SU1603259A1 - Способ определени содержани кислорода в газовых смес х - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к люминесцентному анализу. Цель изобретени  - повышение точности измерений. В способе определени  содержани  кислорода в газовых смес х, основанном на динамическом тушении люминесценции органических красителей кислородом, включающем измерение интенсивности люминесценции чувствительного элемента, наход щегос  в измерительном кювете, в присутствии эталонного газа и анализируемой смеси, сквозь измерительную кювету пропускают свет, длина волны которого превышает длину волны, соответствующую максимуму в спектре свечени  красител . Регистрируют прошедший опорный сигнал и приравнивают его величину к величине сигнала, полученного при регистрации интенсивности люминесценции в присутствии эталонного газа. При измерении содержани  кислорода в анализируемой смеси чередуют пропускание сквозь измерительную кювету света с частотой 20-150 Гц, длина волны которого превышает длину волны, соответствующую максимуму спектра люминесценции красител  света с длиной волны, соответствующей спектру возбуждени  красител . Концентрацию кислорода определ ют по отношению опорного сигнала к сигналу, вызванному люминесценцией красител . 1 ил. 1 табл.

Description

Изобретение относитс  к люминесцентному анализу, а именно к способам определени  содержани  кислорода в газовых смес х, использующим метод динамического тушени  люминесцентцш органических красителей кислородом.

Целью изобретени   вл етс  повьше- ние точности определени  содержани  кислорода в потоке путем устранени  вли ни  изменени  во времени интенсивности источника излучени  (лампы накаливани ), изменени  интенсивности

люминесценции красител , а также пыпи и конденсированной влаги на прозрачность оптического канала.

На чертеже представлена функциональна  схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Устройство.состоит из источника 1 возбуждени  люминесценции, обтюрато-- ра 2 с закрепленными на нем оптичес- - кими фильтрами 3 и 4 и диафрагмой 5, приводимого во вращение двигателем 6, зеркала 7, измерительной кюветы 8 с

о о со to ел

аШоложенным -э ней чувствительным гшементом 9, оптического .фильтра 10, отоприемника 11, фотодиода 12, схемы 13 вьшаботки управл юнщх сйнхро- г импульсов, усилител  14, электронных ключей 15 и 16, схемы 17 формировани  опорного сигнала, схемы 18 формировани  рабочего сигнала, сумматора 19, схемы 20 делени  и анапого-щфрового JQ преобразовани  и схемы 21 индикации,

В способе имеетс , два этапа: калибровка и рабочий режим (непосредственное измерение концентрации кислорода).

На этапе калибровки через измери- 15 тельную кювету 8 пропускают эталонный газ. Между источником 1 возбунодони  и измерительной кюветой 8 устанавли- вают оптический фильтр 4, закрепленный на обтюраторе 2, который вьдел ет 20 свет возбуждени  люминесценции. Этот свет попадает на чувствительный элемент 9 и вызывает его люминесценцию, свет которой с помощью оптического фильтра 10 отдел етс , от возбуждающе- го и попадает на фотоприемник 11, преобразующий его в электрический сигналj который усиливаетс  усилителем 14 и через электронный ключ 16 попадает на схему 18 формировани  рабочего сиг-JO нала, к выходу которой через контрольную точку КТ2 подключаетс  изме- рительный прибор,. Таким образом регистрируетс  сигнал, пропорциональный интенсивности люминесценции чувстви- 35 тельного элемента в эталонном газе. Затем между источником 1 возбуждени  И измерительной кюветой 8 устанавливают оптический фильтр 3, закреплен-. ный на обтюраторе 2, который вьщел ет 40 свет, длина волны которого находитс  в области больше максимума спектра люминесценции красител  (но не более длинноволновой границы спектральной характеристики чувствительно.сти фото- 45 приемника), Зтот -свет проходит без . поглощени  через чувствительньй элемент 9 и оптический фильтр 10 и попадает на фотоприемнИк 11, который пре- . образует его в электрический сигнал, 50 усилив а емьй усилителем 14 и через электронный ключ 15 Попадающий на схему 17 формировани  опорного сигнала, выходу которой через контрольную -точку КТ1 подключаетс  измерительный 55 прибор. Величина этого сигнала с .помощью диафрагмы 5 устанавливаетс  - равной величине сигнала, полученного

при пропускании через измерительную кювету эталонного газа. Таким образом происходит установка величины опорного сигнала. На этом калибровка заканчиваетс .

На этапе рабочего режима свет от источника 1 возбуждени  последовательно с частотой 60 Гц с помощью обтюратора 2 через оптические фильтры 3 и 4 попадает на измерительную кювету 8,

Выбор нижней и верхней границ частоты модул ции света от источника излучени  был сделан исход  из следующих соображений. Нижн   граница была выбрана на основании того, что дл  чувствительных элементов люминесцентных анализаторов кислорода, исполь- зую1цих в качестве, подложки дл  нанесени  красителей пористые материалы (в конкретном случае силикагель), врем  изменени  интенсивности люминесценции при изменении концентрации кислорода в анализируемой смеси определ етс  временем диффузионньк процессов в пористом материале и составл ет около 0,05-0,1 с. Таким образом чтобы не вносить погрешностей при измерении концентрации кислорода необходимо , чтобы частота модул ции была не ниже (,05) 20 Гц, а- если с запасом, то 25 Гц.

Верхн   граница частоты модул ции 150 Гц выбрана исход  из того, что при более высоких частотах тело накала источника излучени  (в данном случае лампы накаливани ) вследствие ег тепловой инергщи не будет успевать измен ть интенсивность своего излучени .

Таким образом, частота чередовани света.от источника излучени  дл  получени  опорного и рабочего сигналов с целью устранени  вли ни  изменени  во времени интенсивности источника излучени  и интенсивности люминесценции красител  должна быть в пределах 25-150 Гц.

Свет, прошедпшй через оптический фильтр 3, проходит через чувствительный элемент 9 и оптический фильтр 10 без поглощени  и попадает на фотоприемник 11. Свет, прошедший через оптический фильтр 4, попада  на чувствительный элемент 9, вызывает его лю- минесценгщю. Свет люминесценции, отделенный от возбу чд ющего света оптическим фильтром 10, попадает также на фотоприемник 11. аким образом,

.на выходе фотоприе14ника 11 образует-- с  последовательность импульсов, амплитуда которых пропорциональна интенсивност м люминесценции чувствительного элемента 9 в эталонном газе и анализируемой смеси. Получаема  последовательность импульсол поступает на усилитель 14.

Дл  последующей обработ ки импульсов необходима их жестка  синхронизаци . С этой целью устанавливаетс 

несценции чувствительного элемента . в эталонном газе и анализируемой смеси.

Выражение дл  расчета концентраци

может быть записано р виде ,

г (1)

,j, „СО

Дл  получени  числител  выраже- 10 ни  (1) вводитс  сумматор 19 с регулируемым коэффициентом усилени . Выходной сигнал сумматора подаетс  на вход схемы 20 делени  и аналого-цифр вого преобразовани , а на другой :

зеркало 7, отражающее часть светового 15 вход - Up. Результат делени , соответствуюп1Ий концентрации кислорода в анализируемой смеси, преобразуетс  в цифровой код и подаетс  на схему 2 индикаисии, на дисплее которой высвечиваетс  значение концентрацией кисло рода..

потока от источника 1 излучени , регистрируемую фотодиодом 12, подключенным к схеме 13 выработки управл ющих синхроимпульсов. Синхроимпульсы подаютс  на электронные ключи 15 и 16 и на схемы 17 и 18 формировани  опорного и рабочего сигналов. В результате на выходе схем 17 и 18 по вл ютс  напр жени  Цд,, и Up, величины которьк пропорциональны интенсивност м люминесценции чувствительного элемента . в эталонном газе и анализируемой смеси.

Выражение дл  расчета концентрации

может быть записано р виде ,

г (1)

,j, „СО

Дл  получени  числител  выраже- ни  (1) вводитс  сумматор 19 с регулируемым коэффициентом усилени . Выходной сигнал сумматора подаетс  на вход схемы 20 делени  и аналого-цифро вого преобразовани , а на другой :

вход - Up. Результат делени , соот

ветствуюп1Ий концентрации кислорода в анализируемой смеси, преобразуетс  в цифровой код и подаетс  на схему 21 индикаисии, на дисплее которой высвечиваетс  значение концентрацией кислорода ..

Основные метрологические характеристики предлагаемого способа в сравнении с прототипом приведены в таблице .

Таким образом, использование предлагаемого способа позвол ет устранить вли ние изменени  во времени интенсивности источника излучени , интенсивности люминесценции красител , запыленности измерительной кюветы иконденсации влаги на ее стенках на результаты измерений и тем самым повысить точность измерени  содержани 

кислорода в газовых смес х. Это особенно важно дл  сиртем взрывопожаро- предупреждений, включение которых происходит при превышении определенного значени  содержани  кислорода в анализируемой смеси, что позвол ет повысить надежность их срабатывашш.

Claims (1)

1. Формула изобретени  45 Способ определени  содержани  кислорода в газовых смес х, основанный на динамическом тушении люминесценции органического красител  кислородом, включающий стадию калибровки, при 50 которой, в измерительную кювету ввод т эталонный газ, облучают кювету светом с длиной волны i,, отвечающей спектру поглощени  красител , регистрируют люминесценцию красител  на 55 длине волны соответствующей максимуму в спектре свечени  красител , и стадию измерений, при которой облучение светом с длиной волны Х, и регистрацию люминесценции красител  на

   провод т при введении в кювету анализируемого га.за, о т л и ч а rent и и с   тем, что, с целью повышени  точности определени  содержани  кислорода в потоке, на стадии калибровки кювету дополнительно облучают светом с, длиной волны ,- 7 Регист- рирутот при ЭТОМ опорный сигнал, измен   его величину посредством диафрагмы . Установленной перед кюветой, - уравнивают опорный сигнал с сигналом люминесценции красител  в присутствии

   /2

   --J

   Редактор А.Лежнина

   Составитель О.Баг.тиева

   Техред М.ХоданичКорректор Т.Палий

   Заказ 3380

   Тираж 513

   ВНИИПИ Государственного комитета по изобретени м и открыти м при ГКНТ СССР . .113035, Москва, Ж-35, Раушска  на б., д. 4/5

   Производственно-издательский комбинат Патент, г.У город, ул. Гагарина,101

   эталонного газа и фиксируют при этом диафрагму, а на стадии измерений чередуют облучение кюветы светом с Л | и TV с частотой 25-150 Гц, причем облучение светом с з провод т при зафиксированной при калибровке-диафрагме , регистрируют опорный сигнал в п рисутствии анализируемого газа и определ ют концентратщю кислорода по отношению опорного сигнала к сигналу люминecцe ции красител  в присутствии анализируемого газа.

   Подписное