Спектропирометр для измерения температуры газа
СПЕКТРОПИРОМЕТР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ГАЗА, имеющего полосатый или линейчатый спектр, содержащий источник сравнения, объем с исследуемым газом, приемник излучения, блок регистрации и оптическую систему, отличающийся, тем, что, с целью повышения точности измерения температуры и упрощения спектропирометра , между объемом с исследуемым газом и приемником излучения ycTaiновлены по оптическому пути от источника излучения параллельно оптической оси две оптические кюветы, одна из которых заполнена холодным измеряемым газом, а вторая - оптически эквивалентна первой и заполнена средой, не имеющей поглощения в инфракрасной области, за оптическими кюветами по ходу излучения установлен модулятор, имеющий нечетное число отверстий, равномерно расположенных по окружности, и снабженный генератором синхронных электi рических импульсов, а в блоке регистрации установлен синхронный (Л детектор, электрически соединенный с генератором. 00 о 00 05
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (19) (И) з(51) G 01 Х 5/10
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ЯКЬ.Мо . (" (21) 2634433/ 18-25 (22) 28.06.78 (46), 15.07.84. Бюл. -26 (72) Е.Т.Антропоa (71) Институт высоких температур AH СССР (53) 536.52.521(088.8) (56) 1. Кадышевич А.Е. Измерение температуры пламени, М., 1961, с.97.
2. Там же, с.62 (прототип). (54)(57) СПЕКТРОПИРОМЕТР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ
ТЕМПЕРАТУРЫ ГАЗА, имеющего полосатый или линейчатый спектр, содержащий источник сравнения, объем с исследуемым газом, приемник излучения, блок регистрации и оптическую систему, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения температуры и упрощения спектропирометра, между объемом с исследуемым газом и приемником излучения установлены по оптическому пути от источника излучения параллельно оптической оси две оптические кюветы, одна из которых заполнена холодным измеряемым газом, а вторая — оптически эквивалентна первой и заполнена " средой, не имеющей поглощения в инфракрасной области1 за оптическими кюветами по ходу излучения установлен модулятор, имеющий нечетное число отверстий, равномерно расположенных по окружности, и снабженный генератором синхронных электрических импульсов, а в блоке регистрации установлен синхронный детектор, электрически соединенный с генератором.
С:
1 1103086 2
Изобретение относится к пиромет- чения установлен модулятор, имеющий рии горячих газов, в частности к пи- нечетное число отверстий, равномерно рометрии промышленных газов, содер- расположенных по окружиостн и снабжащих молекулярные компоненты, такие, женный генератором синхронных электнапример, как СО, СО, Н О,HCE,й0,405 и др., и имеющих в связи с этим полосатый или линейчатый спектр.
Известен спектропиром"òð, содержащий источник сравнения, интерференционный фильтр, приемник излучения 10 и блок регистрации. Для того, чтобы получить температуру газа, необходи мо провести измерения трех величин: излучения источника сравнения, излучения измеряемого газа и суммарного 15 излучения источника сравнения, частично поглощенного газом, и излучения газа ° По полученным данным температуру газа рассчитывают по известным соотношениям f1) .
Однако реализация этого метода в существующих спектропирометрах не позволяет достичь хорошую точность измеРениЯ из-за значительного пРевышениЯ полнена газом, не имеющим поглощения спектральной ширины пропускания интер-2, ференционного фильтра по сравнению с собственной спектральной шириной ли- ковый модулятор 7, имеющий нечетное ний излучения (поглощения) измеряемого газа.
Известен спектрометр для измерения температуры газа, содержащий источник сравнения объема исследуемым газом, приемник излучения, блок регистрации и оптическую систему. Этот прибор содержит спектральный прибор высокого разрешения, например, монохроматор, приемник излучения и блок регистрации 2).
Однако сложность устройства существенно увеличивается из-за введения монохроматора высокого разрешения. рических импульсов, а в блоке регистрации установлен синхронный детектор, электрически соединенный с генератором. На чертеже представленспектропирометр, общий внд.
Спектропирометр содержит источник излучения сравнения 1, расположенный перед объемом с исследуемым газом 2, приемник излучения 3, установленный за объемом с исследуемым газом. На оптическом пути от источника сравнения 1 к приемнику излучения 3 установлена оптическая система в виде линз
4, и две оптические кюветы 5 и 6, расположенные параллельно оптической оси. Кюветы 5 и 6 оптически эквивалентны между собой, причем одна из кювет заполнена холодным исследуемым газом, а вторая либо вакуумирована, либо зав ИК- области. За оптическими кюветами
5 и 6 по ходу излучения установлен дис40
nopIJHoHGJIbHB разности оптических потоков, попеременно падающих »а приемник. Электрический сигнал с приемника подается на блок регистрации 9, Цель изобретения — повышение точности измерения температуры и óïðîщение спектропирометра.
Поставленная цель достигается тем, 45 что в спектропирометре, содержащем источник сравнения, объем с исследуемым газом, приемник излучения, блок регистрации и оптическую систему, между объемом с исследуемым газом и приемником излучения установлены по 50 оптическому пути от. источника излучения параллельно оптической оси две оптические кюветы, одна из которых заполнена холодным измеряемым газом, а вторая оптически эквивалентна пер- 55 вой и заполнена средой, не имеющеи поглощения в инфракрасной области, за оптическими кюветами по ходу иэлучисло отверстий, например 7, равномерно расположенных по окружности диска, и снабжен генератором синхронных электрических импульсов 8. Приемник излучения. электрически соединен с блоком регистрации 9, содержащим синхронный детектор 10. Кроме того, генератор синхронных импульсов 8 электрически соединен с синхронным детектором 10 блока регистрации 9.
Спектропирометр работает следующим образом.
Источник сравнения 1 с помощью оптической системы 4 посыпает излучение через исследуемый объем 2, две оптические кюветы 5 и 6 и далее на приемник излучения 3. По выходе из оптических кювет излучение модулируется модулятором 7 таким образом: вследствие наличия нечетного числа отверстий в модуляторе 7 потоки излучения, проходящие через кювету 5 (компенсацион-, ную) и кювету 6 (исполненную холодным газом) попеременно попадают на приемник так что переменная составляющая
Э электрического сигнала, появляющегося на выходе приемника излучения, про1 103086 4 переменная составляющая оптического сигнала отвечает только спектральной области модуляции, т.е. области существования полос поглощения (и излучения) измеряемого газа.
Резерв точности спектропирометра заключается также в том, что ввиду достигаемого точного соответствия спектров поглощения и эффективного
1р зондирующего излучения в спектропирометре измеряемая величина Е будет иметь гораздо большее значение, приближаясь к Я =1 для случая плотных газов, содержащих молекулярные добавки (например С02, .Н20, СО, НС8 и т.д.), Это обеспечит дополнительные возможности повышения фотометрической . точности до 1-2Х.
Составитель Н. Дроздова
Редактор М. Товтин Техред А. Бабинец Корректор A Ференц
Заказ 4943/30 Тираж 823 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР, по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная, 4
3 включающий синхронный детектор 10.
Синхронный детектор 10 детектирует сигнал, в фазе с электрическими импульсами, подаваемыми от генератора синхронных импульсов 8, благодаря чему на выходе блока регистрации выделяется постсянный сигнал, пропорциональный разности оптических сигналов, попеременно подаваемых на приемник излучения. Таким путем последовательно измеряют 3 лучистые . потока, регистрируемые блоком регист рации 9, излучение источника сравне ния при отсутствии измеряемого газа, собственное излучение измеряемого . газа при выключенном источнике срав нения суммарное излучение источника сравнения, частично поглощенное в измеряемом газе, плюс собственное излучение измеряемого газа, 20
Слектропирометр подразумевает точное соответствие действующего спектра излучения зондирующего источника и спектра поглощения, поскольку выделяемая синхронным усилителем
Преимуществом предлагаемого спект.ропирометра является упрощение прибора, поскольку исключается использование точных и дорогих спектральных приборов высокого разрешения, весьма сложных в монтаже и эксплуатации.
