SU884400A1

SU884400A1 - Method of adsorption analysis of gases

Info

Publication number: SU884400A1
Application number: SU792735295A
Authority: SU
Inventors: Г.А. Дубров; В.Б. Дунаев
Original assignee: Институт физики АН БССР
Priority date: 1979-03-11
Filing date: 1979-03-11
Publication date: 1991-06-30

Abstract

.СПОСОБ АБСОРБЦИОННОГО АНАЛИЗА ГАЗОВ, включающий пропускание излучени от источника через рабочую и опорную камеры, модул цию излучени , прием одним приемником излучени , усиление и разделение сигналов от рабочей и опорной камеры, о т л ичающийс тем, что, с целью повышени точности измерени концентрации газов в газовых смес х. 2 потоки излучени от рабочей и опорной камер модулируют с разными частотами , подают на приемник излучени , усиливают сигнал с приемника, усиленный сигнал подают на два синхронных детектора, один из которых управл ет напр жением с частотой, равной частоте ,модул ции потока, проход щего через опорную камеру, а второй управл ет напр жением с частотой , равной ч|1стоте модул ции потока , проход щего через рабочую камеру , выходные сигналы синхронных Детекторов подают на сравнивающее устройство, с выхода сравнивающего устройства и синхронного детектора Q $ опорного канала сигналы подают на вход измерител отношений, выходной сигнал которого, вл ющийс мерой концентрации определ емого газа, регистрируют .A method for the absorption analysis of gases, including the transmission of radiation from a source through the working and reference chambers, modulation of radiation, reception by a single radiation receiver, amplification and separation of signals from the working and reference chambers, is only because in order to improve the accuracy of concentration measurement gases in gas mixtures. 2 radiation fluxes from the working and reference chambers are modulated with different frequencies, fed to the radiation receiver, amplify the signal from the receiver, the amplified signal is fed to two synchronous detectors, one of which controls the voltage at a frequency equal to the frequency of modulation of the flux passing through the reference chamber, and the second controls the voltage with a frequency equal to h | 1 to the modulation of the flow passing through the working chamber, the output signals of the synchronous detectors are fed to the comparison device, from the output of the comparison device and synchronous In the reference detector Q $ of the reference channel, signals are fed to the input of the ratio meter, whose output signal, which is a measure of the concentration of the gas being detected, is recorded.

Description

Изобретение относитс к области абсорбционного анализа газов.The invention relates to the field of absorption analysis of gases.

Известны способы абсорбционного анализа газа, заключающиес в том, что излучение от источника пропускают через две камеры (рабочую и сравнительную ), принимают двум фотоприемниками и получаемый после фотоприемников разностный сигнал усиливают и регистрируют.There are known methods for the absorption analysis of gas, which consist in the fact that radiation from a source is passed through two chambers (working and comparative), received by two photoreceivers, and the difference signal obtained after photoreceivers is amplified and recorded.

Недостатком указанного способа вл етс невысока точность измерени , вызванна изменением интенсивности излучени источника и чувствительности фотоприемника во вреСХ ) СХ5 4 4The disadvantage of this method is the low accuracy of measurement caused by the change in the intensity of the radiation source and the sensitivity of the photodetector in the time of SC) CX5 4 4

мени. Ближайшим техническим решением вл етс способ абсорцибонного анализа газов, включающий пропускание излучени от источника через две камеры , рабочую и опорную, модул цию излучени , .прием одним приемником излучени , усиление и разделение сигналов от рабочей и опорной камеры.meni The closest technical solution is a method for the absorption analysis of gases, which includes transmitting radiation from a source through two chambers, working and reference, modulating radiation, receiving one radiation receiver, amplifying and separating signals from the working and supporting chambers.

Дл разделени сигналов опорнол и рабочей камер модул ции излучени выполн етс таким образом, что в момент перекрыти рабочего канала открыт опорный и наоборот.To separate the signals, the opornol and the working chambers of the radiation modulation are performed in such a way that at the time of shutting down the working channel, the reference channel is open and vice versa.

Следовательно, сигнал на выходе фотоприемника состоит из суммы посто нной составл ющей, пропорциональной интенсивности излучени излучател и переменной составл ющей, котора пропорционапьна разности пото .ков, выход щих из камер. Поэтому основное усиление сигнала должно происходить на посто нном токе. Недостатком указанного способа вл етс то, что основное усилие сигнала должно происходить на посто нном токе. Следовательно, дл данного способа присущи все недоста тки схем усилителей посто нного тока - сдвиг нул , дрейф нул , что значительно снижает точность измерений. Вторым существенным недостатком данного способа вл етс то , что при данном способе невозможно использование в качестве фьтоприемников излучени высокочувствительных пироэлектрических.приемников так как в них происходит автоматичес кое устранение посто нной составл ющей . Целью изобретени вл етс повышение точности измерений концентрации газов в газовых смес х. Цель осуществл етс тем, что в способе абсорбционного анализа газов включающем пропускание излучени от источника через опорную и рабочую камеры, модул цию излучени , прием одним приемником излучени , усиление и разделение сигналов от рабоче и опорной камеры, потоки излучени от рабочей и опорной камер модулируют с разными частотами, подают на приемник излучени , усиливают сигнал с приемника, усиленный сигнал подают на два синхронные детектора, один из которых управл етс напр же нием с частотой, равной частоте модул ции потока, проход щего через опорную камеру, а второй управл етс напр жением с частотой, равной частоте модул ции потока, проход ще через рабочую камеру, выходные сигна синхронных детекторов подают на сра нивающее устройство, с выхода сравнивающего устройства и синхронного детектора опорного канала сигналы подают на входы измерител отношени выходной сигнал которого, вл ющийс мерой концентрации определ емого г за, регистрируют. Предлагаемый способ реализован помощью устройства, изображенного чертеже. Устройство состоит из опт ческой части 1, с выхода которой на приемник поступают сигналы, пррмодулированные с разными частотами, приемника 2, усилител 3, синхронных детекторов 4 и 5, сравнивающего устройства 6, измерител отношени 7, регистрирующего устройства 8. Сигнал с выхода фотоприемника, представл ющий собой сумму гармонических составл ющих сигналов от рабочей и опорной камер, усиливаетс усилителем 3 и поступает на входы синхронных детекторов 4 и 5. Опорный СИ1- нал дл детектора 4 синхронен и синфазен с переменным потоком излучени , поступающим в рабочую камеру, а опорный сигнал дл детектора 5 синхронен и синфазен с переменным . потоком излучени , поступаюц м в опорную камеру. В результате напр жение на выходе детектора 4 пропорционально интенсивности(излучени , прошедшего через рабочую камеру, а выходное напр жение детектора 5 пропорционально интенсивности излуче- . ни , прошедшего через опорную камеру . Далее эти два напр жени поступают на вход сравнивающего уст ройства 6. Выходные напр жени сравнивающего устройства и синхронного детектора 5 подаютс на входы измерител отношени 7. Выходное напр жение измерител отношени про .порционально отношению этих напр жений . Выходной сигнал измерител отношени зависит только от концентрации анализируемого газа,причем основное усиление производитс усилителем 3 по переменному напр жению. Изобретение позвол ет повысить точность измерени слабых концентраций газов на 2 пор дка, поскольку: основное усиление -производитс по переменному току и выходное напр .ение измерител отношени зависит только от концентрации определ емого газа, а не зависит от дестабилизирующих факторов, которые привод т к произвольному изменению интенсивности излучени , вход щего в рабочую камеру, а также позволит примен ть малогабаритные, высокочувствительные пироэлектрические приемники излучени , что, в свою очередь, позволит уменьшить габариты газоанализаторов, а также повысить их чувствительность.Consequently, the signal at the photodetector output consists of a sum of a constant component, proportional to the intensity of the radiation emitter and a variable component, which is proportional to the difference in fluxes coming out of the chambers. Therefore, the main signal amplification should occur at a constant current. The disadvantage of this method is that the main signal force must occur at a constant current. Consequently, for this method, all the deficiencies of the DC amplifier circuit are inherent - zero shift, zero drift, which significantly reduces the measurement accuracy. The second significant disadvantage of this method is that with this method it is impossible to use highly sensitive pyroelectric radiation as photoelectric receivers. Receivers are used because they automatically eliminate the constant component. The aim of the invention is to improve the accuracy of measuring the concentration of gases in gas mixtures. The goal is achieved in that in the method of absorption analysis of gases involving the transmission of radiation from a source through the reference and working chambers, modulation of radiation, reception by one radiation receiver, amplification and separation of signals from the working and reference chambers, radiation fluxes from the working and reference chambers different frequencies, are fed to the radiation receiver, amplify the signal from the receiver, the amplified signal is fed to two synchronous detectors, one of which is controlled by a voltage equal to the frequency of flow modulation, the second is controlled by a voltage with a frequency equal to the modulation frequency of the flow passing through the working chamber, the output signals of the synchronous detectors are fed to a triggering device; from the output of the comparator and the synchronous detector of the reference channel the signals are fed to the inputs A ratio meter whose output, which is a measure of the concentration of the detected g per, is recorded. The proposed method is implemented using the device shown in the drawing. The device consists of the optical part 1, from the output of which signals, modulated with different frequencies, receiver 2, amplifier 3, synchronous detectors 4 and 5, comparing device 6, ratio meter 7, recording device 8, are fed to the receiver. representing the sum of the harmonic components of the working and reference chambers, amplified by amplifier 3 and fed to the inputs of synchronous detectors 4 and 5. The reference SI1 for detector 4 is synchronous and in phase with variable radiation flux Entering into a working chamber and a reference signal for the synchronous detector 5 and in phase with the variable. the radiation flux entering the reference chamber. As a result, the voltage at the output of the detector 4 is proportional to the intensity (radiation transmitted through the working chamber, and the output voltage of the detector 5 is proportional to the intensity of the radiation transmitted through the reference chamber. Next, these two voltages are fed to the input of the comparison device 6. The output the voltages of the comparison device and the synchronous detector 5 are supplied to the inputs of the ratio meter 7. The output voltage of the ratio meter is proportional to the ratio of these voltages. and depends only on the concentration of the gas to be analyzed, with the main amplification being produced by the alternating voltage amplifier 3. The invention improves the accuracy of measuring weak gas concentrations by 2 orders of magnitude, since: the main amplification is produced by the alternating current and the output voltage of the ratio meter depends only on the concentration of the gas to be determined, and does not depend on destabilizing factors, which lead to an arbitrary change in the intensity of the radiation entering the working chamber, as well as allowing It uses small-sized, highly sensitive pyroelectric radiation detectors, which, in turn, will reduce the size of the gas analyzers and also increase their sensitivity.

Claims

METHOD OF ABSORPTIONAL GAS ANALYSIS, including transmission of radiation from a source through a working and reference chamber, modulation of radiation, reception by a single radiation receiver, amplification and separation of signals from a working and reference chamber, which consists in that, in order to increase the measurement accuracy gas concentrations in gas mixtures,