Двухканальный газоанализатор

 

ДВУХКАНАЛЬНЫЙ ГАЗОАНАЛИЗАТОР , содержащий оптически связанные источник излучения, модулятор , осуществляющий модуляцию рабочего и опорного потоков излучения на разных частотах, рабочую и опорную кюветы, средства фокусировки рабочего и опорного потоков на приемник излучения, а также предварительньй усилитель, связанный с синхронным детектором опорного канала , выход которого связан с первым входом сравнивающего устройства, соединенного с измерителем отношения, и регистрирующий прибор, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и уменьшения габаритов устройства, он дополнительно содержит синхронный фильтр, электронный ключ, усилитель переменного напряжения и синхронный детектор, при этом вход синхронного фильтра связан с предварительным усилителем, а выход - с .вторым входом сравнивающего устройства, электронный ключ включен между выходом синхронного детектора опорного канала и первым входом сравнивающего устройства, и его выход соединен с одним из входов измерителя отноW шения, а усидитель переменного нас: пряжения и синхронньй детектор вклю- ; чены последовательно между выходом измерителя отношения и регистрирующим прибором.

СООЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (gg)g G 01 N 21/61

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЭОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР l (21) 3504 721/25 (22) 25.10.82 (46) 30.06.91. Бюл, № 24 (71) Институт физики АН БССР (72) В.Б,Дунаев и В.Д.Ляшкевич (53) 543 422 (088,8) (56) Патент США № 4010368, кл. G 01 N 21/26, опублик. 1977.

Авторское свидетельство СССР № 884400, кл. G 01 N 21/27, 1981. (54) (57) ДВУХКАНАЛЬНЬй ГАЗОАНАЛИЗАТОР, содержащий оптически связанные источник излучения, модулятор, осуществляющий модуляцию рабочего и опорного потоков излучения на разных частотах, рабочую и опорную кюветы, средства фокусиров- . ки рабочего и опорного потоков на приемник излучения, а также предварительный усилитель, связанный с синхронным детектором опорного канала, выход которого связан с первым

Изобретение относится к области аналитического приборостроения и может быть использовано для контроля выбросов промышленных предприятий в атмосферу, для определения концентраций токсичности газов, присутствуюп их в выхлопах автомобилей,энергетических установок и ряде технологических процессов, требующих непрерывного контроля состава газов.

Известен газоанализатор, содержащий источник излучения, модулятор, ..Я0.„1114150 А 1

2 входом сравнивающего устройства, соединенного с измерителем отношения, и регистрирующий прибор, о т л и— ч а ющи и с я тем, что, с целью повышения чувствительности и уменьшения габаритов устройства, он дополнительно содержит синхронный фильтр, электронный ключ, усилитель переменного напряжения и синхронный детектор, при этом вход синхронного фильтра связан с предварительным усилителем, а выход — с вторым входом сравнивающего устройства, электронный ключ включен между выходом синхронного детектора опорного канала и первым входом сравнивающего устройства, и его выход соединен с одним из входов измерителя отношения, а усилитель переменного напряжения и синхронный детектор вклю-; чены последовательно между выходом измерителя отношения и регистрирующим прибором. две кюветы — опорную и рабочую, при- емник излучения, устройство обработки и регистратор.

Недостатком. данного газоаналиэатора является то, что основное усиление сигнала происходит на постоянном токе, т.е. для данного газоанализатора присущи все недостатки схем усилителей постоянного тока— сдвиг нуля, дрейф нуля, что значительно снижает точность измерений, особенно при измерении слабых кон1114150 центраций газов, так как при этом необходимо большое усиление.

Наиболее близким по технической сущности является двухканальный газо5 анализатор, содержащий оптически связанные источник излучения, модулятор, осуществляющий модуляцию рабочего и опорного потоков излучения на разных частотах, рабочую и опорную кюветы, средства фокусировки рабочего и опорного потоков на приемник излучения, а также предварительный усилитель, связанный с синхронным детектором опорного канала, выход которого связан с первым входом сравнивающего устройства, соединенного с измерителем отношения, и регистрирующий прибор.

Недостатком устройства является низкая чувствительность при измерениях и сравнительно большие габариты оптической части, вызванные необходимостью применять кюветы большой длины. Применение кювет большой длины не обеспечивает достаточного повышения чувствительности устройства, так как при этом увеличивается длина оптического пути между источником и приемником, а это приводит к уменьшению энергии излучения, дошедшего от излучателя до приемника, сужению диапазона измеряемых концентраций, а также к увеличению дрейфа светового пучка по приемной площадке 35 приемника излучения.

Так как информация о концентрации исследуемого газа заключена в разности выходных напряжений синхронных детекторов, то при измерении сла- 40 бых концентраций (когда уровни постоянных напряжений на выходах синхронных детекторов близки друг к другу) основную погрешность в измерения вносят сдвиг и дрейф уровней вы- 45 ходных сигналов синхронных детекторов, сравнивающего устройства и измерителя отношения, что значительно снижает чувствительность устройства.

Цель изобретения — повышение чув50 ствительности и уменьшение габаритов

° устройства.

Цель достигается тем, что двухканальный газосигнализатор, содержащий оптически связанные источник излучения, модулятор, осуществляющий

55 модуляцию рабочего и опорного потоков излучения на разных частотах, рабочую и опорную кюветы, средства фокусировки рабочего и опорного потоков на приемник излучения, а также предварительный усилитель, связанный с синхронным детектором опорного канала, выход которого связан с первым входом сравнивающего устройства, соединенного с измерителем отношения, и регистрирующий прибор, дополнительно содержит синхронный фильтр, электронный ключ, усилитель переменного напряжения и синхронный детектор, при этом вход синхронного фильтра связан с предварительным усилителем, а выход — с вторым входом сравнивающего устройства,. электронный ключ включен между выходом синхронного детектора опорного канала и первым входом сравнивающего уст-. ройства, и его выход связан с одним из входов измерителя отношения, а усилитель переменного напряжения и синхронный детектор включены последовательно между выходом измерителя отношения и регистрирующим прибором.

Устройство поясняется чертежом;

Газоанализатор содержит источник излучения 1, расположенный в фокусе сферического зеркала, модулятор 2, модулирующий на разных частотах световые потоки, проходящие соответственно через рабочую 3 и опорную 4 кюветы, фокусирующую систему

5, предназначенную для фокусировки светового потока на приемную пло-, щадку приемника излучения, оптический фильтр 6, приемник излучения 7, связанный с приемником предварительный усилитель 8, синхронный фильтр 9, синхронный детектор опорного канала 10, электронный ключ 11, сравнивающее устройство 12, измеритель отношения 13, усилитель переменного напряжения 14, синхронный детектор

15, регистрирующий прибор 16, причем выход предварительного усилителя

8 соединен со входами синхронного фильтра 9 и синхронного детектора опорного канала 10. Выход синхронного фильтра 9 соединен с вторым входом сравнивающего устройства 12, а выход синхронного детектора опорного канала 10 через электронный ключ 11 подключен к первому входу сравнивающего устройства 12 и к одному из входов измерителя отношения 13, второй вход которого соединен с выходом сравнивающего устройства 12, выход измерителя отноше5 1 ния 13 через усилитель переменного напряжения 14 подключен к входу синхронного детектора 15, а выход синхронного детектора 15 соединен с регистрирующим прибором 16.

Устройство работает следующим образом.

Излучение от источника излучения

1 разделяется на два потока и на разных частотах модуляции пропуска= ется через рабочую 3 и опорную 4 кюветы. Модуляция светового потока осуществляется модулятором 2. Далее световой поток фокусируется, проходит через оптический фильтр 6 и попадает на приемник излучения 7, в котором оптический сигнал преобразуется в электрический. Электрический сигнал, усиленный предварительным усилителем 8, поступает на входы синхронного фильтра 9 и синхронного детектора опорного канала

10. Управляющим напряжением для синхронного фильтра 9 является переменное напряжение, частота которого равна частоте модуляции потока, проходящего через рабочую 3 кювету, а частота управляющего напряжения для синхронного детектора опорного канала равна частоте модуляцйи пото-ка, проходящего через опорную 4 кювету. В результате на выходе синхронного фильтра 9 появляется переменное напряжение, частота которого равна частоте модуляции потока, проходящего через рабочую кювету, а амплитуда пропорциональна интенсивности излучения, проходящего через рабочую кювету. На выходе синхронного детектора опорного канала

10 появляется постоянное напряжение, пропорциональное интенсивности излучения, проходящего через опорную кювету. Благодаря электронному ключу

11 постоянное напряжение на выходе

114150 синхронного детектора опорного канала преобразуется в переменное, изменяющееся с частотой, равной частоте

5 модуляции потока, проходящего через рабочую кювету. Переменные напряжения с выхода синхронного фильтра 9 и с выхода электронного ключа 11 поступают на входы сравнивающего устройства 12. С выхода сравнивающего устройства 12 напряжение, пропорциональное разности входных напряжений, поступает на один из входов измерителя отношения 13. На второй вход измерителя отношения 13 поступает напряжение, полученное на выходе электронного ключа 11. С выхода измерителя отношения 13 после соответствующего усиления в усилителе

20 переменного напряжения 14 переменный сигнал, амплитуда которогр пропорциональна концентрации исследуемого газа в рабочей кювете, поступает на вход синхронного детек25 тора 15. Частота управляющего напряжения синхронного детектора 15 равна частоте модуляции потока, проходящего через рабочую кювету. С выхода синхронного детектора сигнал, 30 пропорциональный концентрации анализируемого газа, поступает на регистрирующий прибор 16.

Данное устройство позволяет повысить чувствительность устройства в

10-20 раз эа счет работы устройства на переменном токе, уменьшить габариты оптической части прибора за счет уменьшения длины рабочей и опорной кювет в 2-3 раза благодаря примене40 нию в устройстве усилителя переменного напряжения, и увеличить диапа-. зон измеряемых концентраций в 5

10 раз (в область слабых концентраций за счет повышения чувствитель45 ности, а в область больших концентраций за счет уменьшения длины рабочей и опорной кювет).

1114150

Редактор О.Юркова Техред А.Кравчук (Корректор А. Обручар

Заказ 2571 Тираж 413 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат ".Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 101