ГАЗОВЫЙ АНАЛИЗАТОР

Полезная модель относится к области физико-химических измерений, а также к устройствам для автоматического анализа газов.
Известен импульсный газоанализатор (Фарзане Н. Г., Илясов Л. В. Автоматические детекторы газов. - М,: Энергия, 1972. С.115-123), содержащий'дифференциальный газовый детектор, трубку, автоматический дозатор, систему измерения сигнала детектора и командный прибор. Измерение концентрации определяемого компонента с помощью такого газоанализатора основывается на периодическом вводе в трубку с помощью дозатора постоянной по объему пробы анализируемой газовой среды, транспортировки этой пробы по трубке потоком газа-носителя в газовый детектор и измерении сигнала детектора, имеющего форму импульса, по амплитуде или площади которого судят о концентрации определяемого компонента.
Недостатком такого импульсного газоанализатора является сложность конструкции и необходимость дополнительного использования чистого газа в качестве газа-носителя.
Известен импульсный газоанализатор для измерения микроконцентраций газов и паров в воздух (Исаев Ю.В. Сорбционно-потенциометрические измерительные преобразователи концентрации жидкостей и паров. Автореферат диссертации. Баку. АзИНефтехим, 1989. С.17-18), содержащий две трубки для подключения газоанализатора к объекту контроля, измерительный газовый детектор с двумя штуцерами, фильтр, соединенный с одной из трубок, реверсивный побудитель расхода газа, включенный между второй трубкой и одним из штуцеров измерительного газового детектора, измерительное и управляющее устройства. Измерение концентрации определяемого компонента с помощью такого газоанализатора осуществляется путем периодической подачи потока анализируемой газовой среды, содержащей определяемый компонент, и потока этой же среды, очищенной от названного компонента, в измерительный газовый детектор. Причем подача каждого из потоков осуществляется с помощью реверсивного побудителя расхода в течение фиксированных
отрезков времени, а по амплитуде сигнала судят о концентрации определяемого компонента.
Недостатком такого импульсного газоанализатора является нестабильность функции преобразования, связанная с существенным дрейфом начального уровня сигнала и наличием шума, что вызвано действием на анализатор влияющих физических величин.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому эффекту к предлагаемому техническому решению является «Импульсный газоанализатор» (Патент РФ на изобретение №2176787, опубл. 10.12.2001) г.
Для него характерны увеличение точности определения микроконцентраций газов и паров в воздухе и повышение надежности работы. Данный результат достигается тем, что импульсный газоанализатор содержит две трубки для подключения газоанализатора к объекту контроля, измерительный газовый детектор с двумя штуцерами, фильтр, соединенный с одной из трубок, реверсивный побудитель расхода газа, включенный между второй трубкой и одним из штуцеров измерительного газового детектора, измерительное и управляющее устройства. Газоанализатор дополнительно содержит сравнительный газовый детектор и дополнительный фильтр, причем сравнительный газовый детектор включен между фильтром и дополнительным фильтром, а второй штуцер измерительного газового детектора соединен с дополнительным фильтром, кроме того, измерительный и сравнительный газовые детекторы подключены к измерительному устройству дифференциально.
Преимуществом данного газоанализатора является: простота конструкции; малые габариты; стабильность функции преобразования.
Существенным недостатком данного газоанализатора является то, что он может определить только один определяемый компонент, на который настроен сравнивающий газовый детектор. Однако часто возникает задача проверки атмосферы на наличие в ней сразу нескольких вредных веществ.
Задачей полезной модели является расширение диапазона определения вредных веществ, находящихся во внешней среде.
Технический результат, который может быть получен при использовании полезной модели, заключается в уменьшении времени качественного анализа различных вредных веществ, находящихся во внешней среде и введении сигнализации
при достижении их предельных значений.
Поставленная задача достигается тем, что газовый газоанализатор содержит две соединительные трубки, два газовых детектора: измерительного и нейтрального, побудитель расхода воздуха и измерительное устройство. При этом измерительное устройство выполнено в виде поглотительной колонки и ряда цепей, состоящих из последовательно размещенных разделительной колонки и анализируемого газового детекторов, соединенных между собой параллельно, при этом анализируемые газовые детекторы через переключатель выходной информации и усилительно-преобразующее устройство соединены с блоком обработки информации, включающим дисплей, световую и звуковую сигнализации предельных содержаний вредных веществ, а между выходами измерительного и нейтрального газовых детекторов установлен переключатель режима работы.
Схема импульсного газоанализатора изображена на чертеже,
где: 1 - переключатель режима работы;
2 - соединительные трубки;
3 - побудитель расхода воздуха;
4 - измерительный газовый детектор;
5 - измерительное устройство;
6 - нейтральный газовый детектор;
7 - усилительно-преобразующее устройство;
8 - блок обработки информации;
9 - поглотительная колонка;
10 - разделительная колонка;
11 - анализируемый газовый детектор;
12 - переключатель выходной информации;
13 - дисплей;
14 - световая сигнализация содержания предельных содержаний вредных веществ;
15 - звуковая сигнализация содержания предельных содержаний вредных веществ.
Газовый анализатор является измерительным устройством циклического действия и имеет два режима работы "Измерение" и "Анализ".
Включение анализатора в названные режимы работы осуществляется переключателем режима работы 1 (положения 1-2 или 1-3).
Работа газового анализатора осуществляется следующим образом.
Предварительно соединительные трубки 2 газового анализатора подключают как к объекту контроля, так и к источнику нейтрального газа. Затем включают побудитель расхода воздуха 3.
В режиме "Измерение" анализируемый воздух из атмосферы через соединительную трубку 2 направляется последовательно в измерительный газовый детектор 4, переключатель газовых потоков 1 (положение 1-2), измерительное устройство 5.
В режиме "Анализ" по сигналу системы управления побудитель расхода 2 отключается. Нейтральный газ через соединительную трубку 2 последовательно направляется в нейтральный газовый детектор 6, переключатель газовых потоков 1 (положение режима работы 1-3), измерительное устройство 5. Таким образом, в режиме "Анализ" через нейтральный газовый детектор 6 протекает нейтральный газ.
В свою очередь, измерительное устройство 5 включает в себя поглотительную колонку 9, разделительные колонки 10 и анализируемые газовые детекторы 11. Причем разделительные колонки 10 и анализируемые газовые детекторы 11 соединены между собой последовательно, а между образовавшимися цепочками параллельно. Таким образом, все цепочки включаются в работу одновременно.
Таким образом, в режиме "Измерение" через измерительный газовый детектор 4 протекает анализируемый воздух, содержащий определяемый компонент, а в режиме "Анализ" через газовый детектор 6 протекает нейтральный газ. Разность сигналов детекторов 4 и 6 анализируется и запоминается в измерительном устройстве 5.
В положении, соответствующем режиму "Анализ", оставшиеся в поглотительной колонке компоненты выдуваются из нее газом-носителем для дальнейшего разделения в разделительные колонки 10 и далее через анализируемые газовые детекторы 11 в атмосферу.
Разделенные в разделительных колонках 10 компоненты воздушной смеси, попадая в анализируемые газовые детекторы 11 и проходя через полости чувствительных
элементов этих детекторов, взаимодействуют с их нагретой поверхностью, изменяя электрические свойства чувствительных элементов тем больше, чем больше концентрация компонентов. Электрические сигналы чувствительных элементов в виде пиков, площадь которых пропорциональна содержанию компонентов (хроматограмма) через переключатель выходной информации 12 и усилительно-преобразующее устройство 7 подаются на блок обработки информации 8. В свою очередь блок обработки информации 8 включает дисплей 13, а также световую 14 и звуковую 15 сигнализации содержания предельных содержаний вредных веществ.
Выходной сигнал измерительного устройства 5 через усилительно-преобразующее устройство 7 преобразуется в цифровые значения, которые записываются в память, обрабатываются и выводятся в ПЭВМ в виде цифрового кода. Выходную информацию можно наблюдать на экране дисплея 13.
Полученная информация является мерой микроконцентрации определяемых вредных веществ, находящихся в воздушной среде. В последующих циклах работы газового анализатора все операции повторяются.
В случае превышения предельного содержания вредных веществ в воздушной среде, срабатывает световая 14 и звуковая 15 сигнализация.
Наличие канала, содержащего нейтральный газовый детектор 6, выполнение измерительного устройства 5 в виде поглотительной колонки и ряда цепей, состоящих из последовательно размещенных разделительных колонок 10 и анализируемых газовых детекторов 11, соединенных между собой параллельно, а также наличие переключателя выходной информации, позволяет определить наличие сразу нескольких вредных веществ, находящихся в воздушной среде.
Предлагаемый газовый анализатор может быть реализован с использованием стандартного побудителя расхода газа, измерительных устройств и газовых детекторов, которые содержат проточную камеру с чувствительным элементом и два штуцера, например, термокондуктометрические, термохимические, сорбционно-кондуктометрические и др.
Газовый анализатор может найти применение в системах контроля взрывоопасных, вредных и отравляющих примесей, находящихся в воздухе.