2.4. Описание экспериментальной установки
Принцип действия автомобильного газоанализатора прибора (рис.3.3.2) основан на методе селективного поглощения ИК-излучения различными газами. Так оксид углерода (СО) имеет специфическую полосу поглощения в ИК-диапазоне на длине волны 4,72 мкм, а углеводороды (СnНm) - на длине волны 3,41 мкм. По степени поглощения ИК-излучения определяется содержание каждого из компонентов.
Рис. 3.3.2 Структурная схема газоанализатора
Ф – фильтр, К – клапан, КК – коммутатор канала, ПУ – предварительный усилитель. На «Вход» подается газовая смесь. На вход «Проба» подается чистый воздух во время калибровки
Работает прибор следующим образом. Сформированные зеркалами параллельные пучки ИК-излучение от спиралей (источников ИК-излучения) прерываются модулятором потока (на рисунке не показан) и, пройдя в каждом из каналов измерения свой селектирующий фильтр, поступают в измерительные оптические кюветы. Длина волны максимума пропускания фильтра совпадает с длиной волны максимума поглощения измеряемого газа. Через одну из кювет последовательно прокачивается исследуемый газ, а вторая заполнена чистым воздухом. Пройдя через кюветы с газом, ИК-излучение уменьшается по интенсивности вследствие поглощения измеряемым газом по сравнению с той частью ИК-излучения, которое прошло через кюветы с чистым воздухом. Разностный поток излучения регистрируется пироприемником и через коммутатор каналов (КК) электрический сигнал поступает на АЦП. Все вычислительные и управляющие действия формируются в центральном процессоре (ЦП). ЦП управляет также выводом информации на плату индикации и на разъем аналогового выхода.
Внешние узлы прибора состоят из пробоотборника, вставленного в выхлопную трубу автомобиля на глубину до 300 мм, датчика тахометра (в данной работе не используется) и двух кабелей для подключения либо к сети 220 В, либо к бортовой сети автомобиля.
3. Порядок выполнения работы
3.1. Первый этап работы предполагает выполнение контрольного тестового задания на компьютере. К выполнению дальнейшей лабораторной работы допускаются студенты, набравшие не менее 15 баллов.
3.2. Второй этап работы предполагает калибровку прибора по поверочной газовой смеси. Для этого необходимо выполнить следующее:
3.2.1. Включить прибор в сеть.
3.2.2. Перевести переключатель питания в положение «Сеть».
3.2.3. Дать прибору прогреться в течение 15 мин.
3.2.4. Установить органы управления газоанализатором в соответствии с его инструкцией по эксплуатации.
3.2.5. Соединить контрольный баллон с поверочной газовой смесью при помощи гибкого шланга со штуцером «Вход» на приборе.
3.2.6. Произвести измерение значений вольтметра, пропорциональные концентрации СО и СnНm в течение 15 сек. Записать результаты и сравнить с паспортными данными на газовую смесь в баллоне, вычислить коэффициент пропорциональности К для канала измерения оксида углерода и для канала углеводородов (предполагаем, что измерительная шкала линейна).
3.2.7. Отсоединить баллон от прибора.
3.3. Третий этап работы предполагает анализ реальной газовой смеси от автомобиля. Для этого необходимо выполнить следующее:
3.3.1. Подготовить пробоотборник с резиновой камерой для взятия разовых проб с автомобиля.
3.3.2. Ввести пробоотборник в выхлопную трубу работающего автомобиля и накачать камеру выхлопным газом с помощью ручного насоса.
3.3.3. Закрыть камеру зажимом.
3.3.4. Соединить камеру (с анализируемой пробой) со штуцером «Вход» работающего и откалиброванного на втором этапе газоанализатора.
3.3.5. Открыть зажим.
3.3.6. Провести измерения и результаты записать в протокол измерений.
3.3.7. Продуть прибор чистым воздухом для того, чтобы в измерительных кюветах не осталось исследуемой пробы.
Табл. 3.3.1
Протокол измерений
№ измерения |
Баллон |
Выхлопные газы автомобиля |
|
СО об.% |
СН 1/млн (ppm) |
||
1 |
СО об.% |
|
|
2 |
|
|
|
3 |
К= |
|
|
4 |
CH ppm |
|
|
5 |
|
|
|
6 |
К= |
|
|
Пример исследования разовых проб от автомобилей приведен в Табл. 3.3.2
Табл. 3.3.2
Марка а/м. |
СО об.% |
СН 1/млн. (ppm) |
Москвич |
2.5 |
1900 |
Opel |
0.6 |
470 |
Жигули |
0.8 |
280 |