SU1160821A1 - Автоматический газоанализатор - Google Patents

Abstract

АВТОМАТИЧЕСКИЙ ГАЗОАНАЛИЗАТОР , содержащий оптически св занные источник излучени , обтюратор, газовую кювету и приемник излучени , герметичные газовые калибраторы, вьтолненные с возможностью периодического ввода в оптический канал газоанализатора , и схему обработки и регистрации сигнала, включающую предварительный усилитель, вход которого св зан с выходом приемника излучени , с выход - с первым входом схемы автоматической калибровки, второй вход которой св зан с выходом блока опорных сигналов калибровки, выходное устройство , св занное с выходом схемы автоматической калибровки, и схему отключени  газоанализатора, отличающийс  тем, что, с целью повьшени  точности калибровки за счет контрол  герметичности газовых калибраторов в услови х эксплуатации газоанализатора, схема обработки и регистрации сигнала дополнительно содержит блок опорных сигналовм ,выполненный с возможностью формировани  опорных сигналов U°°, отличанмцихс  от опорных сигналов калибровки и на величину &U, удовлетQ вор ющую соотношению U/U 5 гЗ, (Л где и - сигнал, определ ющий класс точности газоанализатора, и схему сравнени , при этом выход дополнительного блока опорных сигналов св зан с одним из входов схемы сравнени ,другой вход которой св зан с другим выходом схемы автоматической калибровки , а выход - со схемой отключени  газоанализатора.

Description

Изобретение относитс  к технике аналитического приборостроени  и может быть использовано дл  анализа газов в химической, металлургической и других отрасл х промьпштенности.

Известен оптический газоанализатор , в котором дл  калибровки шкалы прибора использованы два газовых калибратора , соединенные между собой

и с газонаполненным приемником излучени  (лучеприемником), которые позвол ют провести проверку правильности показаний газоанализатора (нахождение его в присвоенном классе точности , при любой градуировочной характеристике газоанализатора, а такж проконтролировать герметичность газонаполненного приемника излучени . 311 Основным недостатком газоанализатора  вл етс  отсутствие возможности контрол  герметичности самих газовых калибраторов. Наиболее близким по технической сущности  вл етс  автоматический газоанализатор , содержащий оптически св занные источник излучени , обтюра тор, газовую кювету и приемник излучени , герметичные газовые калибраторы , выполненные с возможностью периодического ввода в оптический канал газоанализатора, и схему обработки и регистрации сигнала, включаю щую предварительный усилитель, вход которого св зан с выходом приемника излучени ,, а выход - с первым входом схемы автоматической калибровки второй вход которой св зан с вькодом блока опорных сигналов калибровки , выходное устройство, св занное с выходом схемы автоматической калиб ровки, и схему отключени  газоанализатора . Основным недостатком известного устройства  вл етс  отсутствие контрол  герметичности газовых калибраторов , а также наличие подвижных электромеханических элементов в схе ме обработки сигнала. Цель изобретени  - повышение точности калибровки за счет контрол  герметичности газовых калибраторов в услови х эксплуатации газоанализа тора. Поставленна  цель достигаетс  тем, что автоматический газоанализатор , содержащий оптически св занныв источник излучени , обтюратор газовую кювету и приемник излучени  герметичные газовые калибраторы, вы полненные с -возможностью периодичес кого ввода в оптический канал газоанализатора , и схему обработки и ре гистрации сигнала, включающую предварительный усилитель, вход которой св зан с выходом приемника излучени а выход - с первым входом схемы автоматической калибровки, второй вхо которой св зан с выходом блока опор ных сигналов калибровки, выходное устройство, св занное с выходом схе мы автоматической калибровки, и схе му отключени  газоанализатора, схем обработки и регистрахщи сигнала дополнительно содержит блок опорных сигналов, выполненный с возможностью формировани  опорных сигналов U°, отличающихс  от опорных сигналов.калибровки и на величину ди, удовлетвор ющую соотношению AU/U 1:3, где U-f- сигнал, определ ющий класс ТОЧНОСТИ газоанализатора, и схему сравнени ; при этом выход дополнительного блока опорных сигналов св зан с одним из входов схемы сравнени , другой вход которой св зан с другим выходом схемы автоматической калибровки, а выход - со схемой отключени  газоанализатора. На фиг.1 представлена схема автоматического газоанализатора на i фиг.2 - поворотный круг с герметичными калибраторами (вид сверху), Автоматический газоанализатор содержит источник I излу 1ени , обтюратор 2 с интерференционными фильтрами , поворотный круг с калибраторами 3-5, газовJTO кювету 6, фокусирующую линзу 7, приемник 8 излучени . Калибраторы 3-5 представл ют собой оцтические абсорбционные герметичные камеры, периодически вводимые в оптический канал газоанализатора. Калибратор 3 нул  заполн етс  воздухом при сборке и служит в режиме рабочего измерени  дл  компенсации ослаблени  потока излучени  окошками газовых калибраторов. Газовые калибраторы 4 и 5 заполн ютс  эталонными газовыми смес ми, содержащими определенное количество анализируемого компонента , и предназначаетс  дл  полу чени  двух калибровочных отметок на шкале газоанализатора. Газовые калибраторы 4 и 5 не соединены между собой , так что разгерметизаци  одного из них не вли ет на правильность показаний другого. Дл  получени  двух калибровочных отметок оптические толщины газовых калибраторов 4 и 5 должны быть различными. Поэтому газовые калибраторы 4 и 5 должны иметь различные геометрические толщины или заполн ютс  газовыми смес ми, содержащими различное количество анализируемого компонента, Желательно оптическую толщину газовых калибраторов выбрать так, чтобы калибровочные отметки располагались на значительном (пор дка 1/2 шкалы) рассто нии друг от друга или на различных диапазонах . измерени , если газоанализатор имеет несколько диапазонов измерени . Автоматический газоанализатор со держит также схему обработки и реги рации сигнала, включаюп;ую предварительный усилитель 9, блок 10 опорны сигналов калибровки, схему И автом тической калибровки, выходное устройство 12, дополнительный блок 13 опорных сигналов, схему 14 сравнени и схему 15 отключени  газоанализато ра. Проверка правильности показаний газоанализатора с помощью газовых к либраторов и контроль их герметичности в услови х эксплуатации газо анализатора провод тс  следующим образом. После корректировки нул  газоанализатора с помощью калибратора нул  3 в оптический канал газоанализатора вводитс  газовый калибратор 4. Соответствующий ему сигнал калибровки и, поступает с предварительного усилител  9 в схему 11 авто матической -калибровки, где сравниваетс  с опорньм сигналом калибровки и,, поступившим из блока 10 опорных сигналов калибровки. В случае разбаланса (и, 5 и,° ) схема 11 автоматичес кой калибровки корректирует и подает откорректированный сигнал U в выход ное устройство 12 и в схему 14 сравнени . В схеме 14 сравнени  откорректированный сигнал и, сравниваетс  с опорным сигналом U дл  калибратора 4, поступившим из дополнительного блока 13 опорных сигналов, отличающегос  от опорного сигнала калибровки U,, на сигнал, соотношение которого с сигналом, определ ющим класс точности газоанализатора, не более 1:3. Опорный сигнал U,V AUf, (1) V°° где д и ° - сигнал, соотношение которого с сигналом, определ ющим класс точности raisoанализатора , не более 1:3. По сути сигналiи определ ет допустимый разбаланс опорного сигнала ка/хибровки Uj дл  калибратора 4, т.е погрешность, с которой может быть проведена калибровка. Так как,согласно ГОСТ 20220-74, соотношение погрешности поверочного cpeдdтв,a с основной погрешностью газоанализатора (классом точности)должно быть не более 1:3, то сигнал ди, выбираетс  таким, чтобы соотношение его с сигналом, определ ющим класс точности газоанализатора, было не более 1:3. Процесс автоматической калибровки вьтолнен правильно, если скорректированный сигнал калиброву ки и, соответствуют опорному сигна лу и, т.е. сигнал Uj не выходит из зоны допустимых дл  опорного сигнала и, значений и выполн етс  неравенство ( и и;-ди) u(ut и,+ ди) В случае, когда сигнал вьштел из эпоны допустимых дл  опорного сигнала значений в сторону больших значений, т,е. выполн етс  неравенство u,S( ди: ), (3) rj4e обозначени  аналогичны формуле (2), или в сторону меньших значений, т.е. выполн етс  неравенство -л) где обозначени  аналогичны формуле (2), в схему отключени  газоанализатора 13 поступает соответствукщий сигнал разбаланса, который отключает газоанализатор. Когда процесс автоматической калибровки по газовому калибратору 4 выполнен, и газоанализатор работоспособен, в оптический канал газоанализатора вводитс  газовый калибратор 5. Сигнал Uj от газового калибратора 5 не корректируетс  схемой 11 автоматической калибровки, а прохода1Т через схему автоматической калибровки в схему 14 сравнени , где он сравниваетс  с опорным сйгналом Ua , поступившим из дополнительного блока 13 опорНЕОх сигналов. Опорный сигнал иГ± ли 2 в где Uj - опорный сигнал калибровки дл  газового калибратора 5; дUjj - сигнал, соотношение которого с сигналом, определ ющим класс точности газоанализатора , не более 1:3Сигналы 4U| иди равны друг другу , если калибровочные отметки U и расположены на одном и том же иапазоне измерени . Если калиброgg вочные отметки U,. и U расположены на разных диапазонах измерени  газоанализатора или диапазонах, имеющих различные классы точности, сигналы ли. иди не равны друг другу. Если сигнал U оответствует опор ному сигналу , т.е. сигнал U не выходит из зоны допустимых дл  сигна ла значений и выполн етс  неравенство ( ли)и2( ди ) то градуировочна  характеристика газоанализатора не изменилась. Он нахо . дитс  в присвоенном ему классе точности , а газовые калибраторы герметичны В случае, когда сигнал U, вьппел из зоны допустимых дл  опорного сигнала и значений, в схему отключени  газоанализатора 15 поступает соответ ствующий сигнал разбаланса, который отключает газоанализатор. При этом, если сигнал U. вышел из зоны допусти мых дл  опорного сигнала значений в сторону больших значений и (Uf Ug + 4Up (7) где обозначени  аналогичны формуле (6), то нарушена герметичность газового калибратора 4, Если сигнал U вышел из зоны допустимьгх дл  опорного сигнала и значений в сторону меньших значений . и (Uf Ug -4 up, (8) где обозначени  аналогичны формуле (6)j то нарушена герметичность газового калибратора 5, Така  индикаци  негерметичности газовых калибраторов основана на том что разность показаний газовых калиб раторов при неизменной градуировочной характеристике газоанализатора должна оставатьс  посто нной. Если нарушена герметичность газового калибратора 4, то соответствующий ему сигнал кйлибровки U уменьшитс , а схема автоматической калибровки, пыта сь сохранить равенство сигнала калибровки и опорному сигналу кали ровки Uj, завысит выше требуемого коэффициент усилени  сигналов, что приведет к кажущемус  увеличению сигнала Ug от калибратора 3. Если при этом сигнал U- выйдет за зону допустимых значений его опорного сигнала U|согласно формуле (7), разгерметизаци  газового калибратора 4 стала значительной, пользоватьс  им нельз  (на табло газоанализатора зажигаетс  индикатор негерметичности газового калибратора 4). Если газовый калибратор 4 герметичен , процедура калибровки не внесет искажений в коэффициент усилени  сигналов , а следовательно, не внесет изменени  в сигнал U от газового калибратора 5. В этом случае сигнал и д может изменитьс  только в сторону меньших значений при нарушении герметичности самого газового калибратора 5. Если при этом сигнал U выйдет за зону допустимых значений его опорного сигнала U согласно формуле (8) , то разгерметизаци  газового калибратора 5 стала значительной, пользоватьс  им нельз  (на табло зажигаетс  индикатор негерметичности газового калибратора 5). Эффективность использовани  изобретени  заключаетс  в повышении точности калибровки, в обеспечении достоверности показаний газоанализатора , так как в нем осуществлен автоматический в услови х эксплуатации газоанализатора контроль герметичности несоединенных между собой газовых калибраторов, с помощью которых осуществл етс  систематический (с . любой заданной периодичностью) контроль правильности показаний газоанализатора в услови х эксплуатации без применени  поверочных газовых смесей в баллонах под давлением,что дополнительно уменьшает стоимость и повьшает технику безопасности проведени  поверочных работ.

:::

(CV

-г

nrr

r

12 .

11

LTU

HUD

/

./

Claims (1)

1. АВТОМАТИЧЕСКИЙ ГАЗОАНАЛИЗАТОР, содержащий оптически связанные источник излучения, обтюратор, газовую кювету и приемник излучения, герметичные газовые калибраторы, выполненные с возможностью периодического ввода в оптический канал газоанализатора, и схему обработки и регистрации сигнала, включающую предварительный усилитель, вход которого связан с выходом приемника излучения, с выход - с первым входом схемы автоматической калибровки, второй вход ко-