ДВУХЛУЧЕВОЙ ОПТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР КОНЦЕНТРАЦИИ ОЗОНА

Полезная модель относится к области методов и средств измерения концентрации озона в жидких и газообразных средах.
Известно устройство для определения содержания озона в газах (А.С. №1423947) с применением люминисцирующего под воздействием озона элемента, например родамина В. Недостаток устройства заключается в том, что оно имеет высокую степень погрешности при измерении малых концентраций озона и не пригодно для определения концентрации озона в жидких средах.
Известен двухлучевой оптический анализатор Bran'a и Lubbe приведенный на стр.84, рис.7,2 Научное издание. Озон и другие экологически чистые окислители. Наука и технология. Материалы 25 Всероссийского семинара (Москва, химический факультет МГУ, 5 июня 2003), Изд. «Университет и школа» хим. факультета МГУ. Москва 2003.) (Приложение к заявке).
Он содержит источник света в виде ртутной лампы, оптический конденсор, делительное полупрозрачное зеркало, оптическую кювету с анализируемой средой, диафрагму и два фотоприемника. Луч света от источника света попадет на полупрозрачное зеркало и разделяется на два луча. Один луч отражается от полупрозрачного зеркала и попадает на первый фотоприемник. Второй луч проходит сквозь полупрозрачное зеркало, проходит через оптическую кювету с анализируемой средой, диафрагму и попадает на второй фотоприемник. Сигналы с фотоприемников сравниваются и, таким образом, определяется величина содержания озона в исследуемой среде.
Устройство позволяет производить замеры концентрации озона как в газообразных, так и в жидких средах. Однако наличие в устройстве двух фотоприемников, которые всегда имеют разные фотометрические параметры в пределах допусков на их изготовление, снижает точность измерений особенно при низких концентрациях озона. Кроме того, фотоприемники являются самым дорогостоящим комплектующим элементом в устройстве, и наличие двух фотоприемников весьма удорожает стоимость такого измерительного прибора.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является двухлучевой оптический анализатор озона Sigrist'a, приведенный на стр.84, рис.7,1 Научное издание. Озон и другие экологически чистые окислители. Наука и технология. Материалы 25 Всероссийского семинара (Москва, химический факультет МГУ, 5 июня 2003), Изд. «Университет и школа» хим. факультета МГУ. Москва 2003.) (Приложение к заявке).
Он содержит источник ультрафиолетового излучения, качающееся зеркало, регулируемую диафрагму, кювету измерения и кювету сравнения, фотоприемник, сервопривод и усилитель. Анализатор предназначен для определения концентрации озона как в газообразных так и жидких средах. Определение концентрации озона производится путем сравнения поочередно поступающих на фотоприемник сигналов от одного и второго лучей, проходящих через кювету измерения и кювету сравнения. В отличии от предыдущего аналога в упомянутом прототипе имеется один источник света и один фотоприемник, что повышает точность измерения. Однако получение двух лучей за счет механизма качания зеркала значительно усложняет и удорожает такую конструкцию.
Целью полезной модели является создание более простого и достаточно точного анализатора концентрации озона в газообразных и жидких средах.
Поставленная цель достигается за счет того, что в двухлучевом оптическом анализаторе концентрации озона, источник ультрафиолетового излучения содержит два рабочих и два управляющих электрода, по меньшей мере, одну оптическую кювету измерения с анализируемой средой, один фотоприемник, принимающий поочередно поступающие на него два луча от источника ультрафиолетового излучения, устройство сравнения этих лучей. Согласно полезной модели поочередное образование лучей происходит у каждого рабочего электрода путем подачи на электроды переменного напряжения прямоугольной формы.
В целях выравнивания сигналов, поступающих на фотоприемник, анализатор снабжен блоком выравнивания сигналов, для установки их в исходное положение перед началом измерений.
Для расширения пределов измерения анализатор снабжен рядом сменных кювет измерения и сравнения.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображена схема анализатора с двумя кюветами.
Двухлучевой оптический анализатор концентрации озона, содержит источник ультрафиолетового излучения 1 с двумя рабочими 2 и двумя управляющими 3 электродами, оптическую кювету измерения 4 с анализируемой средой, фотоприемник 5,
принимающий поочередно поступающие на него от источника ультрафиолетового излучения 1 два луча 6 и 7, устройство сравнения этих лучей 8.
Кроме того, анализатор снабжен блоком 9 выравнивания сигналов от лучей 6 и 7, поступающих на фотоприемник 5, для установки их в исходное положение перед началом измерений.
Для анализа не только газообразных, но и жидких сред анализатор снабжен оптической кюветой сравнения 10, заполняемой жидкой средой, не содержащей озона, устанавливаемой в створе луча 7.
В целях расширения пределов измерений анализатор снабжен рядом сменных оптических кювет, устанавливаемых взамен кювет 4 и 10 (не показано).
Попеременное и поочередное образование лучей происходит у каждого рабочего электрода 2, за счет подачи на электроды 2 и 3 источника ультрафиолетового излучения 1 переменного напряжения прямоугольной формы.
Анализатор работает следующим образом.
Для анализа содержания озона в жидкой среде устанавливают кювету измерения 4 в створе луча 7 и кювету сравнения 10 в створе луча 8, заполненные одной и той же жидкой средой, не содержащей озона. Подают переменное прямоугольной формы напряжение на рабочие 2 и управляющие 3 электроды источника ультрафиолетового излучения 1, при этом в один полупериод ультафиолетовое свечение происходит у одного рабочего электрода, а в другой полупериод у другого. Производят подготовку прибора к измерениям для чего выравнивают сигналы, поступающие на фотоприемник 5 посредством блока выравнивания 8. Выравнивание сигналов может осуществляться механическим путем, например диафрагмированном лучей, или электронным способом, что является предпочтительнее. Далее в кювете измерения 4 жидкую среду, не содержащую озона, заменяют на исследуемую, насыщенную озоном жидкую среду.
При этом появляется разность сигналов, поступающих на фотоприемник 5, так как молекулы озона поглощают ультрафиолетовое излучение. Чем больше растворенного озона в исследуемой жидкой среде, тем больше разность сигналов, поступающих на устройство сравнения 8. Посредством устройства сравнения 8 считывают полученные результаты.
Анализ содержания озона в газообразных смесях производится аналогичным способом.
По сравнению с прототипом заявляемый анализатор концентрации озона значительно проще, миниатюрнее и надежнее, так как не содержит механический привод качания лучей.
Анализатор успешно прошел лабораторные испытания, подтвердившие его работоспособность.
Анализатор может быть использован в медицине для определения концентрации озона при озонировании физиологических растворов, определении концентрации растворенного озона при обеззараживании озоном питьевой воды и воды плавательных бассейнов, а также при определении концентрации озона в газовой среде при производстве озона (на выходе генераторов озона).