SU1035483A1 - Газоанализатор - Google Patents

Abstract

1. ГАЗОАНАЛИЗАТОР, содержащий расположенные последовательно по ходу пуча источник инфракрасного иэ пучени , измеритепьную кювету, рабочую и сравнительную пучеприемные камеры с установленными в них термочувствитепьными элементами, рабочий и сра&нвтепыалй измерительные каналы, включающие рабочий и сравнительный мосты переменного тока с включёнными в них термочувствительными элементами, последовательно соединенные усилитель ВЫСО- кой частоты, синхронный детектор высокой частоты, избирательный усилитель в синхронный детектор низкой частоты, суммирующее устройство и регистрирующий прибор, отличающийс  тем, что, с целью повышени  температурной стабильности показаний гаэоанапизатора, он дополнительно содержит фильтр посто нной составл ющей эпектри еского сиг нала с двум  выходами, вход которого св зан с выходом синхронного детектора высокой частоты сравкитепьшго ипи рабочего канала, а першлй выход - с входом суммирующего устройства. 2. Газоанализатор по п. 1, о т п вчдющийс  тем, что, с иелью повышени  температурной стабйпьносги коэффициента преобразовавв  гаэоашп затора , он содержит допопнитепьное суммирующее устройство и устройство умножени , при этом второй выход фильтра посто нной составл ющей эпектричесхого сигнала св зан через суммирующее yci ройство с устройством умножени , соединенным с регистрирующим прибором. &д СП 00 СО

Description

I1 Изобретение относитс  к оптическим абсорбционным гаэоанапизаторам и может быть использовано дп  контрол  газо вого состава окружающей среоы, а также дп  контрол  газовых и парогазовых сме сей в химической, нефтехимической, метаппургической и других отрасл х промыш пенности.. Известен газоанализатор, содержащий источник излучени , рабочую камеру, пучеприемник , в рабочей и сравнитепьной камерах которого установлены термосопротивпени , включенные в схему измерительного моста переменного тока, причем сравнительна  пучеприемна  камера  вл етс  одновременно компенсационной{ 1 Недостаток этого газоанапизатора-ухо нул  при изменении температуры окружающей среды,., Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  газо анализатор, содержащий распопоженные последовательно по ходу пуча источник инфракрасного излучени , измерительную кювету, рабочую и сравнительную пучепри емные камеры с установпенныкйи в них термочувствительными элементами, рабочий и сравнитепьный измеритепьные каналы , включающие рабочий и сравнитель ный мосты переменного тока с включенными в них те{л4очувствйтепьиыми &пементами , последоватепьно соединенные усилитель высокой частоты, синхронный детектор высокой частоты, избирательный усилитель и синхронный детектор низкой частоты, суммирующее устройство и регистрирующий прибор 2 j. Однако при работе газоанализатора при температуре, оттиной от середины его температурного диапазона, по вл вт с  погрешность анализа, св занна  с тем пературным дрейфом нуп  газоанализатора и температурным изменением его коэффициента преобразовани  коннентраиии измер емого газа ши пара в эпектрический сигнал. Эта погрешность расте с увепиче.нием разности между темпера турой окружающей среды и температурой баланса. Цепь изобретени  - повышение температурной стабипьности показаний и коэффициента преобра овани  газоанализатора ., Поставленна  цепь достигаетс  тем, что газоанализатор, содержащий расположенные последоватепьно по ходу луча источник инфракрасного излучени , измерительную ккчвету, рабочую и сравнитель 3 ную лучеприемные камеры с устамовле ными в них термочувстЕ;ительными элементами , рабочий и сравнитепьный измерительные каналы, включающие рабочий и сравнительный мосты переменного тока с включенными в них термочувствительными элементами, последовательно соединенные з илИтель высокой частоты, синхронный детектор высокой частоты, избирательный усилитель и синхронный детектор низкой частоты, суммирующее устройство и регистрирующий прибор, дополнительно содержит фильтр посто нной составл ющей электрического сигнала с двум  выходами, вход которого св зан с выходом синхронного детектора высокой частоты сравнительного или рабочего канала , а первый выход - с входом суммирующего устройства, . Кроме того, он содержит дополнительное суммирующее устройство и устройство умножени , при этом второй выход фильтра посто нной составтиющей электрического сигнала св зан через суммирующее устройство с устройством умножени , соединенным с регистрирующим прибором. На чертеже представлена схема устройства . Газоанализатор содержит источник 1 |инфракрасного (ИК) излучени  с отражателем 2, источник 3 тока накала излу чате л , электронный ключ 4, прерыватощий ток накала источника, измерительную кювету 5, рабочую лучеприемную камеру 6 и сравнительную лучеприемную камеру 7. Рабоча  6 и сравнительна  7 лучеприемные .камеры заполнены измер емым газом или паром. В рабочей 6 и сравнительной 7 лучеприемных камерах установлены термочувствительные элементы (например металлические нити, темпосопротивлени  и др.) 8 и 9, которые со стабильными сопротивлени ми {например, из манганина) 10-15 образуют схемы рабочего и сравнительного мостов, питаемых от генератора 16 пр моугольных импульсов, частота которого равна, например, 1 кГц. Рабочий мост состоит из термочувствительного элемента 8 и стабильных сопротивлений 10-12, а сравнительный - из термочувствительного элемента 9 и стабильных сопротивлений 13-15. Дл  осуществлени  модул ции ИК-потоа частота генератора 16 пр моугольгых импульсов делитс  z помощью делиел  17 частоты, формирующего пр моугольные импульсы низкой частоты (например 0,5 Гц), которые управл ют электронным кшочом 4, прерывающим ток вакапа источника 1 ИК-излучени , шггак дегос  от источника 3 тока накапа.

Выход рабочего моста подключаетс  к входу усилител  18 высокой частоты, усиливает сигнал разбаланса рабочего моста. Синхронный детектор 19 высокой частоты, источником сигналов синхронизации которого  вл етс  генера тор 16 пр моуго 1ьных импульсов, выпр мл ет усиленный сигнал разбаланса рабочего моста, при этом в выпр мленном сигнале присутствует низкочастотна 

огибающа , частота которой равна частоте модул ции ИК-потока. Выделенный сиихронным детектором 19 высокой частоты сигнал низкой частоты (например 0,5 Гц усиливаетс  избирательным усилителем 20 (0,5 + 0,05 Гц) низкой частоты и выпр мл етс  синхронным детектором 21 низкой частоты, источником сигналов синхронизации которого  вл етс  делитель 17 частоты.

Выход сравнительного моста -подключаетс  к входу усилител  22 высокой частоты, который усиливает сигнал разбаланса сравнительного моста. Синхро№ный детектор 23 высокой частоты, ис .точником сигналов синхронизации которого  вл етс  генератор 16 пр моугольных импульсов, выпр мл ет усиленный сигнал разбаланса сравнительного моста, при этом в выпр мленном сигнале присутствует низкочастотна  огибающа  частс-та которой равна частоте модул ции ИКпотока . Выделенный синхронным детектором 23 высокой частоты сигнал низкой частоты (например 0,5 Гц) усиливаетс  избирательным усилителем 24 (0,5+

0,05 Гц) низкой частоты и выпр мл етс  синхронным детектором 25 низкой частоты , источником сигналов синхронизации которого  вл етс  делитель 17 частоты.

Рабочий сигнал с выхода синхронного детектора 21 низкой частоты поступает на первый вход суммирующего устройства 26, на второй вход которого поступает сравнительный сигнал с выхода синхронного детектора 25 низкой частоты. В суммирующем устройстве 26 осуществл етс  вычитание рабочего и сравнительного сигналов. Далее усиленна  разность рабочего и сравнительного сигналов с выхода суммирующего у стройства 26 посту пает на первый вход устрюйства 27 умножени , а оттуда на регистрирующий ипи показывающий прибор 28.

Потенциометр 29 служит дл  ре гулировки усилени  сравнительного сигнала и точной установки кул  газоанализатора, а потенциометр 30 предназначен дл  регулировки его чувствительности.

При несоответствии температуры окру жающей среды температуре баланса сравнительного или рабочего моста -на частоте питани  (1кГц) на их выходах возникают сигналы разбаланса, пропорциональгные изменению температуры окружающей среды по отношению к температуре баланса . На выходе фильтра 31 посто нной составл ющей электрического сигнала, вход которого св зан с выходом синхронного детектора 23 или 19 высокой частоты формируетс  сигнал, пропорциональны и изменению температуры окружающей среды, при этом термочувствительные элементы 9 или 8 выполн ют функции термометров сопротивлени .

Компенсаци  температурного дрейфа нул  газоанализатора осуществл етс  с помощью потенциометра 32, подающего напр жение компенсации с первого выхода фильтра 31 посто нной составл ющей электрического сигнала на третий вход суммирующего устройства 26.

Устройство 27 умножени  предназначено дл  компенсации (коррекции) теМ пературных изменений коэффициента преобразовани  концентрации измер емого газа или пара в электрический сигнал газоанализатора. При этом корректирук щее напр жение, пропорциональное изменению температуры окружающей среды, поступает на второй вход устройства 27 -умножени  с выхода суммирующего устройства 33, на первый вход которого поступает опорное напр жение от источника . 34 опорных напр жений, а на второй вход поступает напр жение, nponof циональное изменению температуры окру жающей среды, от фильтра 31 посто нной составл ющей электрического сигнала. Опорное напр жение устанавливаетс  с помощью потенциометра 35, а компен саци  (коррекци ) температурных измене :НИй коэффициента преобразовани  концентрации измер емого газа или пара в электрический сигнал газоанализатора осу ществл етс  с помощью потенциометра 3

Газоанализатор работаег следующим образом.

Модулированный (0,5 Гц) ИК-поток от источника 1 с помощью отражател  2 направл етс  в измерительную кювету 5, а оттуда поступает в рабочую 6 и сра&нитепьную 7 пучеприемные камеры. При этом навыходе ра(5очего и сравнитетшного мостов при утствует низкочастотный (0,5 Гц) сигнап, вызванный модул цией сопротивпетш термочувствительных элементов 8 и 9 иэ-за модул ции температуры газа в рабочей 6 и сравнительной 7 пучеприемвых камерах. Сигналы разбаланса рабочего и .сравнительного мостов усиливаютс  усилител ми 18 и 22 вь1сокой частоты, выпр мл ютс  сиихрошшми детекторами 19 и 23 высокой частоты, при этом в выпр мленных, рабочем и сравнительных сигналах выде п етс . низкочастотна  огибающа , частота которой равна частоте (0,5Ги) модул ции ИК-потока.Далее низкочастотные (0,5 Ги).-сигналы рабочего и сравнительного мостов усиливаютс  избирательными усилител ми 20и 24 (O,5iO,05 Гц) низкой частоты и выпр мл ютс  синхронными детекторами 21и 25.низкой частоты. При отсутствии в пробе измер емого газа или пара электрический сигнал на вы ходе газоанализатора, равный усиленной разности сравнительного и рабочего электрических сигналов отсутствует. Этого добиваютс  с помощью потенциометра 29, устанавлива  сравнительный электрический сигнал равным рабочему. При Hamiчии в пробе измер емого газа или пара ИК поток, поступающий в рабочую лучеприемную камеру 6, уменьшаетс  за счет поглощени  в измеритепввой кювете 5 части ИК-потока измер емым газом ипи паром, .что приводит к уменьшению рабоче го сигнала и к по влению сигнала на выходе газоанализатора. При этом происходит уменьшение и сравнительного сигнала . Например, если рабоча  6 и сравнительна  7 лучеприемные камеры заполнены 100% СО, а их. глубина равна 3 мм то уменьшение сравнительного сигнала не превышает 15% от величины умвньгшенй  рабочего сигнала и падает с ростом глубины рабочей лучеприемной камеры 6, котора  шпрает роль фильтровой камеры дл  сравнительной лучецриемной камеры 7t Если концентраци  измер емого газа илн пара равна верхнему пределу шкалы газоанализатора, то на выходе анализатора по вл етс  максимальньгй сигнал, кото рый устанавливаетс  равным верхнему пределу шкалы регистрирующего прибора 28 с помощью потешшом ;тра 30. Бапансвровка сравнительного и рабочего мостов на частоте шстанк  {1кГа) осущестэп етс  с помощью сопротивлений 13 и Ю при температуре, соответствующей середине температурного диапазоне работы газоанализатора, при этом усиление усилителей 22 и 18 высокой частоты выбираетс  таким, чтобы при температуре , соответствующей верхней и нижней границам температурного диапазона газоанализатора, сигна 1Ы с вцхода сравнительного и рабочего мостов не искажались усилител ми 22 и 18 высокой частоты. При работе газоанализатора в середине его температурного диапазона на выходах фильтра 31 посто нной составл ющей электрического сигнала отсутствует сигнал, св занный с изменением температуры окружающей среды, а на третий вход суммирующего устройства 26 и вто рой вход суммирующего устройства 33 поступают сигналы,равные нулю. При этом на второй вход устройства 27 умножени  поступает сигнал, равный, например, 1В, который формируетс  с помощью источника 34опорного напр жени , потенциометра 35и суммирующего устройства 33. Тогда установка нул  шкалыгазоанализатора осуществл етс  с помощью потенциометра 29, а установка верхнего предела его шкаль - с помощью потенциометра 30. Возможна регулировка чувствительности газоанализатора с помощью потенциометра 35. Одновременно на выходе фильтра 31 посто нной составл ющей электрического сигнала по вл етс  сигнал, абсолютна  величина которого растет с ростом разности между температурой окружающей среды и температурой баланса. При этом компенсаци  температурного дрейфа нул  газоанализатора осуществл етс  с помощью потенциометра 32, подающего напр жение ксжшенсации с первого выхода фильтра 31 посто нной составл ющей электрического сигнала на третий вход суммирующего устройства 26, а компенсаци  температурного изменени  коэффициента преобразовани  концентрации измер емого газа или пара в электрический сигнал осуществл етс  с помощью пс тешшометра 36, подающего компенсируощее напр жение с второго выхода фильтра 31 посто нной составл ющей электрического с 1Гнала на второй вход суммирующего устройства 33, а с его выхода - на второй «ход устройства 27 умножени . При этом сигнал по второму входу устройства 27 умножени  мен етс  таким об/jpasoMi чтобы скомпевсиррвать темпера-:турные взьоэвенв  KO944 raietiTa преобpaapBaHBfljKOHueBTpeimB {Измер емого газа

.епн пара в эпёктрвческий сигнал газоанализатора .

Испопьзованве предпагаемого газо|ана1Вд аторв уменьшает температурную погрешвость в 8-10 раз и доводит до

typoBBa 1% на IGPC, а также уменьшает врем  щюгрева. Предлагаемый газо-

анализатор обладает высхжоВ взбвратвпь ностью стабильностью показаввй при загр з «(а1И рабочей камеры, так как сравнительный сигнал компевсврует вэменени  рабочего сигнала, св занные с напичием в пробе газов впв паров, ал ;юших поносы поггющевв , частично сошшдающие с полосой поглотевв  BaMepaeMO го газа или пара, в загр звевв м рабочей камеры..

Claims (2)

1. ГАЗОАНАЛИЗАТОР, содержащий расположенные последовательно по ходу луча источник инфракрасного излучения, измерительную кювету, рабочую и сравнительную пучеприемные камеры с установленными в них термочувствительными элементами, рабочий и сравнительный измерительные каналы, включающие рабочий и сравнительный мосты переменного тока с включенными в них термочувствительными элементами, последовательно соединенные усилитель высо—— кой частоты, синхронный детектор высо кой частоты, избирательный усилитель и синхронный детектор низкой частоты,' суммирующее устройство и регистрирующий прибор, отличающийся тем, что, с целью повышения температурной стабильности показаний газоанализатора, он дополнительно содержит фильтр постоянной составляющей электрического сигнала с двумя выходами, вход которого связан с выходом _синхронного детектора высокой частоты сравнительного или рабочего канала, а первый выход - с входом суммирующего устройства.

2. Газоанализатор по π. 1, о т и ичающийся тем, что, с цепью повышения температурной стабильности _й коэффициента преобразования газоанапи- 9 затора, он содержит дополнительное суммирующее устройство и устройство умножения, при этом второй выход фильтра постоянной составляющей электричесхого сигнала связан через суммирующее устройство с устройством умножения, соединенным с регистрирующим прибором.

L а» 1035483 >