2.2 Выбор средства измерения

Современные стационарные газоанализаторы СО используются в большинстве производственных процессов, где необходим постоянный автоматический контроль концентрации данного газа. Монооксид углерода (угарный газ) — один из самых коварных и ядовитых газов, который не имеет ни цвета, ни вкуса, ни запаха. Являясь продуктом горения топлива при недостатке кислорода, он может стать причиной смерти, даже если его концентрация в воздухе всего 0,3 %. В группе риска оказываются не только те, в чьих домах есть печное отопление. Достаточно часто возникает необходимость измерить объемную долю оксида углерода (II) на оживленной дороге или в гараже, где показатели бывают достаточно высоки. Для этих целей служат портативные анализаторы угарного газа. Данные измерений с блока датчиков выводятся на жидкокристаллический дисплей, звуковой сигнал оповестит вас, если концентрация превышена.

Схема оптико-акустического газоанализатора

Оптико-акустический газоанализатор [10] с дифференциальной оптической схемой состоит, в основном, из двух идентичных оптических каналов, дифференциального фотоприемника и двух источников инфракрасного излучения 1 (рис. 35), излучение от которых направляется с помощью вогнутых зеркал 2 в оптические каналы. В оптические каналы системы поступает как прямое излучение, так и излучение, отражаемое зеркалами. Потоки излучения прерываются обтюратором 4 с частотой несколько герц. Прерывание происходит всегда в одной и той же фазе.

В первом канале системы находится рабочая камера 5, через которую непрерывно протекает газовая смесь. Симметрично, в левом канале расположена сравнительная камера 6, которую обычно заполняют азотом или чистым воздухом и герметически закрывают. Обе эти камеры именуют газовыми. На пути потоков излучения, за рабочей 5 и сравнительной 6 газовыми камерами, могут быть расположены так называемые фильтровые камеры 7, 8. Пройдя газовые 5, 6 и фильтровые 7, 8 камеры, оба потока излучения попадают в лучеприемное устройство 9,10,11. Оно состоит из двух камер, называемых иногда лучеприемными цилиндрами 9, 10, в которых поглощаются потоки излучения, и мерной камеры 11, разделенной упругой мембраной микрофона на две половины, каждая из которых соединена с соответствующим цилиндром. Лучеприемные цилиндры 9, 10 герметически закрыты окнами, пропускающими инфракрасное излучение. Лучеприемное устройство (цилиндры и мерную камеру) заполняют газовой смесью, состоящей из измеряемого компонента и азота или воздуха. Поток инфракрасного излучения при прохождении через рабочую газовую камеру 5 частично поглощается поступающей на анализ газовой смесью, в то время как в сравнительной камере 6 поглощения не происходит. Таким образом, в лучеприемные цилиндры 9, 10 лучеприемного устройства по двум каналам поступают потоки излучения, разность значения которых зависит от содержания измеряемого газа, протекающего через рабочую камеру. Под воздействием прерывистого излучения, поступающего в лучеприемные цилиндры, в последних возникают периодические колебания температуры заполняющего их газа и, соответственно, его давления. Давление газа преобразуется конденсаторным микрофоном, установленным в мерной камере лучеприемного устройства, в напряжение переменного тока, которое усиливается и регистрируется.

Чтобы уменьшить влияние на показания газоанализатора изменения содержания в анализируемой газовой смеси неопределяемых компонентов, ми заполняют фильтровые камеры 7, 8. Часть энергии излучения, соответствующая полосам поглощения неопределяемых компонентов, поглощается в фильтровых камерах обоих каналов и в лучеприемное устройство не поступает.

Оптико-акустические газоанализаторы основаны на одновременном использовании ряда физических явлений, главными из которых являются:

1) избирательное поглощение инфракрасного потока излучения боль-

шинством газов и паров, зависящее от толщины слоя газа, в котором проис-

ходит поглощение;

2) возбуждение акустических колебаний в замкнутом объеме, запол-

ненном поглощающим газом, под воздействием модулированного с опреде-

ленной частотой потока инфракрасного излучения.

Метод измерения и описание лабораторной установки

Изучение принципа работы оптико-акустического газоанализатора

производится на промышленном приборе ГИАМ-15М. Этот газоанализатор

предназначен для контроля в атмосфере и в технологических процессах

различных производств одного из компонентов: окиси углерода (СО), двуокиси углерода (СО2), метана (СН4), двуокиси серы (SO2), окиси азота (NO).

Основные технические данные и характеристики

Диапазоны измерения объемной доли СО 0-500 ррm; 0–1000 ррm.

Предел допускаемой основной

погрешности измерений (Δ) не более ±10%.

Предел допускаемого среднего квадратического

отклонения случайной составляющей основной

приведенной погрешности измерений не более 0,3Δ.

Предел допускаемой вариации выходного сигнала не более 0,1Δ.

Выходной сигнал: цифровой 0-500; 0–1000.

аналоговый 0 – 5 мА.

Время прогрева не более 180 мин.

Время установления показаний не более 15 с.

Масса 12,5 кг.

Условия эксплуатации

Температура +5 - +45

Давление 700 – 820 мм рт. ст.

Объемный расход газовой смеси (1±0,3) л/мин.

Влагосодержание от 0,005 до 1 г/м3

Предельные значения объемной доли неизмеряемых компонентов в

анализируемой пробе смеси должны быть следующими:

CH4 не более 10000 ppm;

CO не более 50000 ppm.

Содержание пыли не более 1 мг/м3