Опишіть основний метод, що реалізовано в газоаналізаторах для вимірювання концентрації оксиду вуглецю і вуглеводнів у відпрацьованих газах автомобільних двигунів

Метод допалювання продуктів неповного згорання

Метод ґрунтується на визначенні кількості теплоти, яка виді­ляється під час допалювання оксиду вуглецю на платиновій спіралі.

ВГ в суміші з дозованою кількістю повітря надходять в камеру з розжареною платиновою спіраллю, яка включена в електровимірю­вальний міст. Прилади виконують за схемою, подібною наведеній на рис. 5.2. За наявності каталізатора оксид вуглецю СО догорає і нагріває платинову спіраль. У результаті опір її зростає, порушується баланс моста, що і фіксує прилад.

Основний недолік такого приладу - вплив теплоти, яка виді­ляється внаслідок догорання інших компонентів, які входять у ВГ, в основному, вуглеводнів СтНп, а також порушення суцільності по­току суміші газів і повітря, що збільшує або зменшує виділення теп­лоти.

Цей метод реалізовано у приладах "Елькон 3-105" (Угорщина), Янагімото СО-65 (Японія) та інші.

Метод вибіркового поглинання променевої енергії компонентами ВГ

Такі газоаналізатори мають багато різновидів, і ґрунтується їх робота на вибірковому поглинанні досліджуваним газом промене­вої енергії.

Для вимірювання вмісту ШР у ВГ ДВЗ найбільшого поширення набули інфрачервоні оптико-акустичні газоаналізатори.

Оксид вуглецю СО інтенсивно поглинає інфрачервоні промені з довжиною хвилі близько 4,7 мкм, двооксид вуглецю С02 - 4,3 мкм.

Вибірковість поглинання інфрачервоного випромінювання зу­мовлена частотами власних коливань атомів або іонів структурних груп в молекулі, а також тим, що молекули обертаються з різною кутовою швидкістю. Це пояснює і те, що інфрачервоно випроміню­вання поглинають гази, в молекули яких входять два різних атоми або іони.

Відповідно до основного закону перенесення променевої енергії в поглинальному середовищі послаблення інтенсивності випромі­нювання відповідної довжини хвилі при проходженні крізь шар газу описує залежність:

дЄ£ д- коефіцієнт послаблення променя певної довжини хвилі, який залежить від концентрації речовини, що поглинає ці хвилі; ^-товщина шару газу.

Таким чином, після проходження інфрачервоного випроміню­вання крізь суміш ВГ інтенсивність променів відповідної довжини хвилі змінюється залежно від концентрації речовини, яка поглинає ці промені.

На рис. 5.5 показана схема бездисперсного інфрачервоного газоаналізатора. Два однакових потоки Е1 і Е2 від джерел інфра­червоного випромінювання проходять крізь оптичні (порівняльний і вимірюваний) канали. Джерела мають спільний блок живлення У1 з високим рівнем стабілізації напруги, необхідної для забезпечення стабільності світлових потоків. Потоки променів одночасно перери­ваються обтюратором 01, який приводиться в рух синхронним елек­тродвигуном змінного струму М1.

Відпрацьовані гази проходять крізь вимірювальний канал. Си­метрична камера порівняльного каналу заповнюється газом, який не поглинає інфрачервоне випромінювання. На виході із каналів потоки випромінювання будуть відрізнятися на величину, пропор­ційну вмісту компоненту у відпрацьованих газах, який поглинув ча­стину інфрачервоного випромінювання даної довжини хвилі.

Після вимірювального та порівняльного каналів промені над­ходять в об'єми VI і \/2 мірної камери. Ці об'єми розділені мембра­ною конденсаторного мікрофона С і заповнені сумішшю інертного газу і компонента, вміст якого вимірюється. Через те, що у вимірю­вальному каналі відбулося поглинання частини променевої енергії і перетворення її в теплову температура і тиск суміші в об'ємі VI будуть меншими, ніж в об'ємі V2. Через те, що тиск в об'ємі V2 буде більшим, мембрана конденсаторного мікрофона С буде міняти своє положення відносно нерухомого електрода з частотою, пропорцій­ною частоті обертання обтюратора, і на величину, пропорційну різ­ниці тисків. Ємність конденсатора С буде змінюватися. Через опір К конденсатор живиться постійним струмом. Коли ємність конденса­тора змінюється, на його обкладинках виникає перемінна напруга, частота якої пропорційна частоті обертання обтюратора, а ампліту­да відповідає поглинанню потоку променів у камері вимірювально­го каналу.

Змінний електричний сигнал через підсилювач У2 перетво­рюється в уніфікований вихідний сигнал постійного струму пере­творювачем УЗ. Вимірювальний прилад Р1 надсилає сигнал на шкалу газоаналізатора. Балансування світлових потоків здійснюєть­ся заслінкою 02. Для підтримування постійного тиску ВГ на вході у вимірювальний канал застосовують регулятор абсолютного тиску (РАТ). Підтримування однакового тиску в усьому вимірювальному каналі здійснює регулятор тиску (РГ), а витрату ВГ контролюють за витратоміром (РМ).

Прилади виготовляють з мінімальною і максимальною шкала ми вимірювання: СО - 0-0,01 % і 0-100 %; С02 - 0-0,005 % і 0-100 %; СН4 - 0-0,02 % і 0-100 %.

Межі допустимої основної похибки відповідають значенню, що лежить у межах вимірювань, для газоаналізаторів на вміст СО,С02 і СН4 зі шкалами від 0-1 % до 0-100 % - 2 %; для газоаналізаторів на СО і СН4 зі шкалами від 0-0,01 до 0-0,5 % - 5 %; для газоаналі­заторів на С02 зі шкалами від 0-0,005 % до 0-0,5 - 10 %.

Газоаналізатори, в яких реалізовано метод вибіркового погли­нання інфрачервоного випромінювання мають такі переваги: висо­ку точність вимірювання; вони прості в обслуговуванні; компактні та переносні; не потребують для проведення вимірювань спеці­алістів високої кваліфікації; дозволяють одним приладом вимірю­вати одночасно вміст декількох компонентів; надійні в роботі.

інфрачервоні газоаналізатори виготовляють у досить великій кількості промислові підприємства та фірми

С02- ГАІ-1, ОА-2109, ПАМ-5М, АСГА-Т, ГАІ-2, 121-ФА-01, 102-ФА-01М; ІНФРАЛІТ-8, ІНФРАЛІТ-2Т1, багатокомпонентний газоана­лізатор Бош мод. ЕТТ 008.55 для СО, С02, СтНп і 02, газоаналіза­тор мод. 465В для СО, СОг 0„ ІНФРАЛІТ СІ для СО, С02, СтНп, Ог (Німеччина), ЗЕМСКО для СО, СОг, СтНп, МОх, 02 (Іспанія), ЕТТ 006.21, ЕТТ 006.22 для СО і СтНп (Німеччина); газоаналізатор Л 283А (ЧР), 325-ФА-01, 325-ФА-02.

СОг- ГАІ-2, ГІАМ-5М, Пост екологічного контролю АСГА-Т, ОА-2209, ІНФРАЛІТ-2Т1 (Німеччина).

СтНп - ОА-2209, 121-ФА-01, 102-ФА-01М.