Газоанализатор для определения кислорода

СОКЭЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 5)5 0 21/6 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(72) А. С, Брагин, Р. М. Гумиргалиев, А. А, Попов, В. К. Рунов и С, К, Садвакасова (56) Блаженоннова А. Н, Деполяризационные газоанализаторы на кислород. С сб.: Автоматические газоанализаторы, - М,: ЦИНТИЭЛЕКТРОПРОМ, 1961, с, 152.Патент Великобритании г)т 2132348. кл.6 01 й 33/52, 1984,(54) ГАЗОАНАЛИЗАТОР ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КИСЛОРОДА(57) Изобретение относится к газоаналитическому приборостроению и может быть использовано для определения кислорода в воздухе и других газовых смесях. Цель изобретения - повышениг точности, достигаетИзобретение относится к газоаналитическому приборостроению и может быть использовано для определения кислорода в воздухе и других газовых смесях.Известен электрохимический газоанализатор для определения кислорода, состоящий из приемника, блока питания и показывающего прибора. Приемник выполнен в виде цельного блока из органического стекла и помещен в пылебрызгонепроницаемый корпус. Основным узлом приемника является чувствительный элемент, состоящий из двух золотых электродов, смонтированных на общем стержне из фторопласта и помещенных в электролит, и раствор серно- кислого натрия,Погрешность устройства составляет 10=,ь от верхнего предела шкалы, гричем в первые сутки после пуска она может быть.Ы 2, 1672817 А 1 ся путем введения в газоанализатор, содержащий источник и приемник излучения и таблеточный чувствительный элемент иэ кремнезема с равномерно распределенным по его объему индикатором и газонепроницаемый элемент сравнения с индикатором, второго приемника излучения, двух селективных светоделителей и термостабилизатора. Кроме того, элемент сравнения выполнен из кремнезема с равномерно распределенным по его обьему индикатором с содержанием, равным содержанию индикатора в чувствительном элементе, при этом чувствительный элемент и элемент сравнения размещены на термостабилиэаторе, а излучение приемника регистрируют под прямым углом к поверхности элементов. 1 З.п. ф-лы, 1 ил,завышенной во второй половине шкалы. Быстродействие газоаналиэатора составляет около 20 с. Показания достигают зоны погрешности примерно через 1 мин. Электролит заменяется через 10 - 20 дней в зависимости от степени загрязнения и влажности воздуха.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является газоанализатор для определения кислорода, содержащий источник излучения, расположенный под прямым углом к поверхности таблеточных чувстви тельного элемента и элемента сравнения, чувствительный элемент, состоящий из равномерно распределенного по всему объему кремнезема люминесцентного индикатора - комплекса платинового металла с Й-гетероциклическим основанием, элемент сравнения, состоящий из того же самого индикатора, 1672017неравномерно распределенного по всему объему полимерного материала, непроницаемого для кислорода, приеглник излучения с устройством, выделяьощим спект ральнуьо область излучения индикатора, рлсположенньй под углом 45" к поверхности чувствительного элемента и элемента сравнения, систему регистрации и управления.Известный,гаэоанализатор для определения кислорода не может обеспечить получения точных результатов анализа э реальных условиях (в ььироком диапазоне изменений температуры и вгажности анализируемого газа). Интенсивность солинесценции комплексов платиновых метаппов с Н-гетероцььслическими основаниял;и зависит ос тагпарэтуры, увеличиваясь с ее умаьшением, Гричем характер такой зависимости различен дпя рлэличных матриц, Это требует индивидуальной градуировки гаэолнапизатора в каждом рабочем диапазоне температур. Уроме того, для полимерных материалов, использующихся в известном устройстве в клчестве матрицы элемента сравнения, характерны ягпения гистерезиса при резких изменениях температурц, что приводит к уменьшению точности определения кислородл в тлких,с - повиях эксплуатации. Интенсивность п оми-есценции чувствительного элемента и элемента сравнения должна зависеть от влажности анллизируемого газа, поскольку в состав молекул индикаторов входят молекулы кристаплиэационной воды. Сорбция воды из газовой фазьг на поверхности табпеточнцх чувствисепьного элемента и эпамеьтл сравнения злвисст от;ьатепилпл млт)ицы элементов, ьег пературь, вплжноси лнапиэируегого газл, Харлкгер таких зльисилосте различен для кремнезел",а, используьогцагося з известном устройстве в качсства матаоиапа чувствительного эпамента, и полимерного материала, испопьзуов;егося в клчгства магрицц элемента сравнения. Это требует индивидуальнойй градуироаки устройства в клхсдоги рлбочем диапазоне вгажности при разпиньх телпературах. Использование в клчестве матрицы элемента сравнания органических полимеров, свойства которых в значительной мере злвисят от условий их синтеза, требует индивидуальной градуировки каждого уст ройс;тва. Изготовление эпеменга сраньаьчя с переменной и контролируемой по обьему гогигларного материала концентрацией индикатора технологически невсьзможноепь изобретения овцаание точности глзсанапизатора дг;я определения кислсьрода.1 оставп.ацапь достигается газоаьапизаторол дпопсп д пани киспсн одл, содержацим аспик, зпу аич рис и;и. 5 10 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 55 излучения с устройством. выделяющим спектральную область излучения индикатора, систему регистрации и упраьления, причем источник и приемник излучения расположены под прямым углом к гьоверхности таблеточных чувствительного элемента и элемента сравнения, присоединенных к термостабилиза гору и выполненных иэ кремнезема, в котором равномерно по всему обьему распределен люминесцентный индикатор - комплекс платинового металла с М-гетероциклическим основанием с одинаковой концентрацией, и элемента сравнения отделен от анализируемого газа прозрачной гаэонепроницаемой оболочкой, заполненной азотом.Глзоанлпизатор предпочтитепьно содержит два приемника излучения и два сепективных светоделитепя.С ельо повышения селективности чувствительный элемент покрыт кислородопроницаемой фторопластовой пленкой.Использование таблеточных чувствительього эгемента и элемента сравнения, выполненных из кремнезема с одинаковым содержанием равномерно распределенного поми,есцентного индикатора и подсоединелнх к термостабипиэатору, обеспечивает высокую точность определения кислорода в широком диапазоне излерений температур и влажности анализируемого газа за счет равенства констант скоростей тушения люминесценции индикатора кислородом в чувствительном элементе и элементе сравнения и одинаковых коэфФициентов чувст-, вительности определения (т, е, равных значений тлнсенсов углов наклона градуирово ьых харлктаристик).Приг:еениа в качества ",атериалов таблеточных чувствительного элемента и элема;та сравнения кремнезема позволяет повысить точность определения кислорода, поскольку нл этом носителе удается добить",я рэвнолерного и воспроизводимого распределения пьоминесцентного индикатора по всему обьему сорбента. Таблетирование кремнезема позволяет получать элементы с одинаковыми коэффициентами чувствительности, не зависящими от гларки и дисперсности исходного сорбента. Измерение интенсивности люминесценции под пряглым углом к поверхности таблеточных чувствительного элемента и элемента сравнения приводит к повьнвениьо точности определения кислорода за счет увеличения коэффициента чувствительности.На чертеже приведена схема газоаналиплтсрэ дпя определения кислорода,Глзоанапизлтор состоит из источникаизлучения , двух ин 1 ерференционных сввгодапитгпай 2аьвтоводов 3 тлблеточного10 40 Со= К (о/ - 1),где 1 - интенсивность люминесценции таблеточного элемента сравнения 5;К - коэффициент пропорциональности градуировочной характеристики.При определении кислорода в диапазоне концентраций 0 - 1 об., погрешность измерения составляет 0,05; 1 - 2 об,; - 0,1. Дополнительная погрешность от влияния температуры в диапазоне от минус 50 до 50 С и относительной влажности в диапазоне 0 - 100 не превышает предела нормирования по ГОСТ 13.320-86, т. е. 20; основной погрешности. Диапазон определяемых концентраций кислорода 7.10 - 21 об, ,Дополнительная погрешность при кратковременном (до 15 мин) воздействии фоновых компонентов (насыщенные пары керосина, аммиака. ацетона) составляет 50. 455055I чувствительного элемента 4 и таблеточного элемента сравнения 5, помещенного а герметичную камеру 6, заполненную газообразным азотом, закрепленных на термостабилизаторе 7, двух фоточувствительных элементов 8, системы регистрации и управления 9, корпуса 10 с отверстием 11, закрытым противопылевым фильтром 12. Для принудительной подачи анализируемого газа в корпусе 10 предусмотрены штуцеры для ввода и вывода газа (на чертеже не указаны).Газоаналиэатор работает следующим образом.Свет от источника излучения 1 попадает на два интерференционных светоделителя 2, гмеющих коэффициент отражения, близкий к единице для коротковолновой области спектра, и коэффициент пропускания, близкий к единице для длинноволновой области спектра, и по световодам 3 попадает на таблеточные чувствительный элемент 4 и элемент сравнения 5, нагреваемые с помощью термостабилизатора 7. Люминесцентное излучение таблеточных элементов 4 и 5 через световоды 3 и интерференционные светоделители 2 попадает на фоточувствительные элементы 8, электрический сигнал с выхода которых обрабатывается в системе регистрации и управления 9, При наличии в анализируемом газе кислорода интенсивность 1 люминесценции таблеточного чувствительного элемента 4 уменьшается за счет тушения люминесценции индикатора, входящего в состав чувствительного элемента, кислородом. Концентрация кислорода Со рассчитывается по формуле 15 20 25 30 35 При длительном воздействии насыщенных паров указанных соединений величина выходного сигнала стабильна, что позволяет определять кислород в герметичных емкостях, заполненных керосином, аммиаком или ацетоном.Дополнительная погрешность от влияния этих соединений полностью исключается после покрытия таблеточного чувствительного элемента 4 кислородопроницаемой фторопластовой пленкой.Таким образом, и редлагаемый газоанализатор для определения кислорода позволяет повысить точность определения в широком диапазоне изменения температуры и влажности анализируемого газа,Формула изобретения1, Газоанализатор для определения кислорода, содержащий источник излучения, расположенный с воэможностью ввода излучения под прямым углом к поверхности таблеточных чувствительного элемента. выполненного из кремнезема, в котором равномерно по всему объему распределен индикатор в виде комплекса платинового металла с Й-гетероциклическим основанием, и газонепроницаемого элемента сравнения с индикатором, приемник излучения с устройством, выделяющим спектральную область излучения индикатора, систему регистрации и управления. о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности, в него введены второй приемник излучения, два селективных светоделителя, термостабилиэатор, при этом чувствигельный элемент и газонепроницаемый элемент сравнения расположены в тепловом контакте с термостабилизитором, селективные светоделители расположены между источником и приемником излучения, которые размещены с воэможностью регистрации излучения под прямым углом к поверхности чувствительного элемента и гаэонепроницаемого элемента сравнения, причем газонепроницаемый элемент сравнения выполнен из кремнезема с равномерным по объему распределением индикатора с содержанием, равным содержанию индикатора в чувствительном элементе, и снабжен гаэонепроницаемой оболочкой, заполненной азотом,2. Гаэоанализатор по и, 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения селективности, чувствительный элемент покрыт кислородопроницаемой фторопластовой пленкой,1672817 11 12 Составитель А, БрагиТехред М.Моргентал Корректор Н. Корол едактор нин ельскии комбинат "Патент. г. Ук 1 ород. ул Гаа 1)ина. 10 Произвол",. гвен н Заказ 1976 ВНИИГ 1 И Тиражсударственного комитета и113035, Москва, ЖПодписноезобретениям и открытиям ори ГКНТ СССРаушская наб 4/5