ИНФРАКРАСНЫЙ ТЕРМОХИМИЧЕСКИЙ ДЕТЕКТОР ГАЗОВ И ПАРОВ

Полезная модель относится к аналитической технике, а именно к средствам измерений концентрации горючих веществ в воздухе.
Известен инфракрасный термохимический газоанализатор (Алексейченков В.Л. и др. Способ балансировки мостовой схемы термохимического газоанализатора. Авторское свидетельство №1453294, Бюл. №3, 1989), содержащий измерительный и сравнительный пеллисторы, два фотоприемника, стабилизированный источник электропитания и вторичный прибор, вход которого подключен к резисторному делителю напряжения. В этом анализаторе измерительный и сравнительный пеллисторы включены в смежные плечи неуравновешенного электрического моста, а против каждого из пеллистров размещен фотоприемник. Причем эти фотоприемники включены в неуравновешенный мост и через регулируемые диафрагмы находятся в оптическом контакте с пеллисторами. При протекании через проточную камеру воздуха, содержащего горючие вещества, последние частично сгорают на измерительном пеллисторе, что вызывает разбаланс электрического неуравновешенного моста. В таком газоанализаторе фотоприемники и регулируемые диафрагмы используются для балансировки неуравновешенного электрического моста.
Недостатком такого газоанализатора является то, что выходной сигнал газоанализатора формируется, как и в других термохимических газоанализаторах, в виде разбаланса неуравновешенного электрического моста, а фотоприемники используются для балансировки этого моста совместно с механическими элементами, какими являются регулируемые диафрагмы.
Наиболее близким по технической сущности является инфракрасный термохимический детектор газов и паров (Илясов Л.В., Ефремов А.А. Термохимический газоанализатор. Патент №196305, Бюл. №6, 2020), содержащий размещенные в общем корпусе измерительную и сравнительную проточные камеры с входными и выходными штуцерами и соответственно измерительным и сравнительным пеллисторами, измерительным и сравнительным фотоприемниками с генераторными выходными сигналами, включенными встречно и подключенными к резисторному делителю напряжения, фотоприемники встроены в стенки соответствующих камер с возможностью обеспечения оптического контакта между поверхностями пеллисторов и элементами фотоприемников, чувствительными к электромагнитному излучению, стабилизированный источник электропитания, к которому последовательно подключены названные пеллисторы, и электронный усилитель.
Недостатком такого детектора является его относительно низкая чувствительность.
Проблемой полезной модели является создание инфракрасного термохимического детектора, обладающего большей чувствительностью
Техническим результатом является увеличение чувствительности измерения концентрации горючих веществ.
Технический результат достигается тем, что в инфракрасном термохимическом детекторе газов и паров, содержащим размещенные в общем корпусе измерительную и сравнительную проточные камеры с входными и выходными штуцерами и соответственно измерительным и сравнительным пеллисторами, измерительным и сравнительным фотоприемниками с генераторными выходными сигналами, включенными встречно и подключенными к резисторному делителю напряжения, фотоприемники встроены в стенки соответствующих камер с возможностью обеспечения оптического контакта между поверхностями пеллисторов и элементами фотоприемников, чувствительными к электромагнитному излучению, стабилизированный источник электропитания, к которому последовательно подключены названные пеллисторы, и электронный усилитель, согласно полезной модели фотоприемники выполнены в виде батарей с одинаковым количеством инфракрасных фотодиодов, вмонтированных в стенки измерительной и сравнительной камер, при этом оптические оси инфракрасных фотодиодов проходят через центры пеллисторов.
Такая конструкция инфракрасного термохимического детектора позволяет измерять инфракрасное излучение, возникающее при сгорании горючих веществ на пиллисторе, одновременно несколькими инфракрасными диодами, включенными последовательно и образующими батарею, элементы чувствительные к инфракрасному излучению которых находятся в оптическом контакте с поверхностью пеллистора, на которой происходит каталитическое сгорание горючих веществ.
По сравнению с прототипом заявляемая конструкция имеет отличительную особенность в совокупности элементов и их взаимном расположении.
Схема инфракрасного термохимического детектора газов и паров показана на фиг. 1.
Инфракрасный термохимический детектор газов и паров, содержащий размещенные в общем корпусе 1 измерительную 2 и сравнительную 3 проточные камеры с входными 4, 5 и выходными 6, 7 штуцерами и соответственно измерительным 8 и сравнительным 9 пеллисторами, измерительным 10 и сравнительным 11 фотоприемниками с генераторными выходными сигналами, включенными встречно и подключенными к резисторному делителю напряжения 12, фотоприемники 10 и 11 встроены в стенки соответствующих камер с возможностью обеспечения оптического контакта между поверхностями пеллисторов 8 и 9 и элементами фотоприемников 10 и 11, чувствительными к электромагнитному излучению, стабилизированный источник электропитания 13, к которому последовательно подключены названные пеллисторы 8 и 9, и электронный усилитель 14. В детекторе фотоприемники 10 и 11 выполнены в виде батарей с одинаковым количеством инфракрасных фотодиодов 15 и 16, вмонтированных в стенки измерительной 2 и сравнительной 3 проточных камер, при этом оптические оси 17 и 18 инфракрасных фотодиодов проходят через центры 19 и 20 пеллисторов 8 и 9.
Инфракрасный термохимический детектор газов и паров работает следующим образом. Анализируемый газ (воздух, содержащий горючие вещества) поступает с постоянным объемным расходом через входной штуцер 4 в измерительную проточную камеру 2, а через выходной штуцер 6 он покидает эту камеру. Сравнительный газ (воздух) с постоянным объемным расходом через входной штуцер 5 поступает в сравнительную проточную камеру 3, а через выходной штуцер 7 он покидает ее. Измерительный 8 и сравнительный 9 пеллисторы нагреваются током источника электропитания 13 до температуры 300-400°С. Возникающие на измерительном пеллисторе 8 инфракрасное излучение воспринимается батареей 10 инфракрасных фотодиодов, а инфракрасное излучение, создаваемой сравнительным пеллистором 9, воспринимается батареей 11 инфракрасных фотодиодов. Так как батареи 10 и 11 электрически включены встречно и подключены к резисторному делителю напряжения 12, на нем формируется начальный сигнал, часть которого направляется на электронный усилитель 14. Когда анализируемый газ, подаваемый в измерительную проточную камеру 2, не содержит горючих веществ, с помощью резисторов R1 и R2 начальный сигнал на резисторном делителе напряжения 12 сводится к нулевому значению. Когда в анализируемом газе появляется горючее вещество, оно частично каталитически сгорает на измерительном пеллисторе 8, а инфракрасное излучение, возникающее при этом, направляется на батарею 10 инфракрасных фотодиодов. При этом на сравнительную батарею 11 инфракрасных фотодиодов поступает постоянное инфракрасное излучение от сравнительного пеллистора 9. Часть, возникающего на резисторном делителе напряжения 12, посылается на электронный усилитель 14. Сигнал такого инфракрасного детектора несет информацию об объемной концентрации горючего вещества в воздухе.
Работоспособность предлагаемого инфракрасного термохимического детектора газов и паров была проверена с использованием пеллисторов типа ТТЧЭ-2УХЛ-4 и двух батарей, содержащих по 8 последовательно включенных инфракрасных фотодиодов типа ФД-265.
Преимуществами предлагаемого технического решения являются
простота конструкции;
генераторный выходной сигнал.
Предлагаемый инфракрасный термохимический детектор газов и паров может быть реализован на базе стандартных пеллисторов и инфракрасных фотодиодов, а также распространенной электроизмерительной аппаратуры.
Инфракрасный термохимический детектор газов и паров может найти применение в системах контроля взрывоопасных концентраций на промышленных объектах.