SE440407B - Gasanalysator - Google Patents

Description

7907265-8 Härigenomxleder den ytterligare dämpning, som förorsakas av omgivningen i referensstrålningen, till en förstärknings- ändring, som kompenserar för omgivningens dämpning av mät- stràlen.

Det är fördelaktigt vid de mätområden, som normalt före- kommer vid C02-analysatorer, om dämpningen genom dämpningsski- van är av storleksordningen 8%.

Ett utföringsexempel av uppfinningen förklaras utför- ligare i det följande med hänvisning till bifogade ritningar.

Fig. 1 visar en gasanalysator enligt uppfinningen, del- vis som blockschema och delvis i snitt, och fig. 2 visar absorptionskurvan för infrarödstrålning- en avsatt mot CO-innehållet.

En motor 2, som är fäst vid stativplattan 1, roterar en hâlskiva 3 med en följd av hål 5 för klippning av mätstrå- len 7 och en följd hål 6 för klippning av referensstrålen 8 på sådant sätt, att strålarna 7 och 8 alternerar. Strålarna 7 och 8 utsändes av en infrarödljuskälla 9, och mätstrålen 7 går genom mätkammaren 10, medan referensstrâlen 8 går genom referenskammaren 11. Vid det visade utföringsexemplet skall analysatorn beskrivas såsom en C02-analysator. Genom mätkam- maren 10 ledes den gas, vars C02-innehåll mätes. I referens- kammaren 11 är innesluten en gas, från vilken C02 tages ut.

Ett filter 12 kvarlämnar av strålningen endast det våglängds- område, inom vilket C02 har den kraftigaste absorptionen. Se- dan mät- och referensstrålarna 7 och 8 i följd träffat detek- torn 14, följer en mörk period, som begagnas för att med den automatiska förstärkningsregleringen, som beskrives nedan, hålla skillnaden mellan mörkersignalen och den signal 8, som alstras av referenskammaren 11, konstant. Den av tre element sammansattasignalen(mätsignalen plus referenssignalen plus mörkersignalen), som sålunda bildas vid detektorn, går genom en förförstärkare 15 till en växelströmförstärkare 16, vars operationspunkt styres av en krets 22 för automatisk förstärk- ningsreglering.

För att göra de tre signalerna (mät-, referens- och mörkersignalen) identifierbara och inbördes särskiljbara har hålskivan 3 tre serier synkroniseringshål 4, genom vilka syn- 7907265-8 kroniserande ljuspulser överföres från en LED-enhet 16, vilka pulser mottages i ljusmottagaren och synkroniseringssignalsän- darenheten 18. Lägena för hålen 4 i skivan 3 är så valda, att signalen A sammanfaller med den mätsignal, som mottages av de- tektorn 14, signalen B med referenssignalen och signalen C med mörkersignalen. Med hjälp av dessa synkroniseringssigna- ler A, B och C regleras den synkroniserings- och mätskillnads- signalbildande enheten 20 av tidsstyrningsenheten 19. Enheten 20 har till uppgift att bilda analog- och skillnadssignalerna mellan de tre olika signalfaser, som kommer från enheten 16.

Först alstras däri en referensspänning genom mätning av skill- naden mellan referenssignalen och mörkersignalen. Denna spän- ningsskillnad övervakas av den automatiska förstärkningsreg- leringskretsen 22 för att hålla den vid ett på förhand bestämt värde. Reglerkretsen 22 styr växelströmförstärkaren 16 för hål- lande av den på förhand bestämda referensspänningen.

För det andra bildas i enheten 20 själva mätsignalen.

Denna signal erhålles såsom skillnaden mellan den signal, som mottages genom mätkammaren 10, och den signal, som mottages genom referenskammaren 11. Denna analoga skillnadssignal till- föres likströmsförstärkaren 23 och går därefter via lineari- serings- och mätkretsarna 24 till indikeringsinstrumentet 25, på vilket C02-innehållet kan avläsas. Lineariseringsprocessen sker i kretsen 24 och kompenserar för det icke-linjära för- hållandet mellan absorptionen och C02-innehållet i mätkamma- ren 10, fig. 2.

Den ovan beskrivna konstruktionsprincipen och arbets- sättet för analysatorn är kända. Det är oundvikligt, att mät- strålen 7 delvis går genom omgivningsgasen. Härigenom inför det icke-linjära förhållandet mellan absorption och CO2-inne- håll, fig. 2, den effekten, att ytterligare absorption föror- sakas av omgivningens CO-innehållvariationer, redan vid jäm- förelsevis låga koncentrationer, som i kurvans svagt lutande del är tillräckligt stora för att ge upphov till ett avsevärt fel i det innehåll, som är föremål för mätning.

Föreliggande uppfinning kompenserar i anmärkningsvärd mån för detta fel genom att framför referenskammaren 11 pla- ceras en dämpningsskiva 13, som inom det av filtret 12 valda _7,9Û7265-8 våglängdsområdet har tillräckligt stor dämpningsförmåga för att bringa den automatiska förstärkningsregleringskretsen 22 att förskjuta växelströmsförstärkarens 16 operationspunkt till den grunda delen av den i fig. 2 visade kurvan. Såsom framgår av fig. 2 är en lämplig absorption för dämpningsski- van vid en C02-analysator ungefär 8%. I detta fall är den yt- terligare dämpningen till följd av omgivningen tillräcklig även vid referensnivân för att en sådan ändring i förstärk- ningen skall erhållas, att denna ändring kompenserar för en avsevärd del av den dämpningsstörning, som mätstrålen under- kastas till följd av omgivningen.

Denna kompenserande effekt belyses nedan i exempel.

Vid de båda utförda försöken var omgivningens C02-innehåll först 0,0 och därefter 0,3 volymsprocent. Längden av ljus- strålens väg genom omgivningsluften var 4 mm och vägen i mät- kammaren 4 mm. Den analyserade gasen hade i båda fallen ett innehåll av C02 av 8 volymsprocent. 1. Utan dämpningsskiva Omgiv- Mätkam- Omgiv- Total Total Ekvi- Totalt ningsin- mar- nings- dämpning dämpning valent fel, nehâll, dämpning dämpning i refe- i mätkam- med C02-% % C02 renskam- maren C02-% maren 9,2 0 O 9,2 8 0 0,3 9,2 0,5 0,5 9,65 9,2 1,2 2. Med dämpningsskiva Dämpningsskivans absorption är 8%.

Omgiv- Mätkam- Omgiv- Dämp- Total Total Ekvi- Fel, ningsin- mar- nings- nings- dämp~ dämp- valent C02-% nehåll, dämp- dämp- skiva, % ning i ning i med % C02 ning ning refe- mätkam- C02-% rens- maren kamma- ren 9,2 0 8 8,0 9,2 8 0,3 9,2 0,5 8 8,46 9,65 8,2 0,2 Av det ovanstående framgår, att användandet av en dämp- ningsskiva 13 enligt uppfinningen innebär ett enkelt och bil- 7997265-8 ligt sätt att avsevärt förbättra analysatorns mätnoggrannhet genom åstadkommande av en referensnivåförskjutning, som för- flyttar analysatorns operationspunkt in i den svagt lutande delen av absorptionskurvan, varigenom effekten av den inkre- mentella dämpningen till följd av omgivningen ger en till- räcklig ändring i förstärkarens förstärkning för kompensa- tion i avsevärd mån för den inkrementella dämpningen av mät- strålen till följd av omgivningen.

Uppfinningen har ovan beskrivits med avseende på en C02-analysator men är tillämplig på alla typer av gasanalysa- torer. Uppfinningen har bl.a. prövats i en syrgasanalysator och har även där befunnits eliminera omgivningsstörningseffek- terna i anmärkningsvärd mån.

Claims (4)

7907265-8 PATENTKRAV

1. Gasanalysator, särskilt en C02-analysator, innefattande en mätkammare (10) för den gas, som skall undersökas, en referenskammare (ll), från vilken den gas som skall mätas tages ut, en ljuskälla (9) och en hålskiva (3), vilken klipper ljusstrålen (7, 8) så att strålen alternerande passerar genom mät- och referenskammaren, samt en automatisk förstärknings- reglering (22) som håller skillnaden mellan mörkersignalen och signalen från referenskammaren konstant, k ä n n e t e c k~ n a d av att i vägen för ljusstrålen (8), som går genom referenskammaren är anordnat ett dämpningselement (l3L vars dämpningsförmåga i det använda våglängdsområdet har utvalts för att förorsaka en förskjutning av förstärkningsreglerkret- sens (22, 16) operationspunkt på så sätt, att en linearise~ ringsförstärkare (24) är verksamt i det område, som motsvarar absorptionskurvans svagt lutande del.

2. C02-anlysator enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att dämpningselementets (13) dämpning är av storleksordningen 8%.

3. Gasanalysator enligt krav l eller 2, k ä n n e t e c k- n a d av att dämpningselementet (13) är anordnat mellan referenskammaren (ll) och hålskivan (3).

4. Gasanalysator enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d av att dämpningselementet utgöres av en dämpningsskiva (13), som är fäst vid referenskammarens (ll) yta. ~ W: