Оптико-абсорбционные газоанализаторы

Оптико-абсорбционные газоанализаторы

Действие большой группы оптических приборов основано на избирательном поглощении электромагнитных колебаний определяемым компонентом газовой смеси в соответствии с законом Бугера Ламберта Бера:

где Фоя, и Фх интенсивность монохроматического излучения с длиной волны X, входящего в слой анализируемого вещества и выходящего из него; е коэффициент поглощения излучения с длиной волны X; С концентрация поглощающего вещества; I толщина слоя вещества.

Анализаторы, использующие поглощение электромагнитного излучения инфракрасной, видимой и ультрафиолетовой области спектра, называют фотометрическими.

Газоанализаторы инфракрасного поглощения применяются для измерения в многокомпонентных смесях концентрации газов: водорода, оксида углерода, диоксида углерода, метана, аммиака, ацетилена и др. Конструктивно они выполняются однолучевыми и двухлучевыми.

(7.2)

Оптико-абсорбционные газоанализаторы

Один из вариантов двухлучевого газоанализатора приведен на рис. 7.5. Потоки инфракрасного излучения от источников 1, расположенных внутри отражателей 2, прерываемые обтюратором 3, поступают поочередно в сравнительный и рабочий каналы через фильтровальные камеры 5 и 6, заполненные неопределяемыми компонентами анализируемой газовой смеси, полосы поглощения которых частично перекрываются полосами поглощения определяемого компонента. Затем потоки излучения поступают в сравнительную камеру 7, заполненную газовой смесью из неопределяемых компонентов и не поглощающих инфракрасное излучение газом, и в рабочую камеру 8, через которую прокачивается анализируемая газовая смесь. В рабочей камере инфракрасное излучение частично поглощается определяемым компонентом в соответствии с законом Бугера Ламберта Бера и с помощью отражателя 11 поступает в правую камеру лучеприемника. При поглощении излучения в камерах лучеприемника, разделенных мембраной 13, увеличивается температура и давление. Если в анализируемой смеси нет определяемого компонента, то в камеры лучеприемника 12, заполненные определяемым компонентом, поступает излучение одинаковой интенсивности. Амплитуды колебания давления в камерах будут одинаковые, поэтому мембрана 13 не будет колебаться. При увеличении концентрации определяемого компонента в газовой смеси уменьшатся интенсивность пришедшего в соответствующую камеру лучеприемника излучения и амплитуда колебания давления. Вследствие разницы давлений мембрана 13 будет колебаться с частотой 5^6 Гц, определяемой частотой вращения обтюратора, а амплитуда колебаний мембраны будет зависеть от концентрации определяемого компонента. Мембрана 13 вместе с изолированной пластиной 14 образуют конденсаторный микрофон, емкость которого изменяется при изменении амплитуды колебаний мембраны. Микрофон включен во входной каскад электронного усилителя ЭУ, управляющего работой реверсивного двигателя РД. Выходной вал реверсивного двигателя с помощью редуктора начнет перемещать плунжер 15 компенсатора 10. При этом будет изменяться толщина поглощающего слоя газа между стеклянной крышкой 9 и отражателем плунжера 15 до тех пор, пока излучения, пришедшие в лучеприемник, не станут равными. Реверсивный двигатель остановится. Таким образом, каждому положению плунжера 15 в состоянии равновесия соответствует определенная концентрация определяемого компонента в определяемой газовой смеси. Одновременно с плунжером перемещается стрелка вторичного прибора ПВ. Первоначально обтюратор 3 вращался электрическим двигателем 4 с частотой звуковых колебаний (200 Гц), поэтому газоанализаторы получили название оптико-акустических и сохранили это название до настоящего времени. Класс точности 2,5^4,0. Выходной сигнал 0^5 мА.

См. также:  Показывающие манометры. Какие они бывают?