Газоаналізатор

Изобретение относится к газоаналитическому приборостроению и может быть использовано при разработке и изготовлении газоанализаторов и газосигнализаторов для систем контроля окружающей среды, для промышленной санитарии и для исследовательских газоаналитических систем различного назначения. Известен газоанализатор, выбранный в качестве прототипа, содержащий оптически связанные между собой светодиод, чувствительный элемент, выполненный в виде пористого стеклообразного тела с введенным в поры индикаторным веществом, два приемника излучения, помещенные в светозащитный газопроницаемый экран, блок обратной связи, блок коммутации, таймер, два устройства выборки-хранения, вычитающее устройство, регистрирующее устройство-индикатор. Недостатком такого газоанализатора является ограниченный диапазон измерений концентрации газа и ограниченный цикл измерений газоанализатора без замены чувствительного элемента. Диапазон измерений чувствительного элемента прибора ограничен линейным участком, когда еще не сказывается истощение индикаторного вещества и пропускание элемента линейно изменяется с концентрацией газа. Учет нелинейности требует введения дополнительных блоков. Кроме того, работа элемента только на линейном участке характеристики существенно ограничивает рабочий цикл элемента, т.е. время до его замены. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования газоанализатора, в котором введение новых блоков и связей между ними позволяет учесть нелинейный характер зависимости чувствительности прибора от пропускания чувствительного элемента и за счет этого расширяется диапазон измерения концентрации газа. Поставленная задача решается тем, что в газоанализатор, содержащий оптически связанные между собой и помещенные в светозащитный газопроницаемый экран светодиод, чувствительный элемент, выполненный в виде пористого стеклообразного тела с введенными в поры индикаторным веществом, и два приемника излучения, при этом первый приемник излучения расположен на оси излучения вслед за чувствительным элементом, а второй - непосредственно у торца светодиода, блок питания светодиода, блок обратной связи, блок коммутации, таймер, два устройства выборки-хранения, вычитающее устройство и регистрирующее устройство-индикатор, причем выход первого приемника излучения соединен с одним из входов блока коммутации, управляющий вход которого соединен с выходом таймера, а первый и второй выходы блока коммутации соединены со входами соответственно первого и второго устройства выборкихранения, выход второго приемника излучения соединен через блок обратной связи с блоком питания светодиода, подключенный непосредственно к светодиоду, согласно изобретению, введены два логарифмирующих устройства, два устройства деления, масштабирующее устройство, второе вычитающее устройство, третье устройство выборки-хранения, при этом выход первого устройства выборки-хранения подключен ко входу первого устройства деления и ко входу первого вычитающего устройства, соединенного со вторым устройством деления через первое устройство деления, выход второго устройства выборкихранения подключен ко входу первого вычитающего устройства и ко входу первого логарифмирующего устройства, выход которого подключен ко входу второго вычитающего устройства, а через кнопку начальной установки соединен со входом третьего устройства выборки-хранения, причем третье устройство выборкихранения, второе логарифмирующее устройство, второе вычитающее устройство, второе устройство деления соединены последовательно, второе устройство деления через масштабирующее устройство соединено с регистрирующим устройством-индикатором, причем выход таймера соединен с масштабирующим устройством. Чувствительность устройства уменьшается по мере накопления продуктов реакции. Причем характер зависимости определяется множителем (1 + Сэ lo/li)-1, где Сэ - константа чувствительного элемента, I o начальный уровень сигнала (до воздействия регистрируемого газа), Ii - текущий уровень сигнала. Совокупность существенных признаков заявляемого устройства позволяет путем введения новых блоков и их связей учесть нелинейный характер зависимости чувствительности прибора от пропускания чувствительного элемента (li/lo ) и тем самым расширить диапазон измерений концентрации газа и увеличить рабочий цикл. Введение первого устройства деления позволяет нормировать сигнал с первого приемника излучения, кнопка начальной установки- подключать второе устройство выборки-хранения к третьему устройству выборки-хранения для начальной установки значения I о. Первый и второй логарифмирующие устройства совместно со вторым вычитающим устройством реализуют операцию І н(І о/I i). Второе устройство деления нормирует чувствительность элемента при изменении его пропускания (lo/I i). Масштабирующее устройство связано с регулировкой "З", посредством которой устанавливается режим (время) накопления. В совокупности блоки 12-20 обеспечивают учет нелинейного характера зависимости чувствительности элемента и тем самым обеспечивают увеличение диапазона измеряемых концентраций и рабочий цикл измерений. Использование логарифмирующего устройства и устройства деления известно и описание их приведено в Л. Фолкенбери "Применение операционных усилителей и линейных ИС" М., "Мир", стр. 161-171,1985. Масштабирующее устройство - это линейный усилитель с заданным коэффициентом усиления (масштабирующий коэффициент), который задается внешними цепями. Работа масштабирующего устройства описана в Л. Фолкенбери "Применение операционных усилителей и линейных ИС" М., "Мир", стр. 35-36, 1985. Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена блок-схема заявляемого газоанализатора. Газоанализатор состоит из оптически: связанных между собой светодиода 1, первого 2 и второго 3 приемника излучения, чувствительного элемента 4, выполненного из стеклообразного пористого материала с введенными в поры индикаторным веществом и расположенного между светодиодом 1 и первым приемником 2 излучения, помещенных в светозащитный газопроницаемый экран 5, блока 6 питания светодиода 1 и блока 7 обратной связи. Электрический сигнал со второго приемника 3 излучения через блок 7 обратной связи поступает на блок 6 питания светодиода 1, который служит для питания и стабилизации уровня излучения светодиода 1. Кроме того газоанализатор содержит блок 8 коммутации, к одному из входов которого подключен электрический выход первого приемника 2 излучения, таймер 9, который управляет блоком 8 коммутации, первое устройство 10 выборки-хранения, второе устройство 11 выборки-хранения и третье устройство 12 выборки-хранения, кнопку 13 начальной установки, первое вычитающее устройство 14, и второе вычитающее устройство 15, первое устройство 16 деления и второе устройство 17 деления, первое логарифмирующее устройство 18 и второе логарифмирующее устройство 19, масштабирующее устройство 20 и регистрирующее устройство-индикатор 21. Выход первого устройства 10 выборки-хранения подключен ко входу первого устройства 16 деления и ко входу первого вычитающее устройства 14. соединенного через первое устройство 16 деления со вторым устройством 17 деления, выход второго устройства 11 выборкихранения подключен ко входу первого вычитающего устройства 14 и ко входу первого логарифмирующего устройства 18, выход которого подключен ко входу второго вычитающего устройства 15, а через кнопку начальной установки соединен с третьим устройством 12 выборки-хранения. Устройство 12 второе логарифмирующее устройство 19, второе вычитающее устройство 15 и второе устройство 17 деления соединены последовательно. Устройство 17 через масштабирующее устройство 20 соединено с регистрирующим устройством-индикатором 21, причем выход таймера 9 соединен с масштабирующим устройством 20. Газоанализатор работает следующим образом. Напряжение питания на светодиод 1 подается с блока 6 питания светодиода 1. Излучение светодиода 1 попадает на второй приемник 3 излучения, который преобразуется в электрический сигнал, поступающий на блок 7 обратной связи, вырабатывающий управляющий сигнал для стабилизации уровня оптического излучения светодиода, Излучение светодиода 1, прошедшее через чувствительный элемент 4, попадает на первый приемник 2 излучения. Сигнал с первого приемника 2 поступает на блок 8 коммутации, который управляется таймером 9 и который служит для переключения (коммутации) выхода первого приемника 2 излучения на входы первого и второго устройства 10, 11 выборки-хранения через определенный промежуток времени, который устанавливается регулировкой "Р". Сигналы с первого и второго устройства 10,11 выборкихранения поступают на первое вычитающее устройство 14, и одновременно с первого устройства 10 выборкихранения на первое устройство 16 деления. Разностный сигнал с вычитающего устройства 14 поступает на первое устройство 16 деления. Сигнал со второго устройства 11 выборки-хранения поступает на первое логарифмирующее устройство 18 и при нажатии кнопки 13 запоминается третьим устройством 12 выборкихранения, далее логарифмируется вторым логарифмирующим устройством 19 и поступает на второе вычитающее устройство 15, на которое поступает также сигнал с первого логарифмирующего устройства 18. Сигнал со второго вычитающего устройства 15 поступает на второе устройство 17 деления, на которое поступает нормированный сигнал с первого устройства 16 деления. Сигнал со второго устройства 17 деления поступает на масштабирующее устройство 20. Коэффициент масштабности задается регулировкой "Р" таймера 9. Промасштабированный сигнал поступает на индикатор 21, по величине которого судят о концентрации газа. Таким образом, третье устройство 12 выборки-хранения служит для запоминания информационного сигнала при установке чувствительного элемента 4. Совместно с первым логарифмирующим устройством 18, вторым логарифмирующим устройством 19 и вторым вычитающим устройством 15 формируется сигнал, который учитывает нелинейный характер изменения информационного сигнала. Первое и второе устройства 16, 17 деления служат для нормировки, а масштабирующее устройство 20 для согласованного изменения времени измерения (которое задается регулировкой "Р") и ценой деления (масштабом) индикатора 21. По мере изменения пропускания элемента увеличивается сигнал с второго устройства 17 деления и изменяется крутизна (чувствительность) газоанализатора. Таким образом, реализуется возможность коррекции показания газоанализатора на нелинейный характер зависимости пропускания чувствительного элемента 4 от концентрации газа и времени воздействия. Использование заявляемого газоанализатора позволяет расширить диапазон измерений концентрации посторонних газовых примесей в атмосфере и увеличить продолжительность рабочего цикла.