Способ анализа газовых смесей

О П И С А Н И Е 580793

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву (5I ) М. Кл. (22)Заявлено 2105.75 (21) 2135587/25 с присоединением заявки .%

G 01 N 21/34

ГЬеударствекный комитет (28) Приоритет

1I0 делам авооретений и открытий

Опубликовано 15.0б.80. Бюллетень № 22 (53) УДК 543.27 (088.8) Дата опубликования описания 15.06.80

° г (72) Автор изобретения

П. И. Бреслер

Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторский институт научного приборостроения (7l) Заявитель (54) СПОСОБ АНАЛИЗА ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ

Изобретение относится к аналитическому приборостроению, в частности к способам анализа и устройствам, основанным на избирательном поглощении газами инфракраснойрадиации.

Известен способ анализа газовых смесей, состоящий в том, что анализируемую газовую смесь, вводимую в акустически замкнутую камеру, снабженную окном, прозрачным для инфракрасной радиации, и микрофоном (оптикоакустический преобразователь), подвергают облу1О чению модулированным потоком инфракрасной радиации соответствующего спектрального состава и измеряют амплитуду возникающих в камере акустических колебаний, являющихся функцией содержания определяемого компо15 нента в укаэанной газовой смеси (1).

Недостатки этого способа обусловлены зависимостью амплитуды акустических колебаний в оптико-акустическом преобразователе не толь20 ко от содержания определенного компонента в смеси, но и от термодинамических параметров анализируемой газовой смеси, а также от стабильности во времени потока инфракрасной

2 радиации и коэффициента передачи электрического измерительного тракта.

Ближайшим техническим решением к предлагаемому изобретению является способ анализа газовых смесей путем облучения модулированным потоком инфракрасной радиации анализируемой газовой смеси, вводимой в акустически замкнутую камеру, снабженную окном, прозрачным для инфракрасной радиации, термоакустическим датчиком и микрофоном, н последующего измерения параметров акустических сигналов, возникающих в камере (22.

Недостатки этого способа состоят в необходимости использования рабочего и сравнительного сигналов разной физической природы, что приводит к неполной компенсации влияния термодинамических параметров анализируемого газа и влияния нестабильности потока инфракрасной радиации на результаты измерений.

С целью увеличения точности измерений путем уменьшения дестабилизирующих факторов по предлагаемому способу измеряют сдвиг фазы между результирующим сигналом, являющимся геометрической суммой опорного и па580793 ф лу приведен в ка <оство примера случай расширения блу. диапазона иэмороний (ото до 9 ) путом расной уменьшения опорного сигнала от эначония 0

1 до значения 0 . сти, Способ позволяет существенно повысить ри. чувствительность газоанализаторов с непосредственной подачей анализируемой газовой смеси ма, в камеру оптико-акустического преобразователя по сравнению с обычными оптико-акустическими е- io газоаналиэаторами, снабженными рабочей кюжду ° ветой, при равной толщине слоя анализируемого, газа, Например, для обычного оптико-акустичесала- кого газоанализатора на метан с диапазоном мулой измерений 0-Se10 об.% необходима рабочая кювета длиной 200 мм, тогда как в первом (1) . случае достаточна глубина камеры оптико-акустического преобразователя 5 мм. Поэтому при переходе от обычных оптико-акустических опреде- газоанализаторов к приборам с непосредственси, ной подачей анализируемой смеси в камеру чий оптико-акустического преобразователя (по

О предлагаемому способу) существенно уменьшаак ются габариты и вес приборов.. 3 бочого сигналов, и опорным сигналом, по чаемым от термоакустичоского датчика, о чаемого модулированным потоком инфрак радиации, и измеряют амплитуды или фазь опорного или рабочего сигнала в отдельно

Результирующий сигнал является геомет ческой суммой обоих сигналов.

На чертеже показана векторная диаграм поясняющая предлагаемый способ.

Рабочий сигнал Р, опорный сигнал О, р зультирующий сигнал R, сдвиг фазы Ч ме рабочим и опорным сигналами, сдвиг фазь ч между результирующим и опорным сиги ми связаны между собой следующей фор

P . о

tg Ô=

<+-соьЧ . P о

Поскольку при изменении содержания ляемого компонента в анализируемой сме будет изменяться практически только раба сигнал Р, а изменениями опорного сигнала и сдвига фазы можно пренебречь, то, к следует из черте>ка и формулы (1), сдвиг фазы ф между опорным 0 и результирующим R сигналами является однозначной функцией содержания определяемого компонента в анализируемой смеси.

Измеряя указанный сдвиг фазы тем или иным известным приемом, например, с помо. щью синхронного детектора, можно находить искомое содержание определяемого компоненга путем сравнения измеренного сдвига фазы с калибровочной характеристикой, полученной по известным значениям содержания определяемого компонента в анализируемых смесях.

Так как амплитуды и фазы рабочего и опорного сигналов практически одинаково зависят от термодинамических свойств анализируемой смеси, частоты модуляции, величины потока инфракрасной радиации, чувствительности микрофона и коэффициента передачи электрической измерительной схемы, то, как следует из приведенной формулы, результаты измерений практически не зависят от перечисленных параметров, чем и устраняются недостатки способа-прототипа.

Выбор диапазона измеряемых значений содержания определяемого компонента в смеси может быть осуществлен путем раздельной регулировки амплитуды или фазы опорного или рабочего сигнала. На векторной диаграмме

Формула изобретения

1. Способ анализа газовых смесей путем облучения модулированным потоком инфракрасной радиации анализируемой газовой смеси, вводимой в акустически замкнутую камеру, снабженную окном, прозрачным для инфракрасной радиации,: термоакустическим датчиком и микрофоном, и последующего измерения па35 раметров акустических сигналов, возникающих в камере, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности измерений посредством уменьшения влияния дестабилизирующих факторов, измеряют сдвиг фазы между результирующим сигналом, являющимся геометричес40 кой суммой опорного и рабочего сигналов, и опорным сигналом, полученным от термоакустического датчика, 2, Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и и .с я

4 тем, что измеряют, амплитуды или фазы опорного или рабочего сигнала в отдельности, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. KF Luft,. Chem. Ing.Technik, N 24, 1969, 1312-1317.

2. Авторское свидетельство СССР N 368497, кл. G 01 N 21/34, 1971.

Составитель С. Соколова

Техред Т. Левадская Корректор С. Шекмар

Редактор Е. Месропова

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 4290/54 Тираж 1019 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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