Абсорбционный газоанализатор

 

1. АБСОРБЦИОННЫЙ ГАЗОАНАЛИЗАТОР , содержащий источник излучения, обтюратор с двусторонними зеркальными лопастягли, распот1оженный наклонно к оптической оси источника и обеспечивающий разветвление потока излучения на рабочий и сравнительный и сведение их на приемник излучения, рабочий и сравнительный каналы, включающие рабочую и сравнительную кюве-вы и неподвижные отражатели,, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, он снабжен оптической системой для поворота на 180 изображения сечения кювет в месте сведения потоков излучения. 2.ГазоаНс1Лизатор по п.1, о т л ичающийся тем, что оптическая система для поворота на 180изображения сечения кювет выполнена в виде сферических зеркал и совмещена с не- «g подвижными отражателями. (Л сд to ел

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 3(5D Ci 01 Я 21 61 (4

Э (I !

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3377606/18-25 (22) 05.01.82 (46) 23.02.84. Бюл. Р 7 (72) A.Â.Êîðîáåéíèê, М.А.Сухиненко и В. К. Акимов (71) Киевское научно-производственное объединение "Аналитприбор" (53) 543.422 (088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

Р 544890, кл. С 01 М 27/62, 1974.

2.Патент Великобритании Р 1106375, кл..С(01 11 1/30, опублик. 1965 (прототип) . (54) (57) 1. АБСОРБЦИОННЫЙ РАЗОАНАЛИ3АТОР, содержащий источник излучения, обтюратор с двусторонними зеркальными лопастями, расположенный наклонно к оптической оси источника и обеспечивающий разветвление потока излучения на рабочий и сравнительный и сведение их на приемник излучения, рабочий и сравнительный каналы, включающие рабочую и сравнительную кюветы и неподвижные отражатели, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности, он снабжен оптической системой для поворота на 180 изображения сечения кювет в месте сведения потоков излучения.

2.Газоанализатор по п.1, о т л ич а ю шийся тем, что оптическая система для поворота на 1800изображе.ния сечения кювет выполнена в виде сферических зеркал и совмещена с не- Е подвижными отражателями.

1075125

6О

Изобретение относится к оптическим абсорбционным устройствам для измерения концентрации определяемого компонента в газовых смесях и может быть использовано для контроля выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания.

Известно устройство для определения концентрации, содержащее источник лучистой энергии, фокусирующее устройство, оптическую кювету, оптические фильтры, модулятор, разделяющий луч на две составляющие, сдвинутые по фазе, оптические клинья и приемник, Фильтры и клинья каж дой из составляющих лучей расголо жены после оптической кюветы (1) .

Недостатком устройства является низкая точность анализа, связанная с паразитной модуляцией, обусловленной различными углами падения потоков лучистой энергии на фотоприемнкк со стороны рабочего и сравнительного оптических каналов, а также разной протяженностью рабочего и сравнительного каналов.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является абсорбцконный газоаналиэатор, содержащий источник излучения, обтюратор с двухсторонними зеркальными лопастями, расположенными наклонно к оп-. тической оси источника и обеспечиваняций разветвление потока излучения на рабочий к сравнительный и сведение кх на приемник излучения, рабочий и сравнительный каналы, включающие рабочую и сравнительную кюветы и неподвижные отражатели.

Поток кзлуч ения от источ ника проходит между лопастями обтюратйра. в рабочую кювету, отражается неподвижным отражателем (плоским зеркалом), расположенным на одной оси с источником, после чего вновь отражается от зеркальной поверхности лопасти обтюратора в направлении приемника. При вращении обтюратора лопасти смещаются и свет, отражаясь от лопасти обтюратора с зеркальной поверхностью в направлении второго неподвижного зеркала, попадает затем через сравнительную ккювету на приемник (2J !

Недостатки известного устройства обусловлены тем,что отдельные ветви раз в ет вл ен ног о ра не е и от ока и элучения к месту его сведения приходят разными путями, с разным числом от" раженкй, а поэтому сведение потока не является матричным. Мало того, при перекрытии оптических каналов лопастями обтюратора ровно наполовину прямой поток от источника на приемник вообще не попадает. Зто связано с тем, что перекрытие входа в канал кромкой лопасти начинается с одной стороны, например сверху, а открытке выхода канала — с обратной стороны, т. е. снизу.

Все это приводит к неселективной (паразктной) модуляции сигнала. Причем эта паразитная модуляция, являющаяся фоном полезного сигнала, как правило, намного превышает амплитуду последнего, а особенно прк микроконцентрациях:измеряемого компонента.

Цель изобретения — повышение точности путем обеспечения параметрической модуляции потока излучения, т . е. модуляции, воз ник нов ение которой определяется изменением лишь одного параметра равновесной системы - поглошающей способности газовой смеси.

Поставленная цель достигается тем, что абсорбционный газоанализатор, содержащий источник излучения, обтюратор с двухсторонними зеркальными лопастями, расположенный наклонно к оптической оск источника и обес печивающий раэветвление потока излучения на рабочий и сравнительный и сведение их на приемник излучения, рабочий к сравнктель:ный каналы, включающие рабочую и сравнительную кюветы к неподвижные отражатели, снабжен оптической системой для поворота на

180О изображения сечения кювет в месте сведения потоков излучения.

Причем оптическая система для поворота на 180 изображения сечения кювет выполнена в виде сферических зеркал и совмещена с неподвижными отражателями.

На чертеже показано предлагаемое устройство.

Гаэоанализатор содержит источник

1 излучения, измерительную кювету 2 с анализируемым газом, сравнительную кювету 3, обтюратор 4, наклонный к оптической оси излучатэля с двухсторонней зеркальной лопастью 5 и межлопастным проемом 6, неподвижные сферические зеркала 7 и 8 с радиусом кривизны, равным отношению расстояния между плоскостями неподвижного сферического зеркала 7 (8) и обтюратора 4 к синусу угла наклона.обтюратора 4 к оптической оск источника 1, приемник 9, усилитель 10, индикатор 11.

Устройство работает следующим образом.

При вращении обтюратора 4 нарастающее перекрытие оптического канала кюветы 2 кромкой лопасти, прилегающей к межлопастному проему б, проецируется на зеркальную плоскость лопасти 5, обращенную к приемнику 9 в виде теневого сегмента.

При этом благодаря сферической форме зеркала 7 и его наклонному поло1075125

Составитель Л. Сихович

Редактор Н. Лазаренко Техред A.Бабинец

Корректор A- Тяско

Тираж 823 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам, изобретений и открытий

113035, МоскВа, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Заказ 489/36

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная,4 жению теневое изображение этого сегмента поворачивается на 180ввокруг оси Q -Q, лежащей в плоскости черl тежа и обтюратора 4.

Изображение же этого сегмента перекрытия в виде отраженного пучка лучистой энергии кромки лопасти, прилегающей к проему б, направляется на сферическое зеркало 8, а затем на лопасть 5 (но с обратной стороны ) также с поворотом на 180 вок0 руг оси ц — 6 .

Одновреиенно с частичным закрытием канала кюветы 2 происходит точно такое же, но с поворотом на 1804 вокруг оси 0 " О . открытие канала на выход.

Таким образом, пучок лучистой энергии, отраженный от сегмента лопасти, перекрывшей канал на входе, направляется точно в щель открытия на выходе, а поток, вошедший в цель открытия на входе, попадает на зеркало, отражающее этот поток на приемник 9 на выходе. Поскольку пеое« ключение потока лучистой энергии с кюветы 2 на кювету 3 не сопровождается изменением э нергии потока, параэитной модуляции не происходит.

Возникновение же модуляции свидетельствует о наличии измеряемого компонента, а по ее амплитуде, регистрируемой индикатором 11 через приемник 9 и усилитель 10, судят о концентрации анализируемого компоfO нента.

По сравнению с базовым объектом ( автоматическим анализатором окиси углерода 1АН-1) точность анализа

15 микроколичеств определяемого компонента газовой смеси увеличена в два раза.

Правильная регулировка режима сгорания моторного топлива в двига2О телях, которую обеспечивает изобретение, помимо экслогического эффекта, приводит к его более рациональному расходованию, т.е. к экономии энергетических ресурсов.