SU1457574A1 - Оптический газоанализатор дл измерени N компонентов смеси - Google Patents

Abstract

Изобретение может быть использо . вано при проведении многокомпонентного анализа газовых сред. Цель - повышение точности и обеспечение ее посто нства в период между калибровками . Газоанализатор выполнен по схеме многоканального фильтрового фотометра и имеет дополнительный канал .в спектральной области, не содержащей полос поглощени  неизмер емых компонент , измер емый сигнал по которому сравниваетс  с ожидаемым, вычисленным на основе измеренных концентраций п компонент, и их разностташ сигнал используетс  дл  управлени  источником излучени  и блоком автоматической калибровки. Используемый алгоритм измерени  позвол ет проводить корректировку результатов измерени  по п+1 каналам с помощью поправок, измеренных дл  каждого канала во врем  калибровки, а также проводить калибровку только при условии превыше-, ни  погрешности измерений заданного класса точности. 1 ил. е «э

Description

Предлагаемое изобретение относитс  к технике аналитического приборостроени  и может быть использовано дл  контрол  чистот-ы окружающей среды , а также дл  анализа газов в химической , металлургической и других отрасл х промьгашенности.

Цель изобретени  - повышение точности и обеспечение ее посто нства в периоды между калибровками.

На чертеже показана структурна  схема устройства.

Устройство содержит излучатель 1 с источником 2 питани , согласующую оптику 3, газовую кювету 4, обтюратор 5, калибраторы 6, установленные с возможностью перемещени , интерференционные фильтры 7, установленные с возможностью перемещени , фотоприемник 8, схему 9 обработки сигнала, схему 10 сравнени , электронньш ключ 11, схему 12 управлени  источником питани , вычислительную схему 13, например , на основе микропроцессора, схему 14 автоматической калибровки.

Устройство работает следующим образом . .

Рабочий режим устройства начинаетс  процессом калибровки с помощью ка- либраторов 6. Газовую кювету 4 продувают азотом или нулевым газом, не содержащим компонентов с полосами поглощени  в рабочей спектральной области газоанализатора. В оптический

4

О1

СЛ

Bte

t

канал газоанализатора ввод т нулевой калибратор (герметичную камеру заполненную азотом или нулевым газом ) , с помощью которого устанавливают нуль газоанализатора. Затем в оптическом канале газоанализатора поочередно устанавливают калибраторы содержащие определенное количество измер емого компонента, по которым провер ют концентрированную чувствительность газоанализатора. При положительных результатах проверки в оптический канал газоанализатора снова ввод т нулевой калибратор и при поочередной установке в оптическом канале каждого .из, п+1 интерференционных фильтров 7 измер ют нулевые измерительные сигналы (нулевые попП IT

U А « и I

равки)дл  длин волн: и, , v, оп- которые после преобразовани  в схеме 9 .обработки сигнала поступают в оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) вычислительной схемы 13 и используютс  в дальнейшем при вычислении концентрации п компонентов смеси до последующей калибровки .

Если калибровку газоанализатора провод т впервые, в операти вно-запо

минайщее устройство вычислительной схемы поступает значение напр жени  питани  излучател  UQ , соответствующее этой первоначальной калибровке .

В процессе измерени  в газовую кювету 4 поступает измер ема  газова  смесь и при поочередной установке в оптическом канале каждого /из п+1 интерференционных фильтров 7 измер ютс  измерительные сигналы U,, и,. . . , и,, и,. Эти сигналы после преобразовани  в схеме 9 обработки сигнала поступают в вычислительную схему 3, в которой с учетом именлцих- с  в ОЗУ данных о значени х U, ,, UQ , on UQ, вычисл ютс  значени  концентрации п компонентов смеси и корректирующий сигнал по п+1-му каналу .

Концентрации п,компонентов смеси вычисл ютс  схемой 13 путем решени  системы п уравнений,, записанной с ог ласно закону Ламберта-Бера:

InUv InUo/ - 1 21 К

J

где 1 - пор дковый номер интерферен- ционного фильтра, i 1...п;

1) Г

J U: и

Of

пор дковый номер измер емого компонента смеси, j I...n; измерительный сигнал по i-му каналу; нулевой

o

К

1 J

5

0

сигнал по i-му каналу , измеренный во врем  последней калибровки; оптическа  длина газовой кюветы;

спектральный коэффициент поглощени  j-Toro компонента па i-той длине волны; концентраци  j-того измер емого компонента смеси. Дл  формировани  корректирующего сигнала по каналу вычисл етс  сигнал и, обусловленный поглощением в крыль х полос поглощени  измер емых компонентов смеси на п+1-ой длине волны, т.е. сигнал, ожидаемый по п+1-му каналу при данном составе С измер емой газовой смеси, наход щейс  в газовой кювете:

InU InU

h+i оп+1

n Г.К

30

5

0

Вычисленный ожидаемый по п+1-му каналу сигнал U, поступает из вычислительной схемы 13 на второй вход схемы 10 сравнени , на первый вход которой из схемы 9 поступает измерен- 1Шй по п+1-му каналу сигнал U, . Схема 10 сравнени  формирует разностный сигнал Ли,, который через электронный ключ 1I поступает на первый вход схемы 12 управлени , где он преобразуетс  в пропорциональный ему сигнал изменени  напр жени  питани 

и л

Сигнал AUj, с

вы0

5

излучател  UU

хода схемы 12 с управлени  поступает на вход источника 2 питани  и в вычислительную схему 13.

Поступив на вход источника 2 питани  ,- сигнал UUn,/, измен ет напр жение питани  излучател  1 и сигнал и„, становитс  равным сигналу U, , т.е. вли ние флуктуации, возникших во всех схемах газоанализатора, устран етс .

Одновременно, поступив в вычислиг- тельную схему, сигнал &UMJA складываетс  в ней с текущим значением напр жени  питани  излучател  11,, и сравниваетс  с предельно допустимым зла- чением напр жени  питани  излучател , внесенным в посто нно-запоминающее устройство вычислительной схемы во

Claims (1)

1. врем  ее отладки. Если вновь полученное значение напр жени  питани  излучател  не превосходит предельно допустимого , измерение продолжаетс . В противном случае на управл ющий вход электронного ключа 1, на вход схемы 12 управлени  и на вход схемы 14 автоматической калибровки 14 поспри этом в каждом из каналов из заданного класса точности. Формула изобретени  Оптический газоанализатор дп  измерени  п компонентов смеси, содержащий излучатель с источником питани , согласующую оптику, газовую кювету , обтюратор, установленные с возтупает сигнал UQ,, . В результате напр -i о можностью перемещени  п+1 интерференжение питани  излучател  измен етс  до величины Vg , имевшей место при первоначальной калибровке газоанали- затора, и процесс калибровки повтор етс .

   Устройство обеспечивает повьш1ение точности измерений за счет корректировки результатов измерений по п+1-м каналам с помощью поправок, измеренных дл  каждого из п+1-го каналов во врем  калибровки, позвол ет проводить автоматическую калибровку не по строгому , заранее установленному, регламенту , который не всегда устанавливает момент реальной необходимости ее проведени  и необоснованно мешает проведению измерений, а в момент, когда реальна  необходимость калибровки действительно обусловлена требованием сохранени  значени  необходимой точности измерений.

   Кроме того, устройство обеспечивает в определенных пределах уменьшение вли ни  на результаты измерений селективных потерь путем перераспределени  за счет управлени  излучением. источника возникающей погрешности по всем каналам измерени , не выход 

   ционных фильтров, причем полоса пропускани  каждого из п фильтров соответствует полосе поглощени  одного и;э п измер емых компонентов, фотоприем- 15 кик-,, соединенный со схемой обработки сигнала, вычислительную схему, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности и обеспечени  ее посто нства в период между калиб- 20 ровками, он дополнительно содержит схему сравнени , электронный ключ, схему управлени  источником питани , схему автоматической калибровки, причем первый вход схемы сравнени  соединен с выходом схемы обработки сигнала , второй вход соединен с вычислительной схемой, а выход через электронный ключ, управл емый вход которого соединен с вычислительной схемой, 30 соединен с входом схемы управлени  источником питани , второй вход которой соединен с вычислительной схемой , а выход - с источником питани , схема автоматической калибровки сое- динена с вычислительной схемой, а полоса пропускани  п+1-го фильтра соответствует области, в которой отсутствуют полосы поглощени  неизмер емых компонентов смеси. :

   25

   при этом в каждом из каналов из заданного класса точности. Формула изобретени  Оптический газоанализатор дп  измерени  п компонентов смеси, содержащий излучатель с источником питани , согласующую оптику, газовую кювету , обтюратор, установленные с возможностью перемещени  п+1 интерференi о можностью перемещени  п+1 интерференционных фильтров, причем полоса пропускани  каждого из п фильтров соответствует полосе поглощени  одного и;э п измер емых компонентов, фотоприем- 15 кик-,, соединенный со схемой обработки сигнала, вычислительную схему, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности и обеспечени  ее посто нства в период между калиб- 20 ровками, он дополнительно содержит схему сравнени , электронный ключ, схему управлени  источником питани , схему автоматической калибровки, причем первый вход схемы сравнени  соединен с выходом схемы обработки сигнала , второй вход соединен с вычислительной схемой, а выход через электронный ключ, управл емый вход которого соединен с вычислительной схемой, 0 соединен с входом схемы управлени  источником питани , второй вход которой соединен с вычислительной схемой , а выход - с источником питани , схема автоматической калибровки сое- динена с вычислительной схемой, а полоса пропускани  п+1-го фильтра соответствует области, в которой отсутствуют полосы поглощени  неизмер емых компонентов смеси. :

   5

   / 5