Фотоколориметрический газоанализатор

Фотоколориметрический газоанализатор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(5D С 01 М 21/78

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2765658/18-25 (») 10,05,79 (46) 30.09 ° 83. Бюл. 36 (72) В.B..Либерман, Г.A.Корсунский, В.И.Мельников, P.В.Санов, П.Н.Долотов, В.В.Груданов и А.Н.Брызжев (53) 535 ° 343.4(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

N 333416, кл. G Ol N 21/00, опублик.

1974

2. Газоанализатор РЛС1.1 541.550.

010.ТО. (54) (57) 1 ° ФОТОКОЛОРИМЕТРИЧЕСКИИ ГАЗОАНАЛИЗАТОР, содержащий программа" тор с управляемыми ключами, блок подачи газа, соединенный с программатором, измерительный канал, состоящий из усилителя и фотоблока с установленным в нем индикатором, связанным с блоком подачи газа, и блок коррекции нуля, выход которого соединен с выходом газоанализатора через управляемый ключ программатора, о тл и чающий с я тем, что, с целью упрощения конструкции и улучшения эксплуатационных свойств газоанализатора, он снабжен вторым измерительным каналом, сумматором и последовательно соединенными выходным дифференциальным усилителем и нормализатором полярности сигнала, выход которого образует выход газоанализа„„SU» A тора, при этом выход усилителя перво.го измерительного канала соединен непосредственно с прямым входом выходного дифференциального усилителя, а выход усилителя второго измерительного канала — с и IBppñíûì входом упомянутого выходного усилителя через сумматор, второй вход которого связан с выходом коррекции нуля.

2, Газоанализ=-.òîð по и. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что блок пода и газа вь пол .åí с возможностью управляемого перек.-ючения подачи анализируемой пробы с соответствующему индикатору. а программатор снабжен логической схемой гереключения измерительных каналов, выход которой связан с блоком подачи газа и управляемыми ключами программатора, а выход непосредс-:âåííî с выходом выходного дифференциального усилителя.

3, Газоанализатор по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ и с я тем, что, с целью стабилизации коэффициента передачи измерительных каналов, усилитель каждого измерительного канала выполнен в виде дифференциального усилителя, к инверсному входу которого подключен выход фотоблока соответствующего измерительного канала, и его прямой вход через управляемый ключ программатора соединен с выходом газоанализатора.

>045092

Изобретение относится к аналитическим приборам> основанным на изме- . рении изменений оптических свойств индикаторного средства, обусловленных химическим взаимодействием индикаторного вещества. с определяемым, компонентом газовой. смеси, и может быть использовано в Различных отрасl лях промышленности и научных1исследованиях при определении концентра- 10 ции примесей или отдельных компонентов в газовой среде.

Известен фотоколориметрический гаэоанализатор, содержащий блок подачи газа, программатор и измеритель- 15 ный канал, состоящий из усилителя и фотоблока с установленным в нем индикатором, связанным с блоком подачи (c333., В этом устройстве для обеспечения циклического режима работы газоанализатора применяемый программатор управляет блоком подачи газа, лентопротяжным механизмом и измерительной схемой, где посредством управляемых д5 программатором ключей обеспечивается переключение цепей запоминающего устройства 1 блока коррекции нулевсго значения перед каждым циклом измерения) P3 ).

Известный газоанализатор имеет ряд существенных недостатков, одним из которых является отсутствие возможности многократного использования индикатбра из" за изменения чувствительности газоанализатора, выэывае35 мого изменением оптических свойств поверхности индикатора по мере увеличения числа циклов измерения.

Этот недостаток приводит к усложнению эксплуатации и снижению надеж40 ности приборов из-за частой смены или регенерации ) индикатора и необходимости иметь в конструкции механические узлы, т.е. для ленточных газоанализаторов - устройство лентопротяжного механизма, для таблеточных — устройство среза поверхности индикаторной таблетки.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является фотоколориметрический ленточный газоанализатор, содержащий блок подачи газа, программатор с управляемыми ключами, измерительный канал, состоящий из усилителя и фотоблока с уста-55 новленным в нем индикатором, связанным с блоком подачи газа, и блок коррекции нуля, выполненный в виде запоминающего устройства, вход которого через управляющий ключ програм" матора подключен к выходу газоанализатора (2 ), К недостаткам известного гаэоанализатора следует отнести отсутствие возможности многократного использования индикатора из-эа несовершенства измерительной схемы прибора, обусловленного недостаточной чувствительностью и стабильностью работы запоминающих устройств при коррекции нуля измерительного канала, а также неустойчивостью коэффициента переда .чи измерительного канала.

Цель изобретения - упрощение конструкции и улучшение эксплуатационных свойств гаэоаналиэатора.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее программатор с управляемыми ключами, блок подачи газа, соединенный с программатором, измерительный канал, состоящий из усилителя и фотоблока с установленным в нем индикатором, связанным с блоком подачи газа, и блок коррекции нуля,. вход которого соединен с выходом газоанализатора через управляемый ключ программатора, дополнительно вводится второй измерительный канал (идентичный первому каналу, сумматор и последовательно соединенный выходным дифференциальным усилителем и нормализатором полярности сигнала, выход которого образует выход гаэоанализатора, при этом выход усилителя первого измерительного канала соединен непосредственно с прямым входом выходного дифференциального усилителя, а выход усилителя второго измерительного канала - с инверсным входом упомянутого выходного усилителя через сумматор, второй вход которого связан с выходом блока ,коррекции нуля.

При этом блок подачи газа выполнен с возможностью управляемого переключения подачи анализируемой пробы к соответствующему индикатору, а программатор снабжен логической схемой переключения измерительных каналов, выход которой связан с блоком подачи газа и управляемыми ключами программатора, а вход - непосредственно с выходом выходного дифференциального усилителя.

Кроме того, с целью стабилизации коэффициента передачи обоих измерительных каналов, усилитель каждого из30 з 10450 мерительного канала может быть выполнен в виде дифференциального усилителя, к инверсному входу которого подключен выход фотоблока соответствующего измерительного канала, а прямой вход этого усилителя через управляемый ключ программатора соединен с выходом гаэоанализатора °

Такое выполнение устройства с введенным вторым измерительным кана- 10 лом, сумматором, выходным дифференциальным усилителем и нормализатором полярности выходного сигнала, с соответствующими функциональными связями между узлами и их выполнением в виде 11 конкретных технических решений в совокупности, представляет собой двухканальный фотоколориметрический газоанализатор с использованием в каждом цикле измерения одновременно двух 2О индикаторов (и более).

На чертеже представлен предлагаемый фотоколориметрический газоанализатор, функциональная схема.

Газоанализатор содержит два изме- 25 рительных канала.

Первый измерительный канал состоит из фотоблока 1 с установленным в нем индикатором 2 и дифференциального усилителя 3 °

Второй измерительный канал состоит из фотоблока 4 с установленным в нем индикатором 5 и дифференциального усилителя 6; выход которого соединен с первым входом сумматора 7, второй вход которого связан с выхо35 дом блока 8 коррекции нуля.

Выход первого измерительного канала (выход усилителя 3) и выход второго измерительного канала (выход

40 сумматора 7) подключены соответственно к прямому и инверсному входам выходного дифференциального усилителя 9, на выходе которого введен нормализатор 10 выходного сигнала. Вы45 ход этого нормализатора образует выход газоанализатора °

Индикаторы 2 и 5, установленные в фотоблоках 1 и 4 обоих измерительных каналов, связаны с блоком 11 подачи газа посредством линий подачи анализируемой пробы. Этот блок выполнен с возможностью переключения подачи анализируемой пробы к соответствующему индикатору по сигналу управления от программатора 12, снаб- 55 женного логической схемой 13 переключения измерительных каналов, выход которой связан с блоком 11 пода92 4 чи газа и управляемыми ключами 14 и

15. Вход этой логической схемы переключения соединен непосредственно с выходом выходного дифференциального усилителя 9 .(до нормализатора 10 выходного сигнала).

Для стабилизации коэффициента передачи измерительных каналов в каждом из них введена цепь обратной связи между прямыми входами дифференциальных усилителей 3 и 6 и выходом газоаналиэатора через соответствующие управляемые ключи 14 и 15 программатора.

Блок 8 коррекции нуля гаэоанализатора выполнен в виде аналогового интегратора, формирующего сигнал, подаваемый на сумматор 7, Вход этого интегратора через управляемый ключ

16 программатора соединен с выходом гаэоанализатора.

Устройство работает следующим образом.

Каждый очередной цикл измерения (анализа) начинается с того, что при отсутствии подачи пробы анализируемой смеси (блок 11 выключен) путем фотоколориметрирования с помощью фотоблоков 1 и 4 по измерительным каналам определяют уровни исходной окраски индикаторов 2 и 5, При этом про" грамматор 12 выдает сигнал управления, на размыкание управляемых ключей 14-

16, в результате чего выходной усили" тель 9 переходит в режим компаратора напряжения. Сигнал с выхода усилителя

3 поступает на прямой вход усилителя

9, а с выхода усилителя 6 - на инверсный вход усилителя 9 через сумматор 7.

В том случае, когда выходной сигнал усилителя 3 превышает выходной сигнал усилителя 6 (уровень исходной окраски индикатора 2 выше уровня ис" ходной окраски индикатора 5), сигнал на выходе усилителя 9 имеет отрицв= тельную полярность, в противном случае полярность сигнала на выходе уси" лителя 9 положительная. Сигнал с вы хода усилителя 9 поступает на логическую схему 13 программатора 12. Если выходной сигнал усилителя 9 имеет положительную полярность, то логическая схема 13 замыкает управляемый ключ 14 и выдает сигнал подготовки блока 11 подачи газа к подаче пробы. анализируе мой смеси на фотоблок 1 (к индикатору 2). В противном случае логическая .схема 13 замыкает управляемый ключ 15 ,и выдает сигнал подготовки блока 11 подачи газа к подаче пробы анализируемой смеси на фотоблок 4 (к индикатору 5) .

После определения уровня исходной окраски индикаторов 2 и 5 осуществля" ется коррекция нуля. При этом программатор 12 выдает сигнал на замыкание управляемого ключа 16. На вход блока

8 коррекции нуля подается выходной сигнал измерительной схемы гаэоаналиэаторэ. Если этот сигнал отличен от нуля, то на выходе блока 8 коррекции нуля появляется корректирующее линейно нарастающее напряжение, которое в необходимой фазе поступает на сум,ааор 7. При достиженил выходным сигналом газоанализато1>а нулевоГО уроВ ня, рост напряжения на выходе блока

8 коррекции нуля прекращается.

По прошествии отрезка Времени, отведанног0 на коррекцию нуля, программатор 12 размыкает управляемый клю; 1б, Величина выходного напряжения блока 8 I<оррекции нуля при этом

НЕ НЗ,-К НJ,P-ICJI I; OCTRQTCJI НЕИЗМЕННОЙ до «звершен я цикла измерения (анализа)

Далее процесс измерения (анализа) пробы анализируемой смеси Осуществляется следующим Образом„ 30

Программатор 12 вГыдает сигиan на блок 11 подачи газа. При поступлении э I ОГО сиГнала 6JloK 1 1 nopa÷è Газа

- ыполняет отбор пробы анализируемой смеси и подачу ее к одному из фотобло <ОВ 1 или 4, в зависимости От уровня исходной Окраски индикаторов

2 н, При этом отбираемая проба подается только к индикатору, имеющему наименьшее значение уровня исходной окраски, Допустим, что в данный момент наименьшее значение уровня исходной окраски имеет индикатор 2, тогд= JfpoGa анализируемой смеси s заданном

Объеие поступает к нему, т.е. в фэтоблок 1. В результате изменения окраски индикатора 2 на выходе фотоблока

1 формируется электрический сигнал, гропорциональный концентрации опре50 деллемого компонента в пробе анали".,ируемой смеси (с учетом общего уровI. я исходной окраски индикатора) .

Сигнал с фотоблока 1 поступает на прямой вход усилителя

".,игнал с выхода усилителя 3 посту-

Гает На инВерсный ВхОд ВыхОднОГО уси li Jеля 9, tea прямой ВхОр, выходного .снлителя 9 поступает ог|орный сигнал, представляющий собой алгебраическую сумму сигналов с усилителя б и блока

8 коррекции нуля, Сигнал с выхода усилителя 9, пропорциональный только концентрации определяемого вещества в. пробе анализируемой смеси, поступает на вход нормализатора 10 выходного сигнала.

Если вхядной сигнал нормализатора 10 выходного сигнала имеет отрицательную полярность, что имеет место при подаче пробы сигнализируемой смеси на фотоблок 1, то он инвертируется и подается на выход газоанагизатора. При подаче пробь. анализируемой смеси на фотоблок 4 входной сигнал нормализатора 10 выходного сигнала имеет положительную полярность и подается на выход газоанализатора без инвертирования.

Цикл измерения заканчивается выдачей сигнала на выход газоанализатора.

Далее циклы могут повторяться периодически, например,по заданной программе„ или "по вызовун (жцущий режим работы);

Таким Образом, в предлагаемом двухканальном газоанализаторе предусматривается испог:ьзование одновременilo двух индикаторов. При этом оцин индикатор, имеющий наименьший уровень исходной окраски, используют Hcfioc редственно для фотометрирования (в качестве чувствительного элемента),а другой инцикатср, имеющий наибольший уровень исходной окраски, B качестве элемента г амяти,Огор". oãо элемейта) позволяющего Обесг=-чить корректировку измерительной схемь, (коррекции нуля) с учетом общего накопившегося уровня Окраски индикаторов, обусловленного всеми предшествующими циклами анализ, Принципиально с выхода выходного усилителя 9 получают сигнал, пропорциональный только концентрации огределяемого компонента в анализируемой смеси, T.е, сигнал, автоматически откорректлрованный путем сравнения наибольшего и наименьшего уровней лсходной окраскл применяемых индикаторов (индикаторов 2 и

5 ) по двум измерительным каналам, т.е по разности между этими уровнями. Такая коррекция величины приращения окраски индикатора по разности между наибольшим и наименьшим уровнями лсходной окраски двух и длкаторов обеспечивает измерение приращения

7 10450 окраски этого индикатора относительно усредненного значения общего уровня окраски всех применяемых индикаторов, который, в, свою очередь, обусловливается накоплением на их поверхности продуктов реакции между анализируемым компонентом и индикаторным веществом в результате провождения всех предшествующих циклов измерения (анализа).

Автоматический выбор в каждом цикле одного индикатора с наименьшим уровнем исходной окраски для использования его в качестве чувствительного рабочего ) элемента с переключени- 15 ем подачи к нему пробы анализируемой смеси обеспечивает рациональное использование рабочего ресурса применяемых .индикаторов в зависимости от степени их окраски по мере увеличения числа циклов измерения.

В предлагаемом устройстве возможно применение большего количества (более двух) индикаторов при наличии соответствующих узлов сравнения уровней исходной окраски всех индикато92 В ров (например, по очереди) и выбора (с помощью, например, облегающего устройства) из всего копичества двух индикаторов с наибольшим и наименьшим уровнями их исходной окраски.

Использование предлагаемого газоанализатора обеспечивает создание более простых конструкций без механических элементов и узлов, сложных электронных запоминающих устройств, с более экономичным расходованием индикаторов и улучшенными эксплуатационными свойствами ° Себестоимость таких газоанализаторов в 1,5-? раза ниже себестоимости серийно выпускаемых в настоящее время газоанализаторов аналогичного назначения. Кроме того, существенно снижаются эксплуатационные затраты за счет снижения расхода индикаторных средств и сокращения периодичности замены индикаторов s среднем в 2 раза на каждый прибор. Количество производимых замеров (циклов проведения анализов) на каждом газоанализаторе с многократным использованием индикаторов увеличится в 2-3 раза

1045092

7541/44 . Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Заказ

Филиал ППП "Патент", t-. Ужгород, ул. Проектна, 4

Составитель И. Панитков

Редактор А. Власенко Техред М,Костик Корректор В.Гирняк