Методы измерения концентрации CO в отработавших газах основаны на каталитическом дожигании и на поглощении недисперсного инфракрасного излучения.
В приборах, основанных на каталитическом дожигании отработавших газов, в качестве измерительной системы используется электрический мост. Изменение температуры раскаленной платиновой нити в результате догорания на ней отработавших газов ведет к изменению сопротивления нити и определяется по разбалансировке электрического моста сопротивлений. Степень разбалансировки моста регистрируется прибором.
Действие инфракрасных газоанализаторов основано на измерении степени поглощения отработавших газов инфракрасного излучения, которая пропорциональна концентрации газа.
Газоанализаторы первого типа имеют большую погрешность измерения и в настоящее время применяются ограниченно. К числу газоанализаторов этого типа относятся Elkon S-105/A, AST-75, К-456 (табл. 2.9).
2.9. Основные технические характеристики газоанализаторов
| Модель | Измеряемый параметр | Диапазон измерения, %, или соотношения воздух-топливо | Погрешность измерения СО, % | Метод 1 измерения СО |
| Infralit-2T (ГДР) | СО/CO₂ | 0...10; 0...15 | ±3 | ИК |
| Infralit-8 (ГДР) | СО | 0...10 | ±3 | ИК |
| Infralit (ГДР) | СО | 0...10 | ±5 | ИК |
| Elkon S-305 (ВНР) | СО | 0...8 | ±3 | ИК |
| AS-101 (ПНР) | СО | 0...5; 0...10 | ±3 | ИК |
| AST-75 (ПНР) | СО | 10:1...16:1 | ±5 | ДЖ |
| Horiba-880 (ФРГ) | СО | 0...10 | ±3 | ИК |
| CO-Thermotest 881/А (ФРГ) | СО | 0...10 | ±5 | ДЖ |
| Infrarot-CO (ФРГ) | СО | 0...9,99 | ±2 | ИК |
| Elkon S-105/A (ВНР) | СО | 0...10 | ±5 | ДЖ |
| EIFC-1089A (Япония) | СО; CO₂; НС; NOX | 0...10 | ±3 | ИК |
| ГАИ-1 (СССР) | СО | 0...5; 0...10 | ±5 | ИК |
| К-456 (СССР) | СО | 0...10 | ±5 | ДЖ |
ИК — инфракрасный метод измерения; ДЖ — метод дожигания.
Газоанализаторы второго типа имеют более высокую точность измерения и обеспечивают стабильность показании. К их числу относятся газоанализаторы ГАИ-1, Elkon S-305, Infralit, Infralit-2T, Infralit-8 и др.
Принцип действия газоанализаторов второго типа заключается в поглощении различными газовыми компонентами инфракрасного излучения с определенной длиной волны. Например, CO поглощает инфракрасное излучение с длиной волны 4,7 мкм. Степень поглощения соответствует концентрации компонента. Детектором газоанализатора определяется степень поглощения инфракрасного излучения; соответственно устанавливается и концентрация компонентов.
В приборе Infralit излучение от двух накаленных спиралей фиксируется параболическими зеркалами. Верхняя камера (камера сравнения) заполнена свободным воздухом, не поглощающим ИК-излучение. В нижней рабочей камере продуваемый газ поглощает из общего спектра излучение соответствующей длины волны. Таким образом, в детектор поступают два потока ИК-излучения различной интенсивности. Возникающее в результате поглощения понижение интенсивности ИК-излучения соответствует концентрации компонента СО. Инфракрасный анализатор чувствителен к изменению температуры, поэтому газ фильтруют, удаляют конденсат, стабилизируют его температуру с помощью холодильника и насосом подают с постоянной скоростью в анализатор. Для ослабления влияния наружной температуры прибор оборудован встроенным термостатом.
Газоанализатор Infralit-2T отличается расширенными функциональными возможностями, так как измеряет помимо содержания CO и концентрацию CO₂. Принцип измерения CO₂ аналогичен принципу измерения СО. В газоанализаторе измеряемый газ отправляется через две измерительные кюветы 10 и 15 (рис. 2.20) в ход измерительных лучей. Обе сравнительные кюветы 9 и 16 наполнены азотом и герметично закрыты; абсорбция инфракрасного излучения здесь не происходит. В результате абсорбции в измерительных кюветах на входах усилителей 13 и 18 возникает электрический сигнал, который после усиления появляется на индикаторах 14 и 19, соответственно индицирующих содержание в отработавшем газе CO и CO₂.
Рис. 2.20. Схема газоанализатора Infralit-2T: 1 - заборный зонд, 2, 3, 4 - фильтры, 5 - мембранный насос, 10, 9 - измерительная и сравнительная кюветы СО; 6 - инфракрасный излучатель с параболическим зеркалом; 7 - синхронный двигатель; 8 - обтюратор; 11, 17 - инфракрасные лучеприемники CO и CO₂, 12 - мембранный конденсатор, 13, 18 - усилители; 14, 19 - индикаторы CO и CO₂, 15, 16 - измерительная и сравнительная кюветы CO₂
К числу инфракрасных газоанализаторов относится отечественный газоанализатор ГАИ-1, используемый при температуре окружающей среды от 0 до 40°C и относительной влажности до 80%; питание газоанализаторов (12±1,2) В или 220 В (+10...—15%). Диапазон измерения CO 0...5 и 0...10%; погрешность не превышает ±5%, а стабильность ±2,5% от верхнего предела измерения.
В состав газоанализатора входят газоотборный зонд, охлаждающее устройство, влагоотделитель, фильтры контрольной и тонкой очистки, насос и сборник конденсата. Схема газоанализатора представлена на рис. 2.21. Индикация результатов измерений производится на один стрелочный прибор со шкалой, градуированной в единицах объемной концентрации измеряемого компонента.
Рис. 2.21. Схема оптического абсорбционного газоанализатора: 1 - измеритель температуры излучателя, 2 - излучатель, 3 - фильтровая камера, 4, 5 - рабочая и сравнительная камеры, 6 - устройство для балансировки оптического потока, 7 - приемник излучения, 8 - электронный блок, 9 - индикатор, 10 - реперное устройство
Градуировка газоанализатора осуществляется с применением эталонной газовой смеси и ротаметра (для измерения расхода газовой пробы). Баллон с эталонным газом и ротаметр входят в комплект газоанализатора.