SU1200665A1

SU1200665A1 - Оптический газоанализатор

Info

Publication number: SU1200665A1
Application number: SU843780819A
Authority: SU
Inventors: Г.Н. Дульнев; И.К. Мешковский; А.В. Новиков; А.Д. Чернопольский
Original assignee: Ленинградский Институт Точной Механики И Оптики
Priority date: 1984-06-05
Filing date: 1984-06-05
Publication date: 1988-01-15

Abstract

1/ОПТИЧЕСКИЙ ГАЗОАНАЛИЗАТОР , содержапщй оптически св занные источник излучени , чувствительный элемент и регистрирующее устройство, содержащее приемник излучени , о тл и ч аю щ и и с тем, что, с целью увеличени ресурса работы и упрощени конструкции за счет обеспечени обратимости взаимодействи анализируеьюго газа с индикаторным. ;веществом, чувствительный элемент . выполнен в виде пористого стеклообразного тела с введенными в поры индикаторным веществом, причем размер пор пористого стеклообразного тела примерно на пор док величины меньше длины волны излучени источника и по крайней мере на пор док больше размера молекул анализируемого газа. 2 Оптический газоанализатор по п. ), отличающий с тем, что дл индикащш углекислого газа в поры стеклообразного тела в качестве индикатора введены фенолфталеин и сода. 3.Оптический газоанализатор по п., отли ч а ющи и с тем, что дп индикации паров аммиака в поры стеклообразного тела в /.лчестве индикатора введено вещество типа бромкреозолового пурпурового. 4.Оптический газоанализатор по п. I, отличающийс тем, что дл индикации паров воды в поры стеклообразного тела в качестве индикатора введена образующа гцдраты соль переходного металла.

Description

Изобретение относитс к гаэоаналитическому приборостроению и может быть использовано при разработке и изготовлении газоанализаторов и газосигнализаторов дл систем контрол окружанщей газовой среды, дл про№шшенной санитарии и дл исследовательских газоаналитических систем различного назначени

Целью изобретени вл етс увеличение ресурса работы и упрощение конструкции, что достигаетс за счет обеспечени обратимости взаимодейстВИЯ анализируемого газа с индикаторным элементом в чувствительном элеМенте .

На фиг,1 показана оптическа схем газоанализатора; на фиг,2 - условное изображение внутренней структуры чувствительного элемента

Газоанализатор на фиг,1 содержит источник излучени 1, светофильтры 2, чувствительный элемент 3 в виде пористого стеклообразного теЛа, регистрирующее устройство 4, пассивный фильтр 5 (в канале сравнени ).

На фиг, 2 изображены молекулы определ емого газа 6, поры 7 в стеклообразном теле 8, слой.индикаторного вещества 9,

Оптический газоанализатор может быть реализован следукщим образом (4иг,1)о В качестве источника излучени 1 примен етс лампа накаливани со светофильтрами 2, выдел ющими излучени с рабочими длинами волн. Может быть использован вместо этого источник излучени без свето шьтров например, светодиод или лазер, имеющий определенную спектральную характристику излучени . Рабочие длины волн завис т от спектральной характристики чувствительного элемента-3, который измен ет свои оптические свойства, например оптическую плотность или люминесценцию, при по влении или исчезновении в окружающей среде определ емого компонента газовой смеси. Регистрирующее устройство 4 содержит приемник излучени и измеритель электрических сигналов, в которые преобразуетс свет, пропущенный или переизлученный чувствительным элементом 3 Источник из . лучени , чувствительный элемент и регистрирующее устройство оптически св заны между собой. Дл устойчивой

работы регистрирующего устройства в схеме газоанализатора может быть предусмотрен канал dpaвнeни , работаю щий от того же источника 1, в соответствующем месте в канале сравнени установлен пассивный фильтр 5,

Чувствительный элемент 3 выполнен в виде пористого стеклообразного тела, В объеме стеклообразного тела 8 (фиг,2) создана система сообщающихс пор 7, на поверхности которых в отдельных участках имеютс частицы индикаторного вещества 9, которое специфично реагирует с молекулами определ емого газа 6,

Оптический газоанализатор работает следующим образом. При по влении в окружающей газовой среде определ емого компонента газовой смеси молекулы последнего диффундируют внутрь стеклообразного тела по системе сообщающихс порс Диффузи происходит благодар разности парциальных дав-. лений определ емого компонента газа вне и внутри чувствительного элемента , таким образом, здесь побудитель расхода газа не требуетс .

Молекулы газа адсорбируютс на поверхности участков индикаторного вещества и измен ют энергетическое состо ние и структуру молекул индикаторного вещества. При этом по вл ютс или исчезают полосы поглощени на спектральной характеристике чувствительного элемента.

Размер пор в стеклообразном теле должен быть примерно на пор док величины ниже, чем длина волны рабочего излучени источника, дл того чтобы обеспечивалась прозрачность чувствительного элемента, а с другой стороны, ра31мер пор должен быть достаточен, дл того чтобы молекулы анализируемого газа свободно диффундировали в объеме пор, это достигаетс , когда поры крупнее молекул газа примерно на пор док.

Свет от источника 1 (фиг,1), проход через чувствительный элемент 3, измен ет свою интенсивность в соответствующем участке спектра, что воспринимаетс приемником излучени регистрирующего устройства 4 и преобразуетс в соответствук ций этому изменению электрический сигнал

При уменьщении концентрации или исчезновении определ емого газа в окружающей атмосфере парциальное давление газа вне чувствительного элемента становитс меньше, чем внут ри (в объеме пор), и начинаетс обратна диффузи , сопровождаема де сорбцией молекул газа 6 с поверхности индикаторного вещества, которое при этом возвращаетс в свое исходное состо ние. Исходный спектр чувст вительного элемента восстанавливает- с и регистрирующее устройство 4 твыдает сигнал об уменьшении концентрации газа о и м е р 1. Дл индикации угле кислого газа насто щий оптический газоанализатор реализован следун цим образом. В качестве источника излуче ни примен етс лампа накаливани мовщостью 0,5 Вто Из спектра этой лампы с помощью светофильтра выдеп етс зелена область с максимумом пр пускани при 560 им Эта область спектра согласована со спектральной чувствительностью входного фотоприем1шка (СФ2-7) регнстрирзпощего устройства и со спектральной характеристикой чувствительного элемента, Чувствительный элемент выполнен из пористого натриево-боросиликатного стекла в виде пластины размером ммо В пластине создана монодисперсна система сообщающихс пор с максимумом распределени размеров при 7-8 нм, при таких размерах исходное стекло шрозрачно в зеленой области спектра, В исходное стекло введены микроколичества фенолфталеин и соды в качестве индикаторного ве ,щества. При этом стеклообразное пористое тело приобретает способность поглощать свет в зеленом участ ке спектра. Известно, что водно-спиртовый раствор фенофталеина и соды при пробулькивании ч,ерез него углекислого газа обесцвечиваетс , причем необратимо, В состо нии адсорбации в пористом стекле фенофталеин и сода начинает взаимодействовать с углекислым газом, продиффундировавшим в объем пор. При этом спектр поглощени стекла измен етс . Изменение спектра обратимо. Характеристика газоанализатора (зависимость выходного сигнала U от процентного содержани углекислого газа в воздухе ) линейна, обратима и воспроизводима Пример2, Дл инднкации паров аммиака в качестве источника примен лись те же источник-и приемник излучени . Чувствительный элемент выполнен так же, только в порах стеклообразного тела в качестве индикаторного вещества введен краситель типа бррмкрезолового пурпурового, & 1ходна характеристика газоанализатора обратима и воспроизводима. Примерз, Дл индикации паров воды в качестве источника излучени применен светодиод, излучающий с максимумом 670 им, В качестве приемника излучени .использован согласованный по спектральной характеристике со светодиодом фоторезистор ФРЗ-12, В порах стекла с приведенными выше характеристиками пористости имеетс хлорид кобальта в качестве индикаторного вещества. Выходна характеристика также обратима, воспро-изводима и линейна.

/

Claims

I. ОПТИЧЕСКИЙ ГАЗОАНАЛИЗАТОР, содержащий оптически связанные источник излучения, чувствительный элемент и регистрирующее устройство, содержащее приемник излучения, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения ресурса работы и упрощения конструкции за счет обеспечения обратимости взаимодействия анализируемого газа с индикаторным.

/веществом, чувствительный элемент ; выполнен в виде пористого стеклооб разного тела с введенными в поры индикаторным веществом, причем размер пор пористого стеклообразного тела примерно на порядок величины меньше длины волны излучения источника и пр крайней мере на порядок больше размера молекул анализируемого газа.
2. Оптический газоанализатор по

п.Г, отличающий ся тем, что для индикации углекислого газа в поры стеклообразного тела в качестве индикатора введены фенолфталеин и сода.
3. Оптический газоанализатор по -

п.1, о тли ч а ю щ и й с я тем, что для индикации паров аммиака в § поры стеклообразного тела в качестве индикатора введено вещество типа бромкреозолового пурпурового.
4. Оптический газоанализатор по п.1, отличающийся тем, что для индикации паров воды в поры стеклообразного тела в качестве индикатора введена образующая гидраты соль переходного металла.