Гамма-абсорбционный газоанализатор

 

Изобретение относится к устройствам для анализа газообразных продуктов с помощью низкоэнергетического рентгеновского или гамма-излучения. Цель - повышение точности измерения и обеспечение градуировки. Гамма-абсорбционный газоанализатор содержит источник излучения, блок рабочей и сравнительной газовых кювет, разделенных на секции бериллиевыми перегородками, детектор излучения, прошедшего через кюветы, соединенный с блоком обработки информации, датчики температуры и давления анализируемого газа. Секции кювет могут быть соединены параллельно или подключены к газовой сети раздельно через газовый переключатель. Блок кювет укреплен на валу, связанном с валом привода через упруго связанные полумуфты с возможностью поворота между двумя коническими упорами и точной регулировки положений блока относительно оси источник-детектор. Блок обработки информации содержит микропроцессорное устройство, автоматизирующее работу прибора и вычисляющее результат анализа с учетом температуры и давления газа. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (5y}g G О1 N 23/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4266463/31-25 (22) 22.06.87 (46) 30.07.90. Г>юл. Р 28 (71) Днепропетровс ..ий горный институт им. Артема (72) M К.)(уравлев, В.И.Твердохлебов, H.ß.Êëèìoâ и В.M.Äóìèíîâ (53) 539.1.06 (088.8) (56) Халяпин С.А. Блок детектирования гамма-абсорбционного анализатора гаэа. — Изотопы в СССР. Вып. 1(63), 1982, с. 8 — 11.

Халяпин С.А. и др. Гамма †абсорбцианный анализатор газа. / В реферативной информации нГазовая промышлен.— ность". Сер: Автоматизация, телемеханизация и связь в газовой промь.шленности. M., вып. 5, 1982, с. 22„ (54) AMMA-АБСОРБЦИОННЫЙ ГАЗОАНАЛИЗА-.

ТОР (57) Изобретение относится к устрой" ствам для анализа газообразных продуктов с помощью низкоэнергетического рентгеновского или гамма-излучения.

Изобретение относится к устройствам для анализа газообразных продук— тов с помощью низкаэнергетического рентгеновского или гамма-излучения.

Целью изобретения является повышение точности измерения и обеспечение градуировки.

На фиг. 1 изображена функциональная схема газоанализатора; на фиг. 2— устройство проточной секционированной кюветы.

Газоанализатор содержит источник

1 гамма- или рентгеновского излуче„„Я0„„1582096 А 1

Цель — повышение точности измерения и обеспечение градуировки, Гамма абсорбцианный газаанализатор содержит источник излучения, блок рабочей и сравнительной газовых кювет, разделенчых на секцйи бериллиевыми перегородками, детектор излучения, прошедшегс через кюветы„ соединенный с блоком обработки информации, датчики температуры и давления анализируемого газа. Секции кювет могут быть соединены параллельно или подключены к газовой сети раздельно через газовый переключатель. Блок кювет укреплен на валу, связанном с валом привода через упруго связанные полумуфты с возможностью поворота между двумя коническими упорами и точной регулировки положений блока относительно аси источник. — детектор. Блок обработки информации содержит микропроцессорное устройство, автоматизирующее работу прибора и вычисляющее результат анализа с учетом температуры и давления газа. 2 ил. ния, блок 2 рабочей 3 и сравнительной 4 кювет, сцинтилляцианный детектор 5 прошедшего через кюветы (3 либо 4) излучения с фотоумножителем 6 и предварительньм усилителем (не IIQ казан), газовый переключатель 7, электропривод 8 блока кювет с узлом

9 управления приводом 8, блок 10 обработки информации и датчики 11 и

12 температурь и давления анализируемого газа. Блок 2 кювет, выполненный съемным, укреплен на валу 13, соединяющем его с приводом 8 через

1582096

20 две упруго связанных полумуфты 14 и

15. В первой из них (14) выполнено ,:сквозное отверстие, а во второй (15) в сквозных отверстиях установлены ориентированные в сторону первой по5 лумуфты два фотодиода 16 и между ними, в отверстии, выполненном напротив сквозного отверстия в первой полумуфте, — светодиод 17. Блок 2

1 кювет имеет возможность поворота от одного конического упора 18 до другого. Упоры 18 расположены на общем .основании. Для регулировки. положения относительно оси источник — детектор блок 2 снабжен двумя винтами 19 с коническими головками.

Блок 10 обработки информации содержит микропроцессорный узел 20 с микропроцессором 21, управляющей памятью 22 и программируемым интерфейсом 23. К программируемому интерфейсу 23 подключены светодиод 17 и фотодиоды 16; промежуточный счетчик

24, вход которого через амплитудный дискриминатор 25 соединен с предварительным усилителем фотоумножителя 6, а также аналого-цифровой преобразователь 26, вход которого соединен с датчиками 11 и 12 температуры и давления, и цифроаналоговый преобразователь 27.

На фиг. 2 изображено устройство проточной секциончрованной газовой кюветы, состоящей иэ двух проточных секций 28 и 29 с бериллиевой герметич35 ной перегородкой 30 между ними, прозрачной для рентгеновского или гаммаизлучения, и бериллиевых окон. 31 для впуска и выпуска рентгеновского или гамма-излучения. Секции кювет по газовому тракту соединены между собой через газовый переключатель 7, позволяющий пропускать один и тот же газ через две последовательно включенные секции или два различных газа каждый через свою секцию. .Газоанализйтор работает следуюшим образо.л.

В управляющей памяти 22 микропроцессорного узла записана программа

S0 управления работой анализатора. По командам микропроцессора, выданным в узел 9 управления приводом, привод

8 через полумуфты 14, 15 начинает поворачивать блок 2 кювет в положение, 55 противопопожное исходному, до контакта регулировочного винта 19 с коническим упором 18. При этом полумуфта

14 останавливается, а полумуфта 15 продолжает вращение в пределах упру— гой связи с полумуфтой 14.

Светодиод 17, установленный на полумуфте 15, смещается относительно отверстия, выполненного напротив него в полумуфте 14, и его излучение, отразившись от поверхности полумуфты

14, попадает на один иэ светодиодов

16, расположенных по обе стороны от светодлода на полумуфте 15. Сигнал с фотодиода попадает через программируемый интерфейс 23 в микропроцессорный узел, который вырабатывает команду выключения привода. Таким образом, одна из газовых кювет устанавливается в измерительный канал, образованный источником 1 рентгеновского излучения и детектором 5. Точная регулировка положения каждой газовой кюветы относительно канала измерения осуществляется соответствующим регулировочным винтом с конической головкой.

Перемещение блока 2 кювет в исходное положение производится аналогично.

С целью уменьшения влияния различных дестабилизирующих факторов в данном газоаналиэаторе применена схема с одним измерительным каналом,,в который последовательно на равные промежутки времени вводятся рабочая и сравнительная газовые кюветы.

После завершения процесса перемещения блока кювет микропроцессор 21 формирует интервал времени, в течение которого в промежуточный счетчик

24 через амплитудный дискриминатор

25 поступают импульсы, соответствующие рентгеновским квантам, прошедшим через газовую кювету. Промежуточный счетчик 24 введен,в связи с тем, что микропроцессор 21 не успевает воспринимать каждый из импульсов, поступающих через короткие промежутки времени. Промежуточный двоичный счетчик

24 содержит восемь двоичных разрядов, выходы которых подключены к интерфейсу 23. Импульс, образующийся при переполнении счетчика, подается на вход прерывания микропроцессора 21. По каждому прерыванию микропроцессор 21 добавляет число 256 к числу рентгеновских"квантов, прошедших через данную газовую кювету. По окончании заданного интервала времени микропроцессор 21 считает число, оставшее1582096 ся в счетчике 24, с выходов всех восьми разрядов и добавляет к той же сумме.

После ввода в измерительный канал другой газовой кюветы аналогично формируется второе число рентгеновских квантов, прошедших через вторую газовую кювету. Все время измерения разбито на и коротких экспозиций длительностью t. с для каждой кюветы. Таким образом время набора информации (с) для каждой кюветы составляет

При этом каждая кювета и раз вводится в и змерительный канал. Подобный прием позволяет избежать влияния ухода параметров измерительного канала на результат измерения, так как при последующей обработке информации используется отношение чисел квантов, полученных для рабочей и сравнительной .кювет.

В начале, середине и конце измерения микропроцессор 21 считывает данные о температуре и давлении с датчиков 11, 12 температуры и давления, подключенных через аналого-цифровой преобразователь 1б к интерфейсу 23.

Данные усредняются и далее используются при расчете концентрации анализируемого компонента газовой смеси.

Микропроцессор выполняет расчет концентрацчи по формуле с = А — 1п -- + В т и

Р N

У l где N, — число рентгеновских квантов, прошедших через сравнительную кювету, N — число рентгеновских квантов, прошедших через рабочую кювету;

Т вЂ” температура газа в кювете;

Р— давление газа в кювете;

А,  — градуировочные коэффициент ты, и выводит информацию через цифроаналоговый преобразователь 27 на самопишущий прибор и через цифровой выход программируемого. интерфейса 23 на цифровое табло (не показаны).

Для градуировки и метрологической аттестации газовых анализаторов обычно используются эталонные газовые смеси. Однако в ряде. случаев.получение и хранение эталонных газовых смесей, например сернистых соединений,, затруднено. При использовании гаммаабсорбционного метода анализа согласно закону Ламберта-Вера возможна эаме5 на газовой смеси ее гамма-абсорбционным эквивалентом, т.е. смежными слоями чистых газов соответствующей толцины.

В предложенном газоанализаторе секционированная газовая кювета поз" воляет стабильно имитировать двухкомпонентную эталонную газовую смесь при градуировке. Для этого газовый переключатель 7 устанавливается в положение, обеспечивающее раздельную работу смежных секций кюветы.

Если перегородка делит кювету на

20 две секции, длины которых относятся, как 1 к 4, то, пропуская при одинаковых давлениях и температурах анализируемый компонент через секцию меньшей длины, а газ-наполнитель через

25 секцию большей длины, получим эквивалент концентрации с „ = 20 об,X а поменяв секции, — эквивалент концентрации с = 80 об.X.

30Формула изобретения

Гамма-абсор бционный газ оаналиэатор, содержащий источник гамма- или рентгеновского излучения, блок рабочей и сравнительной газовых кювет, соединенный с приводом, детектор прошедшего через кюветы излучения и блок обработки информации с амплитудным дискриминатором, вход которого соеди40 нен с выходом детектора излучения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения и обес ечения градуировки, в него дополнительно введены датчики темпе4> ратуры и давления газа, промежуточный счетчик, микропроцессорный узел, включающий микропроцессор, управляю- щую память, программируемый интерфейс, и два конических упора, каждая газовая кювета выполнена в виде двух последовательно расположенных по ходу гамма-излучения проточных секций, разделенных бериллиевой перerородкой и соединенных между собою через газовый переключатель для подключения секций кювет последовательно при проведении анализа и раздельно при градуировке, блок кювет закреплен на валу, соединяющем его с приводом

158209б в

Aa.!

3

% ю

1 м ") Составитель М.Викторов

Техред Л.Олийнык Корректор О.Кравцова

Редактор A,Ìàêîâñêàÿ

Заказ 2084 Тираж 498 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãoðoä, ул. Гагарина,101 через соединительную муфту с возможностью поворота между упорами, и снабжен двумя винтами с коническими головками для регулировки положений блока относительно источника и детектора, расположенными со стороны конических упоров, соединительная муфта состоит из двух упруго связанных по,,пумуфт, в одной из которых выполнено одно сквозное отверстие, а в другой—

1ри сквозных отверстия, причем в

Крайних отверстиях установлены ориентированные в сторону первой полумуф1ы два фотодиода, а в среднем отверстии, выполненном напротив сквозного

I отверстия в первой полумуфте, — светодиод, один вход микропроцессора соединен с выходом упраьляющей памя5 ти и выходом интерфейса, а его входы соединены с фотодиодами, светодиодом, узлом управления приводом и выходами промежуточного счетчика, вход которого соединен с выходом амплитудного дискриминатора, выход последнего разряда промежуточного счетчика дополнительно подключен к входу прерывания микропроцессора, а датчики температуры и давления газа подключены к входам интерфейса через аналого-цифровой преобразователь.