SU368497A1

SU368497A1 - OPTICAL-ACOUSTIC GAS ANALYZER

Info

Publication number: SU368497A1
Application number: SU1623688A
Authority: SU
Inventors: П. И. Бреслер витель
Original assignee: Специальное конструкторское бюро Аналитического приборостроени СССР
Priority date: 1971-02-08
Filing date: 1971-02-08
Publication date: 1973-01-26

Description

1one

Изобретение относитс к области аналитического Приборостроени .The invention relates to the field of analytical Instrument making.

Известны оптико-акустические газоанализаторы , В которых анализируема газова смесь поступает в камеру Оптико-акустического приемника инфракрасной радиации через пористые фильтры, -практически -не пропускающие акустических колебаний. Содержание нзжного компонента в смеси определ етс -по величине сигнала, формируемого оптико-акустическим приемником под действием направл емого в €го лучеприемную камеру модулированного потока инфракрасной радиации. Хот такой газоанализатор вл етс в принципе однолучевым с непосредственным измерением сигнала приемника и при отсутствии балластного сигнала, соответствующего нулевой концентрации определ емого компонента, имеет устойчивую нулевую точку шкалы, его показани существенно завис т от тепловых параметров анализируемой смеси, т. е. от состава и свойств ее неопредел емых компонентов .Optical-acoustic gas analyzers are known. In which the gas mixture is analyzed, it enters the chamber of an optical-acoustic receiver of infrared radiation through porous filters, which are practically non-transmissive of acoustic oscillations. The content of the primary component in the mixture is determined by the magnitude of the signal generated by the opto-acoustic receiver under the action of the modulated flux of infrared radiation guided into a receiving cell. Although such a gas analyzer is, in principle, a single beam with direct measurement of the receiver signal and, in the absence of a ballast signal corresponding to a zero concentration of the component being detected, has a stable zero point on the scale, its readings substantially depend on the thermal parameters of the analyzed mixture, i.e. properties of its indefinable components.

Целью изобретени вл етс повышение точности и избирательности анализа. Дл этого газоанализатор снабжен термофоном, помещенным в камеру оптико-акустического пр-иемника предпочтительно вне зоны лучеприемной камеры, в которую попадает IHOTOK инфракрасной радиации.The aim of the invention is to improve the accuracy and selectivity of the analysis. For this, the gas analyzer is provided with a thermophone placed in the chamber of the opto-acoustic receiver, preferably outside the area of the receiving chamber, into which the infrared radiation of IHOTOK falls.

В том случае когда поток инфракрасной радиации , поступающий в камеру приемника, .модулируетс с частотой /, а термофон развивает акустический сигнал частотой /г, микрофон оптико-акустического приемника выдает суммарный сигнал, содержащий составл ющие обеих частот. После усилени суммарного сигнала он может быть разделен с помощью известных устройств на составл ющиеIn the case when the flux of infrared radiation entering the receiver's chamber is modulated with a frequency I and the thermophone develops an acoustic signal with a frequency / g, the microphone of the optical-acoustic receiver produces a total signal containing the components of both frequencies. After amplification of the sum signal, it can be divided into components using known devices.

с частотой fi и /2. Затем в схеме сравнени вычисл ют отношение а-.мплитуд обеих составл ющих (проще всего это выполн етс после выпр млени и фильтрации сигналов). Так как и сигнал от оптико-акустическогоwith frequency fi and / 2. Then, in the comparison circuit, the ratio of the a-to-amplitudes of both components is calculated (the easiest way to do this is after straightening and filtering the signals). So is the signal from the opto-acoustic

приемника и сигнал термофона завис т от тепловых параметров анализируемой смеси по близким законам, то подбирают такие частоты /1 и /2, что при измерении отношени обоих сигналов вли ние тепловых параметровthe receiver and the thermophone signal depend on the thermal parameters of the analyzed mixture according to similar laws, then frequencies such as 1 and / 2 are selected that, when measuring the ratio of both signals, the influence of thermal parameters

анализируемой смеси на показани газоанализатора в значительной . устран етс и, кроме того, сигналы по частоте раздел ютс без затруднений.The analyzed mixture for gas analyzer readings is significant. eliminated and, in addition, the signals in frequency are separated without difficulty.

В том случае когда питание источника инфракрасной радиации и термофона осуществл етс от одного генератора, частично .или полностью компенснрзетс вли ние изменени накала источника инфракрасной радиации на показани газоанализатора. Так как в предлагаемом газоанализаторе измер етс отношение двух сигналов, -показани газоанализатора практически не завис т от чувствительности микрофона и коэффициента усилени усилите л Я:.In the case when the power of the infrared radiation source and the thermophone is supplied from a single generator, the influence of the change in the heat of the infrared radiation source on the gas analyzer is partially compensated or fully compensated. Since in the proposed gas analyzer the ratio of two signals is measured, the readings of the gas analyzer are practically independent of the sensitivity of the microphone and the gain of the amplification.

Балластный сигнал, соответствующий нулевой концентрации определ емого комнонента, может быть устранен или сведен к минимуму любым .известным снособом.The ballast signal corresponding to the zero concentration of the component being determined can be eliminated or minimized by any known means.

На чертеже показан предлагаемый газоанализатор , содержащий источник иифракрасной радиации 1, синхронный электродвигатель 2, обтюратор 3, фильтровую камеру 4, лучеприемную камеру 5 олтико-акустического лриемника , ИСТОЧНИК титани (генератор) €, микрофон 7, блок согласовани 5, блок согласовани 9, термофон 10, измеритель // отнощени выпр мленных сигналов, регистрирующий прибор 12, выпр митель 13, разделитель сигналов 14, усилитель 15, пористые фильтры 16, газоподводЯЩую магистраль 17, осушитель 18, замембранный объем 19 оприко-акустического приемника.The drawing shows a proposed gas analyzer containing an infrared radiation source 1, a synchronous motor 2, a shutter 3, a filter chamber 4, a radial receiver 5 of an acoustic acoustic receiver, a SOURCE titanium (generator) €, microphone 7, matching unit 5, matching unit 9, thermophone 10, meter // ratio of rectified signals, registering device 12, rectifier 13, signal splitter 14, amplifier 15, porous filters 16, gas supply line 17, desiccant 18, diaphragm volume 19 optics-acoustic receiver ka

Поток инфракрасной радиации от источника 1 модулируетс обтюратором 3, приводимым во вращение синхронным электродвигателем 2. Пройд фильтровую камеру 4, заполненную «еопредел -емым газом Б, поглощающим инфракрасную радиацию, поток радиации поступает в лучеприемную камеру 5 оптико - акустического приемника Наличие фильтровой камеры позвол ет свести к минимуму вли ние на показани газоанализатора изменений концентрации газа Б в анализируемой смеси, содержащей определ емый газ А и неопредел емые газы Б (поглощающий инфракрасную радиацию в отличном от газа А участке спектра) и С (не поглощающий инфракрасную радиацию).The flux of infrared radiation from source 1 is modulated by a shutter 3 driven by a synchronous motor 2. The filter chamber 4 passed through an "e-defined gas B absorbing infrared radiation, the radiation flux enters the receiving cell 5 of the optical-acoustic receiver. The presence of the filter chamber allows minimize the effect on the gas analyzer readings of changes in the concentration of gas B in the analyzed mixture containing detectable gas A and indeterminate gases B (absorbing infrared iatsiyu in a different part of the spectrum of gas A) and C (not absorbing infrared radiation).

Анализируема газова смесь попадает в лучеприемную камеру 5 оптико-акустического приемника и замембранный объем 19 из газоподвод щей магистрали 17 путем диффузии через пористые фильтры 16, имеющие высокое акустическое сопротивление. Перед поступлением в магистраль 17 анализируема газова смесь осущаетс с помощью осущител 18. Глубина / лучеприемной камеры 5 выбираетс в соответствии с диапазоном измерени газоанализатора.The gas mixture to be analyzed enters the ray-receiving chamber 5 of the optoacoustic receiver and the transmembrane volume 19 from the gas supply line 17 by diffusion through porous filters 16 having a high acoustic impedance. Before entering the main line 17, the gas mixture to be analyzed is dried with the aid of a snubber 18. The depth of the receiving chamber 5 is selected in accordance with the measuring range of the gas analyzer.

В замембранный объем 19 оптико-акустического приемника помещен термофон 10. Дл питани термофона переменным током выбранной частоты /2 используетс генераторA thermophone 10 is placed in the self-membrane volume 19 of the optoacoustic receiver 10. A generator is used to supply the thermophone with alternating current of the selected frequency / 2

6. Так как режимы термофона могут быть различными, дл его подключени может оказатьс необходимым блок согласовани 9. Источник питани 6 с блоком согласовани 8 используютс также дл питани источника инфракрасной радиации 1. Так как теплова инерционность источника 6 во много раз больше инерционности термофона, питание источника переменным током частоты fa практически не приводит к дополнительной модул ции потока инфракрасной радиации. В том случае если частота fz мала, дл исключени балластной модул ции в блок согласовани 8 ввод т устройства дл выпр млени и фильтрации тока питани источ-ника /.6. Since the modes of the thermophone can be different, a matching unit may be necessary for its connection 9. The power source 6 with the matching unit 8 is also used to power the infrared radiation source 1. Since the thermal inertness of the source 6 is many times greater than the inertia of the thermophone, the power the source of the alternating current frequency fa almost does not lead to additional modulation of the flux of infrared radiation. In the event that the frequency fz is low, in order to eliminate the ballast modulation, devices for rectifying and filtering the supply current of the source are introduced into the matching unit 8.

Микрофон 7 оптико-акустического приемника выдает суммарный сигнал, состо щий из сигнала, возникающего вследствие оптикоакустического эффекта и имеющего частотуMicrophone 7 of the opto-acoustic receiver outputs a total signal consisting of a signal resulting from the optical-acoustic effect and having a frequency

/ь равную частоте модул ции потока инфракрасной радиации, и сигнала частоты fa, формируемого термофоном 10. Суммарный сигнал усиливаетс усилителем 15 и раздел етс на составл ющие с частота-ми fi и fa с помощью устройства 14. Кажда из составл ющих выпр мл етс и фильтруетс с помощью соответствующего выпр мител 13. Выпр митель измер ет огнощение выпр мленных сигналов , которое регистрируетс прибором 12.(i) equal to the modulation frequency of the infrared radiation flux and the frequency signal fa generated by the thermophone 10. The total signal is amplified by the amplifier 15 and is divided into components with frequencies fi and fa using the device 14. Each of the components is rectified and filtered by an appropriate rectifier 13. The rectifier measures the fire of the rectified signals, which is recorded by the device 12.

При измерении отношени сигнала от оптико-акустического эффекта (рабочего си:гнала ), вл ющегос функцией концентрации определ емого компонента Л в анализируемой смеси, к сигналу термофона (сигналу сравпени ) показани газоанализатора практически не завис т от изменени тепловых свойств анализируемой смеси при изменении концентрации ее компонентов, а также от изменени чувствительности микрофона, коэффициентаWhen measuring the ratio of the signal from the optoacoustic effect (operating C: gonal), which is a function of the concentration of the detected component L in the analyzed mixture, to the signal of the thermophone (signal), the gas analyzer signal does not depend on the change in the thermal properties of the analyzed mixture when the concentration changes its components, as well as the change in microphone sensitivity,

усилени усилител и от изменени накала источника радиации.amplification of the amplifier and from changes in the heat of the radiation source.

Предмет изобретени Subject invention

Оптико-акустический газоанализатор, содержащий источник излучени , обтюратор, фильтровую камеру, оптико-акустический приемник с системой подачи в него анализируемой смеси, отличающийс тем, что, с цельюAn opto-acoustic gas analyzer containing a radiation source, a shutter, a filter chamber, an opto-acoustic receiver with a system for supplying the analyzed mixture to it, characterized in that

повыщени точности и избирательности анализа , газоанализатор снабжен термофоном, установленным в камере оптико-акустического приемника.To increase the accuracy and selectivity of the analysis, the gas analyzer is equipped with a thermophone installed in the chamber of the optical-acoustic receiver.

Вход газаВыход газаGas inlet Gas outlet

1212