Хемілюмінесцентний газоаналізатор озону

Хемілюмінесцентний газоаналізатор озону, що містить проточну реакційну камеру з першим входом у вигляді каліброваного отвору для надходження газу, що аналізується, другим входом у вигляді каліброваного отвору для надходження оксиду азоту як допоміжного газуреактанту та ви ходом, що приєднаний до всмоктувального насоса, а також джерело оксиду азоту, оптичний інфрачервоний фільтр і фотоелектронний помножувач, який відрізняє ться тим, що джерело оксиду азоту виконане як високовольтний розрядник з вхідним отвором для надходження навколишнього повітря та ви хідним отвором для безпосереднього U 2 (19) 1 3 27800 найближчим аналогом [див. пат. України №51875А, G01N21/76, 2000р.] є хемілюмінесцентний газоаналізатор озону, який містить проточну реакційну камеру з першим входом у вигляді каліброваного отвору для надходження газу, що аналізується, другим входом у вигляді каліброваного отвору для надходження оксиду азоту, як допоміжного газуреактанту, та ви ходом, що приєднаний до всмоктувального насосу, а також джерело оксиду азоту, оптичний інфрачервоний світлофільтр і фотоелектронний помножувач. В даному газоаналізаторі відсутні недоліки аналогів, пов'язані з можливістю виникнення вибухонебезпечності, оскільки в якості газуреактанту використовується оксид азоту, та з необхідністю постійного поповнення ємності з оксидом азоту, так як джерело оксиду азоту генерує оксид азоту безперервно з навколишнього повітря. Однак суттєвими недоліками відомого хемілюмінесцентного газоаналізатора озону є складність проектування, побудови та експлуатації. Ці недоліки пояснюються наявністю в джерелі оксиду азоту хімічного перетворювача, в якому вищі оксиди азоту, що утворюються в електророзряднику під дією електричного розряду відновлюються при високій температурі (350°С) в присутності каталізатора до оксиду азоту. Крім цього при безперервній роботі складно забезпечити необхідні метрологічні характеристики газоаналізатора. В основу корисної моделі поставлена задача створення такого хемілюмінесцентного газоаналізатора озону, в якому за рахунок забезпечення генерації оксиду азоту, як газуреактанту, безпосередньо з навколишнього повітря без використання хімічного перетворювача та введення до складу газоаналізатору додаткових пристроїв, підтримуються необхідні метрологічні характеристики при безперервній роботі, спрощені процеси проектування, побудови та експлуатації. Поставлена задача вирішується тим, що в хемілюмінесцентному газоаналізаторі озону, який містить проточну реакційну камеру з першим входом у вигляді каліброваного отвору для надходження газу, що аналізується, другим входом у вигляді каліброваного отвору для надходження оксиду азоту як допоміжного газуреактанту та ви ходом, що приєднаний до всмоктувального насосу, а також джерело оксиду азоту, оптичний інфрачервоний світлофільтр і фотоелектронний помножувач, джерело оксиду азоту виконане як високовольтний розрядник з вхідним отвором для надходження навколишнього повітря, та вихідним отвором для безпосереднього з'єднання з другим входом реакційної камери, його електроди виконані з тугоплавкого металу, а відстань між електродами вибрана такою, що під дією коронного електричного розряду оксид азоту як допоміжний газ-реактант генерується безпосередньо з навколишнього повітря без утворення вищих оксидів азоту, при цьому для підтримання необхідних метрологічних характеристик при безперервній роботі до 4 газоаналізатору додатково введені світлодіод, що розміщений перед вхідним вікном реакційної камери на одній оптичній осі з інфрачервоним світлофільтром та фотокатодом фотоелектронного помножувача та працює в інфрачервоному діапазоні випромінювання, і мікропроцесорний пристрій, який оснащений спеціальною програмою, що забезпечує необхідний алгоритм вимірів та їх обробку, який полягає в періодичному автоматичному коригуванні нульових показані при вимкненому генераторі газу-реактанту, а також коригуванні чутливості при періодичному включенні світлодіода. На Фіг. показана структурна схема запропонованого хемілюмінесцентного газоаналізатору озону. Запропонований хемілюмінесцентний газоаналізатор озону складається з реакційної камери 1, яка містить вхідне оптичне вікно 2, пневмовходи 3 і 4 та пневмовихід 5, всмоктувального насосу 6, капілярів 7,8, генератору оксиду азоту 9, інфрачервоного світлофільтра 10, фотоелектронного помножувача 11, блоку формування електричних сигналів 12, мікропроцесорного пристрою 13, блоку вихідних сигналів 14, світлодіода 15, фільтрів від пилу 16,17, а також з входу 19 для надходження газу та входу 20 для надходження навколишнього повітря. Перший пневмовхід 3 реакційної камери 1 через калібрований отвір ( капіляр) 7 та фільтр пиловий 16 з'єднаний з входом 19, що призначеним для надходження газу, що аналізується, другий пневмовхід 4 реакційної камери 1 через калібрований отвір ( капіляр) 8 та фільтр пиловий 17 3'эднаний з виходом 18 генератора оксиду азоту 9. Вхід 20 генератора оксиду азоту 9 призначений для надходження навколишнього повітря та безпосередньої генерації оксиду азоту, як допоміжного газуреактанту. Пневмовихід 5 реакційної камери 1 під'єднано до всмоктувального насосу 6. Ви хід фотоелектронного помножувача 11 сполучений з блоком формування електричних сигналів 12, що 3'эднаний з входом мікропроцесорного пристрою 13, вихід якого приєднаний до блоку вихідних сигналів 14. Світлодіод 15 оптично через вхідне вікно 2 та інфрачервоний світлофільтр 10 сполучений з фотоелектронним помножувачем 11. Запропонований хемілюмінесцентний газоаналізатор озону працює в циклічному режимі вимірювань тривалістю 40 с кожний наступним чином. У першому циклі всмоктувальний насос 6 та капіляри 7 і 8 створюють в реакційній камері 1 понижений тиск (розрідження), що спричиняє надходження в генератор оксиду азоту 9 навколишнього повітря. В генераторі під дією коронного електричного розряду безпосереднього з навколишнього повітря генерується оксид азоту, як допоміжний газ-реактант, який після очистки від пилу на фільтрі 17 подається в реакційну камеру. Одночасно в реакційну камеру через пневмовхід 3 надходить потік газової суміші з озоном, що аналізується. В результаті змішування зазначених 5 27800 двох потоків в реакційній камері протікає газофазна хімічна реакція між озоном і оксидом азоту. Ця реакція супроводжується хемілюмінесцентним випромінюванням, яке після проходження через інфрачервоний оптичний світлофільтр 10 попадає на фотокатод фотоелектронного помножувача 11, який реєструє інтенсивність утвореного випромінювання і перетворює його в електричний сигнал значення якого пропорційні концентрації озону в аналізованому повітрі. Далі сигнал з фотоелектронного помножувача через блок формування електричних сигналів 12 поступає на мікропроцесорний пристрій 13, в пам'ять якого заноситься одержане значення електричного сигналу, пропорційного концентрації озону в аналізованому повітрі. У другому циклі відбувається вимірювання величини темнового струму фотоелектронного помножувача. При цьому вимикають живлення генератору оксиду азоту, таким чином зупиняють генерацію газу-реактанту, тобто припиняють хемілюмінесцентну реакцію, визначають величину нульового фонового сигналу, яку заносять в пам'ять мікропроцесорного пристрою. У третьому циклі включають світлодіод 15 і передають його випромінювання в інфрачервоному діапазоні через вхідне вікно 2, реакційну камеру, оптичний світлофільтр 10 на фотокатод фотоелектронного помножувача та визначають величину каліброваного сигналу чутливості, яку зрівнюють з величиною сигналу одержаного при першій калібровці газоаналізатора за допомогою повірочних газових сумішей, та визначають з урахуванням від'ємної величини нульового фонового сигналу поправочний коефіцієнт, за допомогою якого автоматично коригують результати аналізу одержані у першому циклі, які перетворюють у значення концентрації озону і передають до блоку вихідних сигналів 14. Таким чином в запропонованому газоаналізаторі визначення концентрації озону в аналізованому повітрі здійснюється без застосування в джерелі оксиду азоту як газіреактанту допоміжного хімічного перетворювача, а при його безперервній роботі періодично коригуються величини нульового фонового сигналу та каліброваного сигналу чутливості для збереження точності виміру. Тобто одержаний хемілюмінесцентний газоаналізатор озону, який одночасно володіє спрощеними процесами проектування, побудови та експлуатації, а також покращеними метрологічними характеристиками при безперервній роботі. Дані технічні переваги дозволяють значно розширити його функціональну спроможність і успішно застосовувати в системах для автоматичного моніторингу забруднення атмосферного повітря. 6