SU1015277A1

SU1015277A1 - Exhaust gas analysis system

Info

Publication number: SU1015277A1
Application number: SU823434103A
Authority: SU
Inventors: Алексей Анисимович Кравченко; Валентин Арнальдович Фернандес; Владислав Филиппович Примиский; Анатолий Иванович Крещенский; Иосиф Владимирович Флейшман; Владимир Николаевич Сухарев
Original assignee: Киевское Научно-Производственное Объединение "Аналитприбор"
Priority date: 1982-05-21
Filing date: 1982-05-21
Publication date: 1983-04-30

Abstract

СИСТЕМА АНАЛИЗА ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ, содержаща пробоогборный зона и соединенный с ним линией транспоргировани блрк фильграции и очисгки, газоанализаторы с датчиками соеаиненные с соответствующими блоками пробопоцготовки в измерительных каналах, стойку калибровочных газов, поасоеаийенную своими выходами к блокам пробоподготовки , регулируемые усилители, соеаиненные с выходами газоанализаторов, к крторым подключены регистрирующие приборы. отличающа с тем, что, с целью расширени функциональных воз Можностей за счет использовани газоанализаторов с нелинейными передагачны- ми характеристиками, в И каналах измере НИН, в которых установлены гаэоанализаторы с нелинейными датчиками, между регулируемыми усилител ми и регистрирующими приборами установлены Коммутаторы , выходы регулируемых усилителей. соединены с коммутаторами непосрецст-. венно и параллельно через функциональные преобразователи, выходы коммутаторов соединены дополнительно с кормив. рующими усилител ми, в1( каналах измерени , в которых усгановлены газоанализаторы с линейными аат чйками, выходы регулируемых усйлите е1 5 поаклю Чены дополнительно к нормирующим усилител м , выходы нормирующих усилителей всех (И-f 1 ) каналов измерени в каждом измерительном канале соединены с блоками управлени , которые соединены с регулируемыми усилител ми и кой калибровочных газов, а в каналах с нелинейными датчиками Также соецвиены с коммутаторами.SYSTEM OF ANALYSIS OF EXHAUST Gas to the second the recording devices are connected. characterized by the fact that, in order to expand functional capabilities through the use of gas analyzers with nonlinear transmission characteristics, switches are installed in the NIN channels, in which are installed gas analyzers with nonlinear sensors, between the adjustable amplifiers and recording devices, the outputs of the adjustable amplifiers are installed . connected to the switches non-proprietary. In parallel and in parallel through functional converters, the outputs of the switches are additionally connected to the feed. with amplifiers, B1 (measurement channels in which gas analyzers with linear aathells are installed, outputs are adjustable, add e1 5 after Cheny in addition to normalizing amplifiers, outputs of normalizing amplifiers of all (And f 1) measurement channels in each measuring channel are connected to the blocks controls that are connected to adjustable amplifiers and coaxial calibration gases, and in channels with nonlinear sensors, also connect with switches.

Description

Изобрегение огносигс к аналигичео1ЮЙ технике и преанаэначено цл измерен ки сосгава выхлопных faaoB, например, автомобильных двигателей, и может использоватьс на автомобильных и моторо строительных заводах, крупных авгхвсоэ йствах , а также различными органами (гидрометеослужбы, госавтоинспекаии и т.д.), контролирующими состо ние воздушной среды. Известна газоаналитическа система,, содержаща пробоотборный зонд и соединенный с ним линией транспортироваки блок фильтрации и очистки, газоанализаторы на СО, .CQ., iVQjj и углеводороды , соединенные с соотвётсгвующими бло ками пробоподготовки в измерительных каналах и через блоки обработки информации с регистрирующими приборами, с тойку калибровочных газов, подсоед инен ную своими выходами к блокам пробопоцотовки TI Недостатком известной газоаналитичесКой системы вл етс невозможность применени газоанализаторов с нелинейнь1мй передаточными характеристиками. Наиболее близким техническим решени ем к предлагаемому вл етс система анализа выхлопных газов, содержаща пробоотборный зонд и соединенный с ним линией Транспортировани блок фильтраци и очистки, газоанализаторы с аагчиквми, соединенные с соответствующими блоками пробоподготовки в измерительных ка: налах, стойку калибровочных газов, 1Одсо единенную своими выходами к блокам пробоподготовки, регулируемые усилители соединенные с выходами газоанализаторо к Которым подключены регистрирующие приборы . Существенным недостатком этой систе мы вл етс невозможность применени газоанализаторов с нелинейными передаточными характеристиками, что в рчде случаев необходимо. Например, при изменении концентрации СО, dO т. в диапазоне 0-10%, 0-15%, первичные измеритель ные преобразователи имеют существенную нелинейную характеристику, и получение нормируемого выходного сигнала дл удобства стыков с различными регистрирующими приборами (самописцами, вольтретрами, ЦВМ и т.д.) становитс невозможным. Известна газоаналитичес- ка система не позвол ет также производить измерени в расширенных шкалах с несколькими поддиапазонами измерени , что приводит к неудобству визуального считьюани информации и к погрешности измерени . Цель изобретени - расширение функциональных возможностей за счет использовани газоанализаторов с нелинейными передаточными характеристиками и разбиением шкал газоанализаторов на под. диапазоны. Указанна цель достигаетс тем, что в системе анализа выхлопных газов, содер жашей пробоотборный зонд и соединенный с ним линией транспортировани блок фильтрации и очистки, газоанализаторы с датчиками, соединенные с соответствующими блоками пробопоаготовки в измерительных каналах:, стойку калибровочных газов, подсоединенную своим ивыходам и к блокам пробопоаготовки, регулируемые усилители, соединенные с выходами газоанализаторов , к которым подключены регистрирующие приборы, в И каналах измерени , в Которых установлены газоанализаторы с нелинейными датчиками, между регулируемыми усилител ми и регисгри- рующими приборами установлены коммута-. торы, выходы регулируемых усилителей соединены с коммутаторами непосредственно и параллельно через функционалшые преобразователи, выходы коммутаторов соецинены дополнительно с нормирующими усилител ми, в 1с каналах измерени , в которых ytтaнoвлeны газоанализаторы с линейными датчиками, выходы регулируемых усилителей подключены цополнигельно к нормирзпошим усилител м , выхрцы нормирующих усилителей всех (П +1() каналов измерени в каждом измерительном канале соединены с блоками управлени , которые соединены с регулируемыми усилител ми и стойКс Калиб1Х)вочных газов, а в каналах с нелинейными датчиками также соединены с коммутаторами. На чертеже представлена блок-схема системы анализа выхлопных газов. Система содержит помещенный в выхлопную трубу 1 пробоотборный зонд 2, соединенный с ним линией транспортировани блок 3 фильтрации и очистки, к вЬосоду которого подсоединена стойка 4 калибровочных газов. Далее газовый тракт раздел етс Я на (и+11) каналов измерени , В И каналах после блоков 5 пробоподготовки установлены газоанализаторы 6 с нелинейными датчиками. К выходу газоанализаторов подсоединены регулируемые усилители 7, соединенные с коммутаторами 8 непосредственно и параллельно через функциональные йре обраэователи 9. На выхоце коммугаго ров 8 уст ановлены регистрирующие приборы 1О и нормирующие усилигели 11, выхоаы которых соединены с блоками 12 управлени . Выхоаы блоков 12 управлени поцсоецинены к вхоцу регулируемых усилителей 7, коммутаторам. 8 и,стойке 4. . В It каналах также установлены блоKB 13 пробопоцготовки, газоанализаторы 14 с линейными аатчиками, на выходе которых установлены регулируемые усилители 15, соединенные с регисгрируюшими приборами 16 и нормирующими усилител ми 17. Установленные на выходе нормирующих усилителей 17 блоки управлени своими выходами поцсоецйнены к входам регулируемых усилителей 1 и к стойке 4. В этом режиме по команде с блоков и 18 управлени подаетс в блоки 5 и 1 пробоподготовки чистый азот, после чего в блоках 12 и 18 управлени и каждом измерительном канале выходной сигнал нормирующих усилителей 11 и 17 сравниваетс с опорным напр жением, равны йупю, и в зависимости от результата сравнени блоки 12 и 18 управлени вы дают в регулируемых усилигели 7 и 15 такую компенсирующую добавку, чтобы н выходах нормирующих усилителей устано вились нулевые знааени выходных сигна По окончанию режима калибровки нул производитс режим калибровки конца шкалы измерительных каналов. В этом режиме по. очереди в соответствующий блок пробоподготовки, по команде с блоков 12 и 18 управлени из стойки калибровочных газов подаютс KOHUSSHTрацйи , соответствующие концу щкал газо анализаторов 6 и 14, после чего в той же последовательности в блоках 12 и 1 управлени в каждом измерительном канале выходной сигнал нормирующих усилителей 11 и 17 сравниваетс с опорным напр жением, соответствующим концу шкал газоанализаторов, и, в зависи мости от результата сравнени , блоки 1 и 18 управлени выдают в регулируемые усилители 7 15 управл кидий сигнал, котор ый соответственно измен ет его коэффициент передачи таким образом, чтобы на выходах нормирующих усилителей 11 и 17 установились значени , со ответствук цие концу шкалы. По окончанию режим1а калибровки кал измерительных каналов прюизводитс режим анализа. В этом режиме из выхлопной трубы 1 пробоотборный зонд 2 отбирает газовую пробу в блоки 3 фильтрации и очистки, гае производитс очисг- , ка и фильтраци пробы. Через блоки 5 и 13 пробоподготовли, где удал етс влага и происходит стабилизаци давлени и расхода, анализируемый газ поступает на газоанализаторы 6 и 14. На выходах п газоанализаторов 6 возникает электрический сигнал, св занный с концентрацией анализируемого компонента с соответствующей нелинейной математи шской зависимостью -и на выходе К газоанализаторов 14 - пропорциональной зависимостью. С выходов г1азоанализагоров 6 и 14 электрический сигналпоступает на входы регулируемых усилителей 7 и 15. Регулируемые усилители в режиме анализа осуществл ют ступенчатую регулировку коэффициентов передачи по командам управлени , призсоа щим с соответствующего блока управлени . Таким образом, если происходит зашкаливание выходного сигнала нормирующих усилителей, с соответствующих блоков управлени поступает управл ющий сигнал, который переключает измерительный канал на более грубую щкалу измерени . Коммутаторы 8 в канале с нелинейными преобразовател ми предназначены ал подключени функциональных преобразователей 9 в каналы измерени на нелинейных щ калах. Выходные сигналы регулируемых усилителей 7, которые наход тс в измерительных каналах с нелинейными газоана лизатораМи, поступают на регистрирующие приборы 10 и нормирующие усилители-11 через коммутаторы 8, если измерение концентрации выхлопных гг13ов происходит на линейных щкалах и через функциональные преобразователи 9, если измерение производитс на нелинейных щкалах. I Функциональные преобразователи 9 представл ют собой кусочнолинейные аппроксиматоры функций, настроенные в каждом канале измерени на зеркальное отображение передаточной характеристики газоанализатора. При настройке функционального п образовател на зеркальноеотображение передаточной характеристики газоанализатора, передаточна характеристика всего, канала измерени будет линейной, С еаданной точностью ап5lOThe image is ognosigs for analytical technology and is pre-assigned for measuring the exhaust faoB, for example, automobile engines, and can be used in automobile and engine-building factories, as well as by various authorities (hydrometeorological service, state inspection, etc.) air environment. A gas analysis system is known that contains a sampling probe and a filtration and purification unit connected to it by the transport line, CO, .Q.C., iVQjj gas analyzers and hydrocarbons connected to the corresponding sample preparation units in the measuring channels and through the information processing units with recording instruments, This calibration gas is connected to the sampling units TI by its outputs. A disadvantage of the known gas analysis system is the impossibility of using gas analyzers with nonlinear sensors. eredatochnymi characteristics. The closest technical solution to the present invention is an exhaust gas analysis system comprising a sampling probe and a Filtration and Purification unit connected to it by a Transportation line, gas analyzers with pressure sensors connected to the corresponding sample preparation units in measuring cells: a rack of calibration gases that is unified by its own outputs to the sample preparation units, adjustable amplifiers connected to the gas analyzer outputs to which the recording devices are connected. A significant drawback of this system is the impossibility of using gas analyzers with nonlinear transfer characteristics, which is necessary in many cases. For example, when changing the concentration of CO, dO t. In the range of 0-10%, 0-15%, primary measuring transducers have a significant nonlinear characteristic, and receiving a normalized output signal for convenience of the joints with various recording devices (recorders, voltmeters, digital computers and etc.) becomes impossible. The known gas analysis system also does not allow measurements in extended scales with several measurement subbands, which leads to the inconvenience of visual computation of information and measurement error. The purpose of the invention is to expand the functionality by using gas analyzers with nonlinear transfer characteristics and dividing the scales of gas analyzers into a sub. ranges. This goal is achieved by the fact that in the exhaust gas analysis system, the contained sampling probe and the filtration and cleaning unit connected to it by the transportation line, gas analyzers with sensors connected to the corresponding sampling units in the measuring channels: a rack of calibration gases connected to its outputs and to sampling units, adjustable amplifiers connected to the outputs of gas analyzers, to which the recording devices are connected, in the measurement channels, in which the gas analysis is installed tori with nonlinear sensors between adjustable amplifiers and regisgri- ruyuschimi commutation devices installed. tori, outputs of adjustable amplifiers are connected to switches directly and in parallel through functional converters, outputs of switches are connected with additional amplifiers, in 1c measurement channels, in which gas analyzers with linear sensors are connected, outputs of adjustable amplifiers are connected with one of the same diagrams and one of the same ones. all (P +1 () measurement channels in each measurement channel are connected to control units, which are connected to adjustable amplifiers l mi and stable CalibiX) emitted gases, and in channels with nonlinear sensors they are also connected to switches. The drawing shows a block diagram of an exhaust gas analysis system. The system contains a sampling probe 2 placed in the exhaust pipe 1, a filtering and cleaning unit 3 connected to it by a transport line, to whose bridge a rack 4 of calibration gases is connected. Next, the gas path is divided into I (and + 11) measurement channels, B and I channels, after the sample preparation units 5, gas analyzers 6 with nonlinear sensors are installed. Adjustable amplifiers 7 are connected to the output of gas analyzers, which are connected to switches 8 directly and in parallel through function drivers 9. Recording devices 1O and normalizing amplifiers 11 are installed at the output of the com- migors 8, the outputs 12 are connected to control units 12. The outputs of the control units 12 are connected to the entrance of the adjustable amplifiers 7, the switches. 8 and, rack 4.. The It channels also installed block 13 sampling stations, gas analyzers 14 with linear sensors, the output of which is equipped with adjustable amplifiers 15, connected to recording equipment 16 and normalizing amplifiers 17. Installed at the output of normalizing amplifiers 17, their output control modules are assigned to the inputs of adjustable amplifiers 1 and to rack 4. In this mode, on command from the blocks and 18 controls, pure nitrogen is supplied to blocks 5 and 1 of the sample preparation, and then in blocks 12 and 18 of the control and each measuring channel the output The signal of the normalizing amplifiers 11 and 17 is compared with the reference voltage, equal to yupu, and depending on the comparison result, the control blocks 12 and 18 give adjustable amplifiers 7 and 15 such a compensating additive so that the outputs of the normalizing amplifiers are set to zero values of the output signal At the end of the zero calibration mode, the calibration of the end of the scale of the measuring channels is performed. In this mode by. the queues to the corresponding sample preparation unit, on command from the control units 12 and 18, are supplied from the rack of calibration gases the KOHUSSHTratsy, corresponding to the end of the gas analyzers 6 and 14, and then in the same sequence in the blocks 12 and 1 of the control in each measuring channel the output signal of the normalizing amplifiers 11 and 17 is compared with the reference voltage corresponding to the end of the scales of the gas analyzers, and, depending on the result of the comparison, the control units 1 and 18 output to the adjustable amplifiers 7 15 the control signal, which responsibly changes its transmission coefficient so that the outputs of the normalizing amplifiers 11 and 17 are set to the values corresponding to the end of the scale. At the end of the calibration mode 1a of the cal data of measuring channels, the analysis mode is produced. In this mode, from the exhaust pipe 1, the sampling probe 2 takes a gas sample into the filtering and cleaning units 3, and the sample is cleaned and filtered. Samples were prepared through blocks 5 and 13, where moisture is removed and pressure and flow are stabilized, the analyzed gas is fed to gas analyzers 6 and 14. At the outputs of gas analyzers 6, an electrical signal is generated associated with the concentration of the analyzed component with a corresponding non-linear mathematics dependence and at the output To the gas analyzers 14 - proportional dependence. From the outputs of gas analyzers 6 and 14, an electrical signal is supplied to the inputs of adjustable amplifiers 7 and 15. In the analysis mode, adjustable amplifiers perform stepwise adjustment of the transmission coefficients by control commands, which are connected to the corresponding control unit. Thus, if the output signal of the normalizing amplifiers goes off-scale, a control signal is received from the corresponding control blocks, which switches the measuring channel to a rougher scale. Switches 8 in a channel with non-linear converters are intended to connect functional converters 9 to measurement channels on non-linear channels. The output signals of adjustable amplifiers 7, which are located in measuring channels with nonlinear gas analyzers, are fed to recording devices 10 and normalizing amplifiers-11 through switches 8, if the measurement of exhaust concentration occurs on the linear chambers and through functional converters 9, if the measurement is made on nonlinear clicks. I Functional transducers 9 are piece-line approximators of functions configured in each measurement channel to mirror the transfer characteristic of a gas analyzer. When adjusting the functional n generator to the mirror image of the transfer characteristic of the gas analyzer, the transfer characteristic of the whole measuring channel will be linear, With a specific accuracy of ap5lO

проксимации перецагочна харак ерисги .ка газоанализатора разбивавге на равно мерные участки и на каждом таком участке крива аппроксимируетс пр молинейным участком передаточной функции функционального преобразовател .proximizing the percutaneous character of the gas analyzer, dividing it into equal dimensional areas, and in each such area the curve is approximated by a straight line section of the transfer function of the functional converter.

Регистраци показаний производитс {эегисгрирующими приборами 10 и 16, и дл удобства стыковки с самописцами и ЦВМ на выход коммутаторов 8 в каналах измерени с нелинейными датчиками подключены нормирующие усилители 11 с гальванической разв зкой и с токовымThe readings are recorded {by extinguishing devices 10 and 16, and for convenience of docking with recorders and digital computers, the output normalization amplifiers 11 with galvanic isolation and current are connected to the output of the commutators 8 in the measurement channels with nonlinear sensors.

77б77b

Ййкодом, а в каналах измерени с линейными датчиками они подключены-на выход регулируемых усилителей 15.Yikod, and in the measurement channels with linear sensors, they are connected to the output of adjustable amplifiers 15.

Предлагаемое изобретение позволило рачительно расширить ф гнкционалЬные возможности газоаналитической системы анализа выхлопных газов автомобильных двигателей за счет более гибкой структуры каналов измерени , поэвол юших примен ть различные измерители с нелинейными передаточными характеристиками и производить измерение на многошкальной шкале измерени .The present invention has allowed to rationally expand the functional capabilities of the gas analytical system for analyzing the exhaust gases of automobile engines due to the more flexible structure of the measurement channels, which allowed us to use various meters with nonlinear transmission characteristics and to measure on a multi-scale measurement scale.

Claims

EXHAUST GAS ANALYSIS SYSTEM, containing a downstream probe and a filtration and purification unit connected to it by a transportation line, gas analyzers with sensors connected to the corresponding sample preparation units in the measuring channels, a calibration gas rack connected to its sample outputs to sample preparation units, adjustable amplifiers, connected to the outputs of gas analyzers to which recording devices are connected, characterized in that, in order to expand the functionality by using of zoanalyzers with nonlinear transfer characteristics, in the P measurement channels in which gas analyzers with nonlinear sensors are installed, switches are installed between the adjustable amplifiers and recording devices, the outputs of the adjustable amplifiers are connected directly to the switches and in parallel through functional converters, the outputs of the switches are additionally connected to the normalizing amplifiers , in to the measurement channels in which gas analyzers with linear sensors are installed, the outputs are adjustable amplifiers ^ are connected in addition to the normalizing amplifiers, the outputs of the normalizing amplifiers of all (AND + 1 <) measuring channels in each measuring channel are connected to control units that are connected to adjustable amplifiers and a calibration gas rack, and in channels with non-linear sensors, they are also connected to switches .

ZT ^ TO'TiS ⁶ >