Кроме того, в газоанализаторе газовая кювета 2 выполнена в виде полости, например в форме цилиндра, фокусирующим элементом которой является ее внутренняя поверхность со светоотражающим покрытием, на входном и выходном торцах кюветы 2 установлены оптические окна 22 и 23 соответственно, на наружной поверхности полости кюветы 2 установлены штуцер 24 для ввода газовой смеси и штуцер 25 для вывода газовой смеси.

Измерительный источник 1 электромагнитного излучения установлен непосредственно перед оптическим окном 21 кюветы 2, за оптическим окном 22 которой установлены оптически с ней сопряженные фотоприемники 5 и б с соответствующими им оптическими фильтрами 3,8 и 4,9, которые, в свою очередь оптически сопряжены с эталонным источником 7 инфракрасного поглощения, установленным вне газовой кюветы 2 с противоположной стороны от фотоприемников 5 и 6 с фильтрами 8,9.

Измерительный источник 1 электромагнитного излучения предназначен для формирования на фотоприемниках 5 и 6 электрических сигналов, содержащих информацию о концентрации анализируемого газа в кювете 2.

Газовая кювета 2 с принадлежащими ей оптическими окнами 22 и 23 и штуцерами 24 и 25 обеспечивает прохождение излучения через газовую кювету и фокусирование его на фотоприемниках;

Фотоприемник 5 с фильтрами 3 и 8 и фотоприемник 6 с фильтрами 4 и 9 преобразуют излучение в электрические сигналы, пропорциональные интенсивностям излучения с длинами волны.

Эталонный источник 7 электромагнитного излучения предназначен для учета влияния дестабилизирующих факторов, например, температура, пыль, влажность, влияющих на параметры фотоприемников.

Разделительные усилители 11 и 12 выравнивают амплитуду импульсов на входе коммутатора 13 входных импульсов, а также обеспечивают развязку по постоянному напряжению выхода фотоприемников 5 и 6 и входа коммутатора 13.

Блок 10 обработки сигналов обеспечивает преобразование аналогового сигнала в цифровой, и далее преобразование его и вычисление концентрации измеряемого газа.

Устройство 17 регистрации обеспечивает вывод величины концентрации на табло прибора.

Коммутатор 13 входных импульсов предназначен для поочередного подключения блока 10 обработки сигналов с выходами фотоприемников 5 и 6.

Усилитель 14 обеспечивает усиление полученного импульсного сигнала до уровня, обеспечивающего наилучшее использование параметров аналого-цифрового преобразователя 15.

Интегрирующий аналого-цифровой преобразователь 15 позволяет измерить напряжение с высокой точностью.

Управляющая ЭВМ 16 предназначена для управления коммутатором 13 входных импульсов, а также источниками 1 и 7 излучения через схему 18 управления, кроме того, ЭВМ 16 осуществляет преобразование поступающих сигналов в соотношение, предварительно заложенное в ПЗУ ЭВМ 16, вычисление его и определение величины концентрации газа. Блок 17 регистрации обеспечивает вывод значения концентрации на индикаторе табло. Датчик 21 контроля температуры предназначен для коррекции рассчитанной концентрации газа, обусловленной температурной зависимостью параметров источников излучения (сдвиг спектра) и фотоприемников (чувствительность). От микроЭВМ 16 на схему 18 управления токами источников излучения поступает управляющий сигнал, определяющий параметры импульсов тока, поступающих поочередно с выхода схемы 18 управления на вход измерительного источника 1 излучения и на вход эталонного источника 7 излучения. Импульсы тока преобразуются в импульсы излучения, содержащего длины волн и из области поглощения и из области прозрачности анализируемого газа соответственно. Оба фотоприемника 5 и 6 освещаются либо измерительным источником 1 излучения (через кювету 2), либо эталонным источником 7 излучения (с обратной стороны) и преобразуют световые импульсы в измерительный и опорный электрические импульсные сигналы соответственно. Причем световой импульс от эталонного источника 7 излучения преобразуется в фотоприемниках 5 и 6 в электрические импульсы с напряжением U1Э и U2Э соответственно. Аналогично, световой импульс от измерительного источника 1 излучения преобразуется в фотоприемниках 5 и б электрические импульсы с напряжением U3И и U4И соответственно. Амплитуда импульсов пропорциональна интенсивности света, падающего на фотоприемник.

В зависимости от сигнала, поступающего от микроЭВМ 16 на управляющий вход коммутатора 13 входных импульсов, измерительные и опорные электрические импульсы с выхода фотоприемников через соответствующие разделительные усилители 11 и 12 поочередно поступают на вход коммутатора 13 входных импульсов и далее с выхода коммута¬тора 13 через усилитель 14 на вход аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 15, в котором преобразуется в цифровой код. На вход микроЭВМ 16 поступает последовательность цифровых кодов, соответствующих значениям аналогового импульсного сигнала, поступающего с выхода фотоприемников 5 и б. В микроЭВМ 16 с помощью предварительно введенного в память соотношения осуществляется его преобразование, вычисление и определение концентрации газа N, значение величины которой выводится на устройство 17 регистрации.

По нескольким проверочным газовым смесям с паспортизованными концентрациями контролируемого газа строится градуировочная кривая соответствия величин d и N и вводится предварительно в память микроЭВМ 16. При измерении неизвестной концентрации газа микроЭВМ 16 вычисляет d и по нему с помощью градировочной кривой определяет концентрацию газа N.

15. Программа калибровки

#define STAT 0 x 309/*Регистр состояния макетной платы*/

#define CTRL 0 x 30С/*Управляющий регистр макетной платы*/

#define ADC 0 x 308/* АЦП: адрес и данные*/

#define STRTAD 0x30A/*Регистр запуска преобразования*/

main ( )

{

int adc0, adc100, adcx, slope, temp;

char c=0

output(ctrl,1);/*Установка второго бита в управляющем*/

/*регистре для разрешения запуска программы*/

/*преобразования*/

output(ADC,1):/*Выбор канала 1*/

cprintf («Калибровка 1: Заполнить ячейку ПГС с концентрацией CO2 0 г/м3. \ n»);

cprintf («Через 120 секунд нажмите любую клавишу. \n»);

while (!kbhite());/*Ждать нажатия клавиши*/

adc0=get_data()/*Получить данные от АЦП.*/

/*для концентрации 0 г/м3*/

cprintf («Калибровка 2: Заполнить ячейку ПГС с концентрацией CO2 0,2 г/м3. \ n»);

cprintf («Через 10 минут нажмите любую клавишу. \n»)

while (!kbhit());/*Ждать нажатия клавиши*/

adc100=get_data()

slope=100/(adc100-adc0);/*Расчет коэффициента линейной*/

/*зависимости концентрации от тока*/

cprintf (*Заполните ячейку анализируемой газовой смесью. \n»);

cprintf («Нажмите любую клавишу для отсчета концентрации. \n»);

cprintf («Нажмите е для выхода из программы. \n»);

while(c!='e')/*Проверять пока не нажата клавиша е*/

{

If (kbhit()/*Отсчет концентрации, если нажата*/

/*любая клавиша*/

{

adex=get_data();

temp=slope*(adcx-adc0);/*Расчет концентрации */

cprintf («Концентрация = %d/n», temp);

c=getch();

}

}

}

get=data()

{

Int datum;

outp(STRTAD);/*Запуск преобразования*/

while(!(inp(STAT)&2));/*Ждать завершения преобразования*/

datum=inp(ADC);

return(datum);

}

Заключение

По результатам проведенной работы можно сделать следующие выводы:

Рассмотренный в данной работе газоанализатор инфракрасного поглощения «ОА2109» позволяет детектировать газы различных состава и концентраций. При этом относительная погрешность составляет 10%.

Данный газоанализатор характеризуется:

-простотой эксплуатации;

-хорошей мобильностью;

-длительным сроком эксплуатации без капитального ремонта;

-высокой точностью измерения.

Эти характеристики свидетельствуют о высоком уровне конкурентоспособности данного газоанализатора среди существующих на рынке аналогов. Для калибровки измерительных сигналов разработана программа.

Список литературы

1.Абросимов А.А. Управление промышленной безопасностью. КМК Атд, 2000.

2. Бреслер П.И. Оптические абсорбционные газоанализаторы и их применение. Л.: 1980.

3. Зуев В.Е. Распространение видимых и инфракрасных волн в атмосфере. М.: - 1970.

4.Лебедев Р.К., Салащенко В.А. Автоматическое регулирование в газовой промышленности. М..

5.Павленко В.А. Газоанализаторы. М.-Л.: - 1965.

6.Преображенский В.П. Теплотехнические измерения и приборы. М.: - 1978.

7. Приборы для автоматического анализа состава и свойств вещества. Книга 4. Издательство «Недра»,1979.

Размещено на Allbest.ru