5. Содержание отчета

1. Задачи работы.

2. Протокол измерений.

3. Обработка результатов измерений.

4. Оценка погрешностей.

5. Выводы (оценить содержание железа в водопроводной воде. Сделать выводы.

Протокол результатов измерений (концентрации известных растворов могут иметь другие значения)

№	Концентрация		D
1.	0,25 мг/л	1. 2. 3.	1. 2. __ 3. D1
2.	0,50 мг/л	1. 2. 3.	1. 2. __ 3. D2
3.	1,25 мг/л	1. 2. 3.	1. 2. __ 3. D3
4.	2,50 мг/л	1. 2. 3.	1. 2. __ 3. D4
5.	Х мг/л	1. 2. 3.	1. 2. __ 3. D5

Лабораторная работа № 17 измерение концентрации закиси азота с помощью оптико-акустического газоанализатора

1. Задачи работы

1. Знакомство с оптико-акустическим методом анализа и изучение принципа работы и устройства оптико-акустического газоанализатора URAS-2T (Германия).

2. Освоение методики построения градуировочной характеристики газоанализатора с помощью стандартных газовых в баллонах под давлением.

3. Измерение неизвестной концентрации газа из баллона.

2. Краткие теоретические сведения

Оптические методы газового анализа, которые широко применяют для качественного и количественного состава атмосферы принадлежат к числу наиболее избирательных и чувствительных. Их используют для фонового мониторинга, мониторинга приоритетных загрязнителей атмосферы и измерения концентраций вредных для здоровья компонент в воздухе рабочей зоны. Одно из первых мест среди них в этом отношении занимает оптико-акустический метод, избирательность которого, в противоположность обычным спектроскопическим методам, достигается без спектрального разложения, анализирующего излучения, за счет применения селективных оптико-акустических приемников, использующих специфичность инфракрасных спектров поглощения газообразных, парообразных и жидких веществ.

Оптико-акустический эффект был открыт в 1880 году Беллом, Тинделем и Рентгеном. Этот эффект состоит в следующем. Если в сосуд содержащий газ, способный поглощать инфракрасную радиацию, направлять прерываемый с некоторой частотой поток этой радиации, то в газе возникают пульсации давления, субъективно воспринимаемые как звук, если частота прерывания имеет соответствующую величину. Пульсации давления происходят из-за того, что молекулы газа, поглощая кванты падающей радиации, приходят в возбужденное состояние, а затем энергия возбуждения их колебательно-вращательных степеней свободы переходит, в результате неупругих соударений между молекулами, в энергию поступательного движения последних, т.е. в тепло, что приводит вследствие расширения газа к повышению давления.

Оптико-акустический метод весьма универсален: он позволяет анализировать практически все газообразные вещества. В нашей стране оптико-акустический метод и первый лабораторный образец оптико-акустического газоанализатора были разработаны М.Л. Вейнгеровым.

Оптико-акустический метод основывается на нескольких явлениях, главными из которых являются процессы поглощения прерывистой инфракрасной радиации и процессы преобразования энергии акустических колебаний в электрическое напряжение.

Название определяет сущность метода, которая состоит в следующем:

А) в первую очередь метод является оптическим, поскольку измерения проводятся по интенсивности светового потока, проходящего через анализируемую пробу газа. Основой таких методов, называемых в аналитике абсорбционными, является универсальный закон поглощения электромагнитной энергии Ламберта-Бугера-Бера,

Б) Метод является акустическим, поскольку измерительный тракт работает на частоте модуляции светового пучка – на звуковой частоте. Принципом действия такого прибора является попеременное со звуковой частотой пропускание светового потока через анализируемую кювету с газом и через идентичную кювету, которая данного газа не содержит (кювета сравнения ) или содержит известное количество.

Оптико-акустический метод замечателен тем, что при его реализации поглощение реализуется на всех переходах, т.е. на всех линиях и полосах поглощения данного сорта атомов (молекул). Кроме того, оптико-акустический метод можно реализовать как дифференциальный, т.е. реагирующий на отличия в поглощении анализируемой пробы от того газа или смеси газов, в которой данный компонент анализируется. Схема измерений достаточно проста (рис. 17.1).

Рис.17.1. Блок-схема оптико-акустического газоанализатора.

Излучение источников света – одного или двух одинаковых, - пропускается модулятором попеременно через кювету сравнения и через измерительную кювету со звуковой частотой, задаваемой вращением модулятора. После прохождения кювет излучение попадает в объем оптико-акустического приемника, в котором излучение поглощается, нагревая объем приемника в той половине, куда свет в данный момент направляется. В оптико-акустическом приемнике газ нагревается и давит на мембрану микрофона, создавая звуковой сигнал в том случае, если световые потоки в верхнем и нижнем канале на рис. 17.1 имеют различную интенсивность. Соответствующим подбором газа в кювете сравнения и в оптико-акустическом приемнике можно добиться того, что сигнал с прибора будет изменяться линейно с изменением концентрации поглощающего газа. Если проградуировать прибор по стандартным газовым смесям, то можно будет измерять неизвестную концентрацию компонента в пробе.

Основным преимуществом оптико-акустического метода является его универсальность. Т.е. возможность использования практически для любого газа-загрязнителя атмосферы. Есть приборы со сменными фильтрами и сменными кюветами сравнения. Такие приборы позволяют измерять несколько компонентов атмосферы. Еще одним ценным качеством оптико-акустических приборов является их высокая чувствительность, связанная с тем, что прибор реагирует сразу на весь спектр поглощения, а не на одну линию или полосу поглощения, как это происходит в дисперсионных спектральных приборах для анализа газовых смесей.