Газоаналізатор

Изобретение относится к газоаналитическим измерениям и может быть использовано для количественного анализа метана в атмосфере загазованных ша хт и рудников, в технологических линиях и в други х местах, характеризующи хся широким диапазоном изменения концентраций анализируемого газа в атмосфере. Измерение в широких пределах, концентрации метана в окружающей среде является важной задачей народного хозяйства. Существуют различные способы определения присутствия метана в окружающей среде. Ранее были разработаны газоанализаторы на основе поглощения видимого света в исследуемой среде. В последнее время интенсивно развиваются методы контроля окружающей сред, использующие лазерное излучение. Известен газоанализатор [1], содержащий оптическую схему, состоящую из источника излучения, модулятора, рабочей и эталонной кювет и фильтра с приемником излучения, расположенных последовательно по ходу луча источника излучения, а введение оптического коммутатора установленного у входного окна рабочей кюветы и введение в схему контроля исправности газоанализатора эталонного фильтра не пропускающего излучение в рабочей области частот позволяет автоматизировать и упростить работу газоанализатора. Однако указанный газоанализатор имеет сложные оптическую схему, систему контроля и автоматики. Кроме того, при помощи указанного газоанализатора затруднительно количественное определение высоких концентраций метана в окружающей среде. Один из лазерных методов контроля окружающей среды основан на поглощении света. В этом методе лазерный пучок пропускается через исследуемый объем и измеряется ослабление пучка, связанное с поглощением света частицами атмосферы. Известен лазерный трассовый газоанализатор атмосферных загрязнений [2] представляющий собой двухканальный лазерный абсорбционный ИК-спектрометр, в котором один канал является калибровочным, а другой - измерительным. Калибровочный канал образован газовой кюветой, а измерительный - атмосферой, находящейся между излучателями и выносным отражателем. Отражатель может быть как искусственным: зеркало, экран, уголковый отражатель, так и естественным·, стены зданий, складки местности и т.п. Лазерный газоанализатор имеет сложные оптическую часть, систему автоматизации и обработки результатов. Основным преимуществом этого газоанализатора является возможность определения низких концентраций загрязняющих газов. Однако количественное определение дается с большой ошибкой особенно при больших концентрациях. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому газоанализатору аналогом (прототипом) является газоанализатор [3], содержащий источник излучения в виде накаленной нихромовой спирали излучение от которой через специальный двухканальный формирователь потока проходит через прокачиваемую кювету с исследуемой смесью газов. Измерение концентрации исследуемого газа производится путем измерения логарифма отношений величины поглощения измерения в двух спектральных участках полосы поглощения измеряемого компонента. Достоинством данного газоанализатора является возможность определения низких концентраций исследуемого компонента. Однако существенным недостатком является его техническая сложность и дороговизна связанные с наличием высокоточных оптических элементов и сложной регистрирующей части. Кроме того, указанный анализатор спектра не позволяет определять высоких концентраций исследуемого компонента. Задачей настоящего изобретения является создание простого по устройству и эксплуатации газоанализатора позволяющего определять концентрации метана в окружающей среде в пределах 1-100%. Поставленная задача достигается тем, что в газоанализаторе, содержащем источник излучения, кювету, прокачиваемую исследуемой газовой смесью, модулятор и приемник излучения с регистратором в качестве источника измерения использован HCN-лазер, кювета которого с активной средой снабжена входом для исследуемой газовой смеси, модулятор установлен между выходным окном лазера и приемником излучения, а регистратор выполнен в виде измерителя мощности лазерного излучения. Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена функциональная схема газоанализатора. Устройство содержит HCN-лазер с прокачиваемой газовой кюветой 1, снабженной входным патрубком 2 для подачи рабочей смеси газов (N2 + СН4), патрубком 3 для подачи исследуемой смеси газов (СН4 + воздух) и выходным патрубком 4. Выводное окно 5 служит для вывода лазерного излучения. Измерительная часть устройства состоит из модулятора 6, приемника 7 и индикатора мощности 8. Устройство работает следующим образом. В кювете 1 возбуждается газовый разряд в смеси газов N 2 и СН4, которые поступают через патрубок 2. В этом разряде, как известно, синтезируется рабочая молекула HCN. Причем для возникновения лазерной генерации необходимо обеспечить строго определенное парциальное и общее давление в кювете поступающих через патрубок 2 газов N2 и CH4. Для работы устройства в качестве газоанализатора при закрытом патрубке 3 парциальное и общее давление метана поступающее в патрубок 2 подбираются заниженными так, чтобы лазер работал в пороговом режиме (лазер работает на пороге возникновения генерации). Далее, открывая патрубок 3 смесь газов из окружающей среды попадает в кювету 1. При наличии в этой смеси метана возникающее в кювете 1 излучение проходит сквозь выводное окно 5, модулятор 6 попадает на приемник излучения 7 и регистрируется индикатором 8. Процентный состав метана в исследуемой смеси определяется по относительному изменению величины лазерного излучения или по крутизне нарастания этого сигнала. Предлагаемое устройство простое по конструкции, не имеет дорогостоящих элементов и простое в работе. Проводимые нами предварительные эксперименты показали, что предлагаемое устройство легко позволяет определять концентрацию метала в воздухе от 1 % до 100%. Предлагаемое устройство невзрывоопасно.