Avtomatlashtirish va boshqarish

Optik-akustik gaz analizatorlari gaz va bug‘larning ma'lum to‘lqin uzunlikdagi infraqizil nurlarni (0,76 dan 750 mkm gacha) tanlab yutishiga asoslangan. Bu gaz analizatorlarida, odatda, faqat to‘lqin uzunligi 2,5—25 mkm bo‘lgan nurlardangina foydalaniladi. Agar gaz qatlami orqali infraqizil nurlar o‘tkazilsa, ulardan faqat tebranish chastotasi gaz molekulalarining xususiy tebranish chastotalariga teng bo‘lgan nurlargina yutiladi. Bu yerda, yutilgan nurlarning energiyasi molekulalarning kinetik energiyasini ko‘paytirishga sarflanadi va issiqlik tarzida tarqaladi. Molekulalarning tebranish chastotasidan farq qilinadigan chastotadagi nurlar esa gazdan o‘zgarmasdan o‘tadi. Har qaysi gaz o‘ziga xos spektrlar sohasidagi ma'lum xossali radiatsiyani yutadi, masalan, uglerod oksidi 4,7 mkm qiymatdagi, uglerod qo‘shoksidida —2,7 va 4,3 mkm qiymatlardagi, metan—3,3 va 7,65 mkm qiymatdagi radiatsiyalarni yutadi. Bu esa optik-akustik usullar bilan gazlarni tahlil qilishni tanlab o‘tkazishga imkon beradi.
Tanlab yutish hodisasi Lambert — Ber qonuni bilan ifodalanadi, u to‘lqin uzunligi λ bo‘lgan monoxromatik nurlanish uchun quyidagi ko‘rinishga ega bo‘ladi:
C=(I/K_λ∙l)∙lg(j₀/j) , (33.5)


bu yerda S — tekshirilayotgan gaz namunasida yutadigan moddaning konsentratsiyasi; K - to‘lqin uzunligi λ bo‘lganda moddaning yutish koeffitsienti; l — namuna qatlamining qalinligi (kyuvetning uzunligi); j₀, j —namuna olinguncha va namuna olingandan keyingi nurlanish jadalligi.
Sanoatda foydalaniladigan infraqizil yutilishli optik - akustik gaz analizatorlarida vaqti-vaqti bilan infraqizil nurlar o‘tkazib turiladigan kyuvet bo‘yicha yo‘naltirib turiladigan murakkab gaz aralashmasi tekshirilayotgan gaz namunasi bo‘lib xizmat qiladi. Bu yerda, nurlarning bir qismi yutiladi, bir qismi esa ikkinchi asbob bilan bog‘langan sezgir elementga tushadi.
Nurlar namunadan o‘tganidan keyin integral nurlanishlar farqini o‘lchaydigan sezgir element sifatida tanlovchi nur qabul qilgichidan foydalaniladi. Bu qabul qilgich tahlil qilinadigan komponent bilan to‘ldirilgan kameradan iborat bo‘lib, infraqizil nurlar o‘tishi uchun tuynuk bilan jihozlangan. Agar nur 1 qabul qilgichiga vaqti-vaqti bilan infraqizil nurlar tushib tursa, u holda kamerada turgan gaz vaqti-vaqti bilan isib sovib turadi.
O‘zgarmas hajmli kamerada turgan gaz haroratining o‘zgarishi natijasida uning bosimi ham o‘zgaradi, bosimning bu o‘zgarishini nur qabul qilgich ichida turgan membrana qabul qiladi. Hyp qabul qilgich bitta gaz bilan to‘ldirilgani uchun nur energiyasini yutish jarayoni tanlovchi bo‘ladi va u bilan bog‘liq bo‘lgan harorat hamda bosim o‘zgarishlari nur qabul qilgichni to‘ldirib turgan gazning yutish spektriga mos keluvchi ma'lum to‘lqin uzunligidagina sodir bo‘ladi. Gaz aralashmasi o‘tkaziladigan kyuvetda, aniqlanayotgan komponentning konsentratsiyasiga qarab, nur energiyasi oqimi susayadi, shuning uchun nur qabul qilgich kamerasida harorat va bosimning o‘zgarish amplitudasi bu komponentning gaz aralashmasidagi miqdoriga teskari mutanosib ravishda o‘zgaradi.
O‘lchash sxemalariga ko‘ra optik-akustik gaz analizatorlari ikki guruhga: kompensatsion va bevosita o‘lchash analizatorlariga bo‘linishi mumkin.
33.5- rasmda optik-akustik gaz analizatori OA-2209 ning prinsipial sxemasi ko‘rsatilgan, u gaz aralashmalarida uglerod qo‘shoksidini aniqlash uchun mo‘ljallangan. Gaz analizatori uzluksiz ishlaydigan avtomatik asbob bo‘lib, qabul qilgich bloki va ikkilamchi asbob KSU2 dan iborat.
O datda optik gaz analizatorlari kompensatsion sxema bo‘yicha ishlanib, o‘lchash sxemasi optik, gaz yoki elektr usullar yordamida muvozanatlanadi. Optik konpensatsiya usulida teskari aloqa signali to‘siq yoki optik pona siljishiga aylantiriladi. Bu esa taqqoslash kanalida nurlanish jadalligini tegishlicha o‘zgartiradi. Ikkinchi holda, taqqoslash kanalida nurlanish oqimi yo‘lida kompensatsiyalovchi aralashma qatlamining qalinligi o‘zgaradi. Ba, nihoyat, elektr kompensatsiyalash usulida zanjirda elektr bilan ta'minlash kuchlanishi o‘zgartiriladi.
Infraqizil nurlanishli gaz analizatorlarida qoldiq energiya tekshirilayotgan komponent bilan to‘ldirilgan nur qabul qilgichlarida yutiladi. Uzlukli nurlanishdan foydalanilganda nur qabul qilgichda energiyaning yutilishi sababli haroratning o‘zgarishi, shu bilan birga bosimning o‘zgarishi vujudga keladi. Bu tebranishlarni tegishli o‘lchash asbobi bilan olingan nur kabi qabul qilgich mikrofonining membranasi qabul qiladi.
Bunday nur qabul qilgichda gaz bosimining pulslanishi akustik samara nomini olgan. Bunday gaz analizatorlari esa optik-akustik asboblar deyiladi. Bu asboblarning afzalligi ularning universalligidadir, chunki ko‘pchilik moddalarning infraqizil yutilish sfektri bir-biridan farq qiladi.