Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

SU894494A1 - Method of optical absorbtion gas analysis - Google Patents

Method of optical absorbtion gas analysis Download PDF

Info

Publication number
SU894494A1
SU894494A1 SU792716605A SU2716605A SU894494A1 SU 894494 A1 SU894494 A1 SU 894494A1 SU 792716605 A SU792716605 A SU 792716605A SU 2716605 A SU2716605 A SU 2716605A SU 894494 A1 SU894494 A1 SU 894494A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
mixture
gas
radiation
receiving
analyzed
Prior art date
Application number
SU792716605A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Оттович Салль
Михаил Анатольевич Салль
Original Assignee
За витель
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by За витель filed Critical За витель
Priority to SU792716605A priority Critical patent/SU894494A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU894494A1 publication Critical patent/SU894494A1/en

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Description

Изобретение относитс  к газовом анализу, а конкретнее к оптическому абсорбционному газовому анализу, и может быть использовано, например, при анализе состава воздуха в быто-i. вых и производственных помещени х. Известен способ оптического абсор ционного аналиэа путем измерени  сте 1Т1ени поглрп1ени  излучени  с помсвдью неселективных приемников, например болометров {Ц.. Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  способ оптического абсорбционного газового анализа, основан . ный на поглощении модулированного из лучени  определ емым компонентом ана лизируемой газовой смеси путем измерени  колебаний разности температур в двух камерах, по крайней мере, одна из которых  вл етс  лучеприемной. В этом способе измерение интенсив ности поглощени  излучени  ocytqecTвл ют путем измерени  колебаний давлени , возникающих при нагреве анализируемой смеси под воздействием модулированного потока излучени . Преобразование колебаний давлени  в электрический сигнал осуществл ют с помощью микрофона. 2. Недостаток такого способа закдю чаетс  в невысокой чувствительности, вызванной ограниченностью объема воспринимающей излучение анализируемой газовой смеси. Цель изобретени  - повышение чувствительности . Указанна  цель достигаетс  тем, что в способе оптического абсорбционного газового анализа, основанного на поглощении модулированного излучени  определ емым компонентом ан ализируемой газовой смеси путем измерени  колебаний разности температур в двух камерах, по крайней мере, одна из которых  вл етс  лучеприемной, возбуждают перетекание анализируемой газовой смеси из одной камеры в другую и измер ют интенсивность этого перетекани  путем преобразовани  расхода анализируемой газовой смеси в электрический сигнал,при этом коли-, -qecTBO анализируемой газовой смеси выбирают из услови  обеспечени  повышенной интенсивности теплообмена между анализируемой газовой смесью и окружающей средой,увеличенной по сравнению с тем значением, при котором достигаетс  максимальный температурный сигнгш.The invention relates to gas analysis, and more specifically to optical absorption gas analysis, and can be used, for example, in analyzing the composition of air in life-i. out and production facilities. The known method of optical absorption analyzer by measuring the 1T1 level by measuring radiation with a pair of non-selective receivers, such as bolometers {Ts .. The closest to the proposed method is an optical absorption gas analysis method based. absorbed by the absorption of the modulated radiation by the detectable component of the analyzed gas mixture by measuring the fluctuations of the temperature difference in the two chambers, at least one of which is receptive. In this method, the measurement of the intensity of absorption of radiation by ocytqecT is measured by measuring the pressure fluctuations that occur when the analyzed mixture heats up under the influence of a modulated radiation flux. The conversion of pressure oscillations into an electrical signal is performed using a microphone. 2. The disadvantage of this method lies in its low sensitivity caused by the limited volume of the receiving radiation of the analyzed gas mixture. The purpose of the invention is to increase the sensitivity. This goal is achieved by the fact that in an optical absorption gas analysis method based on the absorption of modulated radiation by a detectable component of an analyzing gas mixture, by measuring the temperature difference fluctuations in two chambers, at least one of which is ray-receptive, the flow of the analyzed gas is excited from one chamber to another and measure the intensity of this flow by converting the flow rate of the analyzed gas mixture into an electrical signal, while the number of -qecTBO The analyzed gas mixture is selected from the conditions for providing an increased intensity of heat exchange between the analyzed gas mixture and the environment, which is increased in comparison with the value at which the maximum temperature signal is reached.

На чертеже представлено устройство реализуквдее способ.The drawing shows the device implementable method.

Устройство содержит источник 1 излучени , отражатель 2, входное окно 3 лучеприемной камеры 4 со стенкой 5 синхронный электродвигатель 6, оптические фильтры 7 и 8, образующие обтюратор , схему получени  опорного сигнала, содержащую задатчик 9 и преобразователь 10, наружную камеру 11, отделенную от окружающей среды стенкой 12f зеркала 13 и 16, запорный вентиль 17, отверстие 18 в стенке 5 лучеприемной камеры 4, терморезисторы 19 и 20, эапорный вентиль 21 измерительную систему, содержащую конденсатоЕжа 22 и 23, Образующие ,с терморезисторами 19 и 20 неравновесный мост, источник 24 пйтаки , разде лительный конденсатор 25, уои итель 26 переменного сигнала, синхронный детектор 27, уст х йство 28 линеаризующее градуироаочнзт хйрактврйЬт ку регистратор 29, жай ючатель 30 корректор 31 погрианости, ИСТОЧНИК 32 регулируемого напр жени  посфо нного тока.The device contains a radiation source 1, a reflector 2, an input window 3 of the receiving-ground chamber 4 with a wall 5, a synchronous motor 6, optical filters 7 and 8 forming the obturator, a reference signal receiving circuit comprising a setting device 9 and a converter 10, an outer chamber 11 separated from the surrounding environment wall 12f mirrors 13 and 16, shut-off valve 17, hole 18 in the wall 5 of the receiving chamber 4, thermistors 19 and 20, e-bearing valve 21 a measuring system containing condensate 22 and 23, forming, with thermistors 19 and 20 nonequilibrium bridge, 24 pytaki source, separation capacitor 25, variable signal generator 26, synchronous detector 27, device 28 linearizing gradient optical gain recorder 29, pressing 30 corrector 31 flatness, SOURCE 32 adjustable voltage of the current.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

излучение от источника 1 отражателем 2 йапраал ефс  через входное Ьк но 3 в лучеирие1« ую камеру 4, ограниченную стенкой 5. Сйахроншам &лек тродвигателем б привсщитс  8 движени обтюратор, два оптических 7 и 8 которого йеоййиаково nponycKsaof излучение в вблйстй полос з поглс це ни  определ емого компонента аналй зируемой смеси и практически одинаково пропускают излучение 9 област х спектра, где  остаточно нйтеисйвио поглощают Hi itpe ejineiiKite компонент 4иа 3 уемой смесиradiation from the source 1 by the reflector 2 ipraal efs through the input bk but 3 into the radiating chamber 4, bounded by the wall 5. The syphons and the motor are equipped with an 8-way obturator, two optical 7 and 8 of which are emitted radiation and nonycKsaof radiation in the picture. no detectable component of the mixture being mixed and almost equally transmitting radiation 9 regions of the spectrum, where it’s absorbed by the Hi-Tepe ejineiiKite component 4 and 3 of the mixture

С понАэдь зэда1гчв{Гв 9, шполненного в М(зде из магийфноро материала, на о®м раторе преобразовател  10 получаетс  опорный дл  управлени  работой синхронного детектора 27.With a zeda gchv {guv 9, filled in in M (here from magiforno material, on the transducer 10), a reference is obtained to control the operation of the synchronous detector 27.

Лучеприемна  камера 4 размшсена внутри наружной ка1«юры 11, котора  отделена от окружаивдей срёпы стенкой 12. Внутренн    учепрйемна  камера содегржит вогнутые сферические веркала одного и того же редиуса кривизны, причем зеркала 13 и 14 удалены от зеркала 15 на рассто ние равное этому радиусу, |Центр кривизны зеркала 15 находитс  между зеркалами 13 и 14, а центры кривизны этих зеркал располагают си влетрично на некотором рассто ниии друг от друга на поверхности зеркала 15. Излучение после определенного числа Отражений от зеркал (это число зависит от угла поворота зеркал 13 и 14 вокруг центра , расположенного между дтими зеркалами ) попадает на дополнительнее зеркало 16. Последнее выполнено изRadiation chamber 4 is inside the outer junction of the Jurassic 11, which is separated from the surroundings by the wall 12. The inner chamber contains a concave spherical helix of the same radius of curvature, and mirrors 13 and 14 are removed from the mirror 15 for a distance equal to this radius, | The center of curvature of the mirror 15 lies between the mirrors 13 and 14, and the centers of curvature of these mirrors locate at some distance from each other on the surface of the mirror 15. The radiation after a certain number of reflections from the mirrors (this number depends on um from the angle of rotation of mirrors 13 and 14 around the center located between these mirrors) falls on an additional mirror 16. The latter is made of

цилиндрического стержн  и головки в виде поршн , торцова  зеркальна  поверхность которого скошена под таким углом, который позвол ет в необходимой мере измен ть направление отрае женного излучени  (путем поворота зеркала вокруг оси стержн ) и благодар  этому увеличить и регулировать длину пути лучей в камере.cylindrical rod and head in the form of a piston, the front mirror surface of which is beveled at an angle that allows to change the direction of the reflected radiation to the necessary extent (by rotating the mirror around the axis of the rod) and thereby increase and regulate the path length of the rays in the chamber.

При заполнении приемника излучени  Q анализируемой газовой смесью ее пропускают последовательно через открытый запорный вентиль 17, лучеприемную камеру 4, отверстие 18 в стенке 5 лучеприемной камеры 4, канал с терморезисторами 19 и 20, наружную камеру 11 и через открытый запорный вентиль 21 на выброс в окружающую атмосферу.When the radiation detector Q is filled with the analyzed gas mixture, it is passed successively through the open shut-off valve 17, the receiving-chamber 4, the opening 18 in the wall 5 of the receiving-chamber 4, the channel with thermistors 19 and 20, the outside chamber 11 and through the open-closing check valve 21 to discharge into the surrounding the atmosphere.

При вращении фильтров 7 и 8 поступающее в лучеприемную камеру 4 излучение оказываетс  промодулированным. Иа участке спектра, где поглощает определ емый компонент анализ ируемой смеси. Модулированное излучение поглоща сь в лучеприемной камере 4, вызывает в последней колебани  температуры газовой смеси. Анализируема  смесь переодически{.. с частотой модул ции перетекает из лучеприемной камера 4 в наружную камеру 11 и обратно через отверстие 18 и канал, в котором последовательно по току газа размоцены нагреваем е электрическим током термореэйстйрл 19 и 20, воспринимающие это перетекание газовой смеси. Действительно/ ti отсутствии газово1ГО потока меаду камерами газова  среда , окружанзща  терморезисторы 19 и 20, неподвижна. Оба терморезистора джоулевым теплом практическиWhen the filters 7 and 8 are rotated, the radiation entering the receiving-chamber 4 is modulated. In the part of the spectrum where the component being detected is absorbed by the analysis of the mixture under study. The modulated radiation being absorbed in the receiving cell 4 causes, in the latter, fluctuations in the temperature of the gas mixture. The mixture is analyzed periodically (with a modulation frequency) flows from radiation-receiving chamber 4 into outer chamber 11 and back through aperture 18 and a channel in which the heating resistors 19 and 20, which receive this gas flow, are de-energized by the flow of gas. Indeed, in the absence of a gas flow between the chambers, the gaseous medium, surrounded by thermistors 19 and 20, is fixed. Both thermistor Joule heat almost

до одинаковой уставовиииейс  температур . При возникновении потока между камерами измен ютс  услови  охлаждени  ;термореэисторов 19 и. 20. Эти изМеиенйЯ неодинаковы, так как газовыйup to the same temperature limit. When a flow occurs between chambers, the cooling conditions change; thermoresistors 19 and. 20. These of Meenia are not identical, since the gas

йоток уносит тепло от одного терморезистора к другомуS поток от лучеприе1 1ШОЙ 4 к наружной камере 11 уносит тепло от термс езистора 19 к терморезистору 20. Последний оказываетс  больше нагретым, чем первый. Наоборот, противоположно направлен:ный газовый поток за-счет уноса от терморезистора 20 к терморезисTOpy 19, больше охла здает первый.The yoke carries heat from one thermistor to another. The flux from the radiofrequency 1SHORE 4 to the outer chamber 11 carries heat away from the thermistor of the resistor 19 to the thermistor 20. The latter turns out to be more heated than the first. On the contrary, the opposite is directed: the new gas flow due to ablation from the thermistor 20 to the thermoresis TOpy 19, the first one cools more.

Claims (1)

Поскольку направление газового потока измен ют с частотой модул ции излучени , то возникает переменный дополнительный тепловой поток между терморезисторами 19 и 20 за счет частичного переноса тепла газовым потоком . В зависимости от изменений направлени  газового потока измен етс  и разность температур терморезисторов 19 и 20. Периодические колебани  разности температур терморезисторов 19 и 20 воспринимаютс  и преобразуютс  измерительной системой в сигнал измерительной информации. Измерительна  система на ходе име ет конденсаторы 22 и 23, образующие с терморезисторами 19 и 20 неравновесный мост. Одна его диагональ подключена к источнику 24 питани  посто нного тока, а друга  через разделительный конденсатор 25 - ко входу усилител  26 переменного сигнала. Усиленный сигнал выпр мл ют синхронным детектором 27 (коммутацию синхронного детектировани  осуществл ют с частотой модул ции излучени  обычным образом - опорным сигналом от преобразовател  10) и подают через устройство 28, линеаризующее градуировочную характеристику (оно может быть выполнено на нелинейном элементе , например полупроводниковом диоде) на вход регистратора. Йлклю-чатель 30 и корректор 31 погрешносте служат дл  периодического контрол  коэффициента передачи выходной электрической схемы с усилителем. Источник 32 регулируемогонапр жени  посто нного тока предназначен дл  коррекции нулевого сигнала. Преимущества данного способа пере известными заключаютс  в следующем. В известных способах оптического абсорбционного газового анализа дл  каждого заданного концентрационного диапазона измерений стрем тс  к достижению максимально возможной или близкой к ней чувствительности газового анализа (отношение шлходного электрического сигнала к вызывакнцому его изменению концентрации определ емого компонента в анализируемой сме си) , подбира  оптимальным количество восприниман цей излучение лучеприеМной смеси из услови  достижени  максимально возможной (или близкой к ней) амплитуды колебаний температуры 6 лучеприемной газовой смеси, В част ности, подбирают оптимальными толщины 6 слоев лучеприемной смеси, значени  которых не превышают обычно 5 мм. Последнее значение прин то дл  серий но выпускаеких в насто щее врем  оптико-акустических газоанализаторов, Дальнейшее увеличение количества воспринимакхцей излучение лучеприемной смеси, т, е. больше оптимального значени , соответствующего макси ,муму амплитуды колебаний температуры (в частности, увеличение толщины сло  лучеприемной газовой смеси более 5 мм), приводит к уменьшению чувствительности оптического абсорбционного анализа, основанного на измерении разности сравниваек«х потоков (один из которых пропускают через анализируемую смесь, по величине амплитуды акустического давлени , завис щего от температурного сигнала) последний возникает под действием разности сравнивае «лх потоков излучени . При таком измерении также не увеличиваетс  чувствительность оптического абсорбционного газового анализа и увеличение количества воспринимаквдей излучение лучеприемной смеси путем увеличени  габаритных размеров, ограничивающих лучеприемную смесь в двух направлени х, перпендикул рных оси потока излучени . Замена в данном способе оптикоакустического метода, основанного на измерении колебаний мембраны микрофона , на метсщ, основанный на измерении интенсивности перетекани  части анализируемой смеси из одной ка- меры в другую, позвол ет увеличить количество лyчJeпpиeмнoй смеси в камерах по сравнению с тем количеством, icoTopoe  вл етс  оптимальным дл  оптико-акустического преобразовани . При этом уменьшаетс  абсолютное значение температурного сигнала (амплитуды колебаний разности температур ) и увеличиваетс  безразмерный комплекс GrPr, то есть интенсивность теплообмена между лучеприемкой камерой и окружак цей средой. Способ обладает преимуществами перед известными при величине Gr-Pr 0,l т. е. при увеличении объема лучеприемной смеси см. Формула изобретени  Способ оптического абсорбционного газового анализа, основанный на поглощении модулированного излучени  определ емым компонентом анализируемой газовой смеси, путем измерени  колебаний разности температур в двух камерах, по крайней мере, одна из ч«оторых  вл етс  лучеприемной, отличающийс  тем, что, с целью повышени  чувствиФеЯьности, возбуждают перетекание анализируемой газовой смеси из одной в другую и измер ют интенсивиоеть этого пе- ретекани  . путем преобразовани  расхода анализируемой газовой смеси в электрический сигнал, при этом количество анализируемой газовой смеси выбирают из услови  обеспечени  повышенной интенсивности теплообмена ежду анализируемой газовой смесью окружающей средой, увеличенной по сравнению с тем значением, при котоом достигаетс  максимальный темпеатурный сигнал. Источники ,информации, прин тые во внимаь1ие при экспертизе 1.Эйкен А,, Физико-химический анализ в производстве, ОНТИЛ, 1936, с, 99, 2,Автоматические газоанализаторы. Под ре  В,А, Павленко, М,, ЦИНТИ Электропром, 1961, с, 180-181 ( прототип),Since the direction of the gas flow changes with the modulation frequency of the radiation, a variable additional heat flow occurs between the thermistors 19 and 20 due to the partial transfer of heat by the gas flow. Depending on changes in the direction of the gas flow, the temperature difference between thermistors 19 and 20 also changes. Periodic oscillations of the temperature difference between thermistors 19 and 20 are sensed and converted by the measurement system into a signal of measurement information. The measuring system on the course has capacitors 22 and 23, which form a non-equilibrium bridge with thermistors 19 and 20. One of its diagonal is connected to the DC power supply 24, and the other via a coupling capacitor 25 to the input of the AC amplifier 26. The amplified signal is rectified by a synchronous detector 27 (synchronous detection commutation is performed with the radiation modulation frequency in the usual manner - the reference signal from the converter 10) and is fed through the device 28, which linearizes the calibration characteristic (it can be performed on a nonlinear element, for example, a semiconductor diode) to the registrar entry. The switch 30 and the error corrector 31 serve to periodically monitor the transmission coefficient of the output electrical circuit with an amplifier. The source 32 is adjustable DC voltage is designed to correct the zero signal. The advantages of this re-known method are as follows. In the known methods of optical absorption gas analysis for each given concentration range of measurements it tends to achieve the maximum possible or close to it sensitivity of the gas analysis (the ratio of the electrical signal to the cause of its change in the concentration of the component being determined in the analyzed mixture), choosing the optimal number of senses radiation of the inherent mixture from the condition of reaching the maximum possible (or close to it) amplitude of temperature fluctuations ry 6 luchepriemnoy gas mixture, in particular, the optimum thickness is selected layers 6 luchepriemnoy mixture value which generally does not exceed 5 mm. The latter value is taken for a series of currently available optoacoustic gas analyzers, a further increase in the amount of radiation perceived by the receiving mixture, i.e., greater than the optimum value corresponding to the maximum temperature amplitude (in particular, an increase in the thickness of the receiving gas mixture) more than 5 mm), leads to a decrease in the sensitivity of the optical absorption analysis, based on measuring the difference of comparison "x streams (one of which is passed through uemuyu mixture largest acoustic pressure amplitude, dependent on the temperature signal present), the latter is caused by the difference compares "nx radiation fluxes. This measurement also does not increase the sensitivity of the optical absorption gas analysis and the increase in the number of perceived radiation of the light-receiving mixture by increasing the overall dimensions limiting the light-receiving mixture in two directions perpendicular to the radiation flux axis. Replacing in this method an optoacoustic method based on measuring the vibrations of a microphone membrane with a method based on measuring the intensity of a part of the mixture being analyzed from one chamber to another allows increasing the number of cells in the cameras compared to the amount icoTopoe is optimal for opto-acoustic conversion. In this case, the absolute value of the temperature signal (amplitude of oscillations of the temperature difference) decreases and the dimensionless GrPr complex increases, i.e., the intensity of heat exchange between the receiving chamber and the surrounding medium. The method has advantages over the known values of Gr-Pr 0, l, i.e., with an increase in the volume of the light-receiving mixture, see Formula of Invention two chambers, at least one of the hours, which is only receiving, is characterized in that, in order to increase the sensitivity of the FIRST, excite the flow of the analyzed gas mixture from one and other measured intensivioet this pe- retekani. by converting the flow rate of the analyzed gas mixture into an electrical signal, the amount of the analyzed gas mixture is selected from the condition of increased heat transfer between the environment being analyzed by the gas mixture, increased compared with the value at which the maximum temperature signal is reached. Sources, information taken into consideration during the examination 1. Aiken A, Physico-chemical analysis in production, ONTIL, 1936, p. 99, 2, Automatic gas analyzers. Under Re B, A, Pavlenko, M ,, TsINTI Electroprom, 1961, s, 180-181 (prototype),
SU792716605A 1979-01-25 1979-01-25 Method of optical absorbtion gas analysis SU894494A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU792716605A SU894494A1 (en) 1979-01-25 1979-01-25 Method of optical absorbtion gas analysis

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU792716605A SU894494A1 (en) 1979-01-25 1979-01-25 Method of optical absorbtion gas analysis

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU894494A1 true SU894494A1 (en) 1981-12-30

Family

ID=20806802

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU792716605A SU894494A1 (en) 1979-01-25 1979-01-25 Method of optical absorbtion gas analysis

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU894494A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5009493A (en) * 1988-09-10 1991-04-23 Dragerwerk Aktiengesellschaft Mirror arrangement for a beam path in a multiple-reflection measuring cell

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5009493A (en) * 1988-09-10 1991-04-23 Dragerwerk Aktiengesellschaft Mirror arrangement for a beam path in a multiple-reflection measuring cell

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6114700A (en) NDIR instrument
EP0307625B1 (en) Optical gas analyzer
JP3306833B2 (en) Calibration method for gas concentration measurement
US5793044A (en) Infrared radiation detector units and methods of assembling transducers in which said units are incorporated
WO1987007018A1 (en) Oxygen measurement using visible radiation
CN106959171B (en) Temperature and humidity measurement method based on ultrasonic wave and laser absorption spectrum technology
US6373056B1 (en) Gas detection apparatus using a combined infrared source and high temperature bolometer
US4320297A (en) Split detector
US3659452A (en) Laser excited spectrophone
US2709751A (en) Infrared concentrometer
SU894494A1 (en) Method of optical absorbtion gas analysis
Lee The NBS photoelectric pyrometer and its use in realizing the International Practical Temperature Scale above 1063° C
US3422678A (en) Apparatus and method for measuring temperatures
US4344172A (en) System for measuring the radiation power of power-modulated transmitters, in particular of lasers
CN207366101U (en) A kind of humiture measurement mechanism
US4501968A (en) Infrared radiation gas analyzer
US3313154A (en) Apparatus for measuring energy output of a laser
US5608212A (en) Method for calibrating the zero point in a gas analyzer
GB2116317A (en) Infrared radiation gas analyzer
US4283934A (en) Pyrometric temperature measurements in flameless atomic absorption spectroscopy
SU890171A1 (en) Ortical absorption gas analyzer
CN221056309U (en) Optical cavity ring-down spectrum detector
US3740555A (en) Twin beam infrared absorption analyzer
US3971940A (en) Detector absorptivity measuring method and apparatus
KR820000284B1 (en) Light a detector for infrared gas analysis meter