отклонение частоты питающего напряжения для газоанализаторов с питанием от сети переменного тока, Гц от номинального значения 50 Гц ±0,5
Допускаемый угол наклона газоанализатора при его использовании в любом направлении, град, не более 20
Напряжение питания от сети переменного тока, В От 176 до 264
Потребляемая мощность, Вт, не более 200
Количество одновременно контролируемых веществ в атмосферном воздухе (измеряемых концентраций) От 1 до 6
Диапазон измерения концентраций, мг/м3:
CO (оксид углерода)
SO2 (диоксид серы)
NO (оксид азота)
NO2 (диоксид азота)
N2S (сероводород)
Частицы пыли (до 100 мкм)		 От 0 до 50,00
От 0 до 5,00
От 0 до 4,00
От 0 до 2,00
От 0 до 0,08
От 0 до 1000
Диапазон показаний концентраций, мг/м3:
CO (оксид углерода)
SO2 (диоксид серы)
NO (оксид азота)
NO2 (диоксид азота)
N2S (сероводород)
Частицы пыли (до 100 мкм)		 От 0 до 500,0
От 0 до 50,0
От 0 до 40,0
От 0 до 20,0
От 0 до 0,8
От 0 до 1000
Приведенная погрешность измерений*, %, не более 25
Относительная погрешность измерений**, %, не более 25
Разрешающая способность (предельная чувствительность) не более, мг/м3:
CO (оксид углерода)
SO2 (диоксид серы)
NO (оксид азота)		 0,3
0,005
0,006
Степень защиты корпуса IP 65
Интерфейсы связи GSM, RS-485
Габаритные размеры (не более) с учетом системы поддержания температуры датчиков для требуемой погрешности измерений, мм, не более Длина Ширина Высота
700 200 800
Масса, кг, не более 35

Claims (4)

1. Газоанализатор для проведения мониторинга состояния объектов окружающей среды, имеющий сенсорный блок для обнаружения газа, содержащий: герметичный измерительный канал, газовый вход для ввода газа в измерительный канал, газовый выход для вывода газа из измерительного канала, насосный блок в измерительном канале, отличающийся тем, что газоанализатор представляет собой изолированный герметичный терморегулируемый нагревателем шкаф, внутри которого расположены: измерительная плата; сенсорный блок для обнаружения газа; блок питания, подключенный к измерительной плате; каналы забора воздуха, подключенные через фильтры пыли к датчику твердых частиц и через CO2 датчик и систему разветвленных воздухопроводов к увлажнителю, внутри которого залита дистиллированная вода; причем увлажнитель подключен воздушным каналом к сенсорному блоку для обнаружения газа, а электрохимические сенсоры установлены в блоке с радиатором охлаждения, к одной стороне которого подключены термоэлектрические модули Пельтье, с другой стороны модули Пельтье охлаждаются или нагреваются через теплопровод радиатором жидкостного охлаждения; при этом внутри воздушного канала термоизолированного блока электрохимических сенсоров установлен датчик влажности, а на выходе из блока канала воздушного потока расположен датчик давления воздушной среды, за которым на канале воздушного потока установлен воздушный насос, выходной канал которого выведен за пределы шкафа; а сенсорный блок для обнаружения газа представляет собой термоизолированный блок электрохимических сенсоров, содержащий датчики, причем каждый из датчиков подключен через свою плату усилителя к измерительной плате.
2. Газоанализатор по п. 1, отличающийся тем, что содержит подключенные последовательно датчики термоизолированного блока электрохимических сенсоров группы NO2, SO2 и Ox, которые подключены последовательно через фильтр блока электрохимических сенсоров после подключенных последовательно датчиков термоизолированного блока электрохимических сенсоров группы NO, CO, H2S.
3. Газоанализатор по п. 1, отличающийся тем, что радиатор жидкостного охлаждения через замкнутую систему трубопроводов соединен одним концом через помпу с расширительным баком, а другим концом с радиатором охлаждения жидкости, имеющем вентилятор охлаждения; при этом радиатор охлаждения жидкости другим концом соединен с расширительным баком.
4. Способ работы газоанализатора, характеризующийся использованием заявленного газоанализатора, в котором с помощью встроенного в корпус шкафа контроллера блока управления климатом и нагревателя поддерживают плюсовую температуру воздуха внутри него, ориентируясь на датчик температуры, которым измеряют температуру внутри шкафа; атмосферный воздух внешней контролируемой среды принудительно подается через два фильтра по двум воздушным трубкам к датчику твердых частиц и блоку СО2 датчика соответственно через вентилятор и насос; после СО2 датчика воздух по воздушному каналу направляют к термоизолированному блоку электрохимических сенсоров через увлажнитель при низкой влажности или минуя увлажнитель при повышенной влажности; для регулировки температуры блока электрохимических сенсоров используют управляющее воздействие на нагрев или охлаждение корпусов электрохимических сенсоров с помощью элементов Пельтье через смену полярности питания элементов Пельтье и попутно охлаждают или нагревают их через теплопровод жидкостью, которая циркулирует по замкнутой системе охлаждения; данные со всех датчиков электрохимических сенсоров передают на измерительную плату.
RU2021104149A 2021-02-18 2021-02-18 Газоанализатор для проведения мониторинга состояния объектов окружающей среды и способ его работы RU2762858C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021104149A RU2762858C1 (ru) 2021-02-18 2021-02-18 Газоанализатор для проведения мониторинга состояния объектов окружающей среды и способ его работы

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021104149A RU2762858C1 (ru) 2021-02-18 2021-02-18 Газоанализатор для проведения мониторинга состояния объектов окружающей среды и способ его работы

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2762858C1 true RU2762858C1 (ru) 2021-12-23

Family

ID=80039146

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021104149A RU2762858C1 (ru) 2021-02-18 2021-02-18 Газоанализатор для проведения мониторинга состояния объектов окружающей среды и способ его работы

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2762858C1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115561185A (zh) * 2022-09-01 2023-01-03 中煤科工集团沈阳研究院有限公司 基于光谱吸收技术的多组分气体在线分析系统及分析方法
RU2813228C1 (ru) * 2023-07-31 2024-02-08 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" Многокомпонентный газоанализатор для климатических исследований

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2084886C1 (ru) * 1991-04-09 1997-07-20 Брукер-Заксония Аналютик ГмбХ Способ обнаружения определяемых веществ в окружающей среде, в частности обнаружения в окружающем воздухе газообразных отравляющих веществ, и устройство для его осуществления
RU2659141C2 (ru) * 2014-01-11 2018-06-28 Дрегер Сэйфти Аг Унд Ко. Кгаа Газоанализатор
RU2737723C2 (ru) * 2015-06-15 2020-12-02 Сентроник Гмбх Гезельшафт Фюр Оптише Мессюстеме Измерительное устройство для определения физических, химических, биологических свойств и/или состава окружающей среды, чувствительного приёмника как составной части измерительного устройства

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2084886C1 (ru) * 1991-04-09 1997-07-20 Брукер-Заксония Аналютик ГмбХ Способ обнаружения определяемых веществ в окружающей среде, в частности обнаружения в окружающем воздухе газообразных отравляющих веществ, и устройство для его осуществления
RU2659141C2 (ru) * 2014-01-11 2018-06-28 Дрегер Сэйфти Аг Унд Ко. Кгаа Газоанализатор
RU2737723C2 (ru) * 2015-06-15 2020-12-02 Сентроник Гмбх Гезельшафт Фюр Оптише Мессюстеме Измерительное устройство для определения физических, химических, биологических свойств и/или состава окружающей среды, чувствительного приёмника как составной части измерительного устройства

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115561185A (zh) * 2022-09-01 2023-01-03 中煤科工集团沈阳研究院有限公司 基于光谱吸收技术的多组分气体在线分析系统及分析方法
CN115561185B (zh) * 2022-09-01 2023-05-23 中煤科工集团沈阳研究院有限公司 基于光谱吸收技术的多组分气体在线分析系统及分析方法
WO2024045410A1 (zh) * 2022-09-01 2024-03-07 中煤科工集团沈阳研究院有限公司 基于光谱吸收技术的多组分气体在线分析系统及分析方法
RU2813228C1 (ru) * 2023-07-31 2024-02-08 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" Многокомпонентный газоанализатор для климатических исследований

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101162200A (zh) 用化学发光法进行氮氧化物分析的系统
RU2762858C1 (ru) Газоанализатор для проведения мониторинга состояния объектов окружающей среды и способ его работы
Polidori et al. Laboratory evaluation of low-cost air quality sensors
CN107271365A (zh) 一种原位在线测定氨逃逸的装置
CN216792012U (zh) 一种双通道多组分烟气排放在线监测系统
CN102778445B (zh) 一种标态干基智能分析仪和检测方法
CN108956529A (zh) 用于比对监测的便携式NH3、HCl分析系统
CN103149955B (zh) 一种用于积分腔光谱技术同位素分析的温度精确控制装置
CN203053852U (zh) LiSN型烟气排放连续监测系统
CN116499983A (zh) 一种基于激光法的天然气水含量和硫化氢测量系统及方法
Hochheiser Methods of measuring and monitoring atmospheric sulfur dioxide
KR100866642B1 (ko) 대기 중의 이산화탄소 농도 측정방법 및 측정용 카트리지
US20050189239A1 (en) Advanced dual sensor technology for a continuous emission monitoring system
RU2761936C1 (ru) Способ определения объемной доли водорода в газах и устройство его реализующее
US20180356337A1 (en) Refrigerant analyzer and a method of using the same
Higgins et al. Environmental sensor system for expanded capability of PEM fuel cell use in high air contaminant conditions
CN109781639B (zh) 同时检测环境空气中二氧化硫和二氧化氮的装置与方法
CN202794032U (zh) 一种标态干基智能分析仪
CN207096084U (zh) 一种原位在线测定氨逃逸的装置
RU2813228C1 (ru) Многокомпонентный газоанализатор для климатических исследований
CN111896591A (zh) 一种自校准气敏传感器装置及其校准方法和系统
Weijers et al. Performance evaluation of low-cost air quality sensors in the laboratory and in the field
CN205049513U (zh) 过程分析仪器
Bryan Instrumentation for an ambient air animal exposure project
CN117629924A (zh) 一种混合气体实时监测装置