Одноканальный оптический газоанализатор

 

1. ОДНОКАНАЛЬНЫЙ 011Т№1ЕСКИЙ ГАЗОАНАЛИЗАТОР, содержащий размещенные последовательно на оптическор оси первый излучатель с отражателем. vjA S 7 измерительную кювету, второй излучатель , светофильтр, приемник излучения , связанный через усилитель с синхронным детектором, и генератор модуляции, связанный с первым излучателем и синхронным детектором, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измс рения путем исключения погрешности, связанной с нестабильностью характеристик приемника излучения, газоанализатор дополнительно содержит волновод, расположенный на выходе измерительной кюветы, в котором размещен второй излучатель, снабженный отражателем , и устройство балансировки амплитуды и фазы сигналов, вход которого (Л связан с выходом генератора модуляции , а выход - с вторым излучателем. 9 4 СО 4 05

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ((9) () () 4(5() С 01 N 21/61

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTGPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3431929/24-25 (22) 27.04.82 (46) 07.04.85. Бюл. № 13 (72) В.Я. Дремлюга, В.Ф. Микитченко

П.Ф. Головченко, А.А. Дашковский и В.И. Шаповаленко (71) Киевскос научно-производственное объединение "Аналитприбор" (53) 535.27(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 735976, кл. С 01 N 21/61, 1977.

2. Патент США ¹ 3745349, кл. С 01 N 21/26, опублик. 1973 (прототип). (54) (57) 1 . ОДНОКАНАЛЬНЫЙ ОПТИЧЕСКИЙ

ГАЗОАНАЛИЗАТОР, содержащий размещенные последовательно на оптической оси первый излучатель с отражателем, измерительную кювету, второй излучатель, светофильтр, приемник излучения, связанный через усилитель с синхронным детектором, и генератор модуляции, связанный с первым излучателем и синхронным детектором, отличающийся тем что

t Э с целью повышения точности изм< рения путем исключения погрешности, связанной с нестабильностью характеристик приемника излучения, газоанализатор дополнительно содержит волновод, расположенный на выходе измерительной кюветы, в котором размещен второй излучатель, снабженный отражателем, и устройство балансировки амплитуды и фазы сигналов, вход которого связан с выходом генератора модуляции, а выход — с вторым излучателем.

11Х<914<6

Я !)Л 3T PETI!Jr)

<)0 л (дноий рлзО!тИЧ P С—

ОтрлжлВТОРОЙ

l:»т(К

2. Газоанализатор по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что,устройство балансировки амплитуды и фазы сигналов выполнено в виде соедиИзобретение oтносится к янялитическому приборостроению и может быть использовано в металлургической химической и других отраслях промьппленности, л тякж".. в области охраны окружающей среды.

Известен глзоя (ализ {T()p, содс.ржа-. (3(ий ЭЛРК Т РОМ ОДУJIHPC) с3ЯE!НЫй ПС ТОЧНИК излучения, кюве ту с исслеХ!уел!ь<м r;-;—

1 фо1)МИРов л TPJT E)

E3BJ3HE>1X ПОТОКОВ ИЗ <1<ХЧ<--ИИЯ ) !1НТЕРфР ренпионные фильтры ня рабочую и эталонную длины волн, расположенные ня : 00 ГH PTC TВУЮПИХ ОП ГИтlРСКИХ ОГЯХ ДВЛ

ПРИРМт!ИКЛ. 3i )ЛУЧ - !{ИЯ И Г(О)т<КХ«(ОЧЕ(31{ЬП1

1(ИХ ВЬ(Х<71т Л< !3 >i21(тP013 ETJ>JJ", <т:><- г(„В К Я<) ""

Ча!ОЩИй В С с>бя ДВ Р С ХРМЫ ВЫДЕЛ РНИЯ (?Jr0E(0r)P ОН(\<1» РЛI(ii;.1 Гс7ЗО))ОИ

С:ЕСИ, фаР:ИРУ< "ТСЯ (.УТ "M СРаВ:»ЕНИЯ

В) 3>(Отт»ЫХ < ИI Jlя 0, ; >VX ПГ:ИPE<>I{HI 0

ИЗПУ (Е»ИЛ 11 с

Недостатком гязолнлли:38 гора .

Л В „ тя Р Т 3< т,) « 1 О !> с> P (> 3 ) . 6 1 Я i И З > <

pi" НИЛ и >г Хт;Гто

В .1{тя-„ 3(Р;-,r>С ГЛЦ .; (1. E!0СTЬ «3 i)!3 Т<. Т;:T)l Г- К

J, PHP (1!ИКг)т3 И 3Х,тт(Р".!>(л <

Г(--(тт TIH JTT)>3<".Ipт 1>(P Л тf. (т:i- .0 С Г!>

Г(Р((е,ит(КС)В !тз <У.<от«нг{ Г:)> T 3»ßÐT

О 1 Л((>ЩРНИЕ СИ) {Д.г(Л c) " .r Л -3 Л К С .И

НаЛУ От ПОЛНОГО СВРтОВОГО HinT0>!

0,; 1, такое зняч-..-) ни» =, òîão:-я{) яметря

s1ibfTsI 2Tcs{ H ëHá0» 2 с. ".pHPJ fJJ 2« "(Jr.; (Я

ОПтИ 3ЕС (1{Х Г ЯЗО-.»»:3.; Иза .. ОР))3), ГО !Ц)П."

0 бра б О т к Р г и J н л 7 с 3 пр!<т >"" i ик О в H: 3 1 v

Ч ЕНИЯ П ) H PP 3 H 0 С 1 И ИХ<И О r F1()IJC E>111(ПОГ1?Р(!(НО(.TE> Hh ÕÑJ(rf(7ГО C ИГT{

) РХНИЧРСT(Hb« Pptf!PE;Hphf ST»ITS!; т: —.

ЛуЧЕВОй а»аЛИЗЛтОр,, РОдер "=rl!(МРIЦР <113Ь«Р Пт), >(Р >то т Л Г (> r(hE О кой (?си !33 и 331<, с(а f Рл ь (TЕ!(РМ,,с(3!32 r)H Г2-,1),;r.;;<> Кт<)т«т <. изх(у r ë* ò-е(«ь, све (0<130!ьгг 1! 3>

H2HErbr,(ОСЛЕДОВЯтЕЛЬНО фаЗОРЕГУЛЯтора, фазоинвертора и устройства регулирования амплитуды напряжения или тока.

ИЗ:(УЧЕНИЯ > СВЯЗЛННЬ!й ЧЕРЕЗ У< ИЛИтЕ т си»крон {ым петектором, и генераТО р т 10<<1уХ«Л ЦИИ > С В ЯЗ ЛННЬН! С П Р p;Ibl!<(И 3 лучятелем и синхронным детектором (2), НР)тостятком из»ест(ного лнлх(изатора RTJJIst< . Гся вт«ияние G<)pHTE(c го све Г()33ОГ>) ПОтОКЛ ilТ()POГО ИГTÎ

l0K КЮВЕ ГЫ r,ôÈJIE Tr)-.= И Отражя тс))я

ПРРВОГО ИСтОЧИИКЛ, ПОП.".P!JPТ т!Я ПРИ> емник, иск-.;KBsf результа г измс реп»я.

i(C ОМСЗ ТОГО . ТЛК Кят("бp)DT>ff>I (Н)ТОК

iJ37кль Ip0x0irHг через филь-,р кювеrIIIPr)2 TVP

БРРМЕННЫЕ 3!ÇÌPP 2»Hß ) i HХ -) 3:10 В»РИ,;(:гтя К (т,! pe(sr - 1;: .т .КОЛ ЬКУ С РЯ!31(ИВЯЕМЬ!Е нетnr»И;(И ИЗ TV

ЧC.<{И)<т 13МРЮТ 3)Я 3Нт.. Е ПОСТОЯ<3)ih!Р ВPЗ

М ОНИ <,Р<ЛЗНЫЕ ЬЯЗ()ВЫЕ СДГИГ(3), тО

О ГС уТСТЧ)H» фа ЗОЛОЙ p)2 ." JIHpn»ÊИ ПО HX

r- .. I!H УПРЛт)Х:РНИЯ СПРЛЛЕт 1«РВ ЗЛ(ОжНОй

Тх HëfTJTJ3lTvд»ую блхlа »сирот«-..у.

11едостаткол(известно "0 глзоанаЛИ ЯтОРЯ ЯВЛЯЕ ГСЯ таКж<т;Н)ГРРШНОСтЬ

1{> . (сре »ил От и <3 с та биль»О Г ти ко (т)<3)!!

П;3>- i3 TQ Trp0rl ) (1(Л НИЯ фИ! 1> ).1)11 > Так КЯК

<{Р()С З )TO Т PH 7 Тт) Н<7ПР ЛБЛЯР T<" Я ТОЛЬ—

К< Ц.{Х(У<12HJ

Цель 13з()áppтения — пс)вылic.ние точ, с)сз и и:,мере»ил путем иск:пвче Ия попD(IUJH() " г l „связа н 3033 c. н()ста биль)<ОС ТЬЮ Х":!)ã2Ê ГСХР({РТ«тк ИР>ИЕМ((ИКЯ ИЗЛУ -! с f!. <3 Н, 110СТQH 12" »<3» ilP»h ЛОCТИI ЯРГСЯ

ОД» ОКЛНЛХ((*НЫЙ C)! ITII>l PC<(HJ!

=.0<1!«ЯЛИ 3 Я 3 ОР ) 20!, () 3<<7 II!J! ))с ЗМРII!P »Hh

ПОСХП ДОВатЕЛ(Ь iо НЯ 0;rт : Кой ОСИ

П2PEJJ)JH ИЗЛУЧЯТР,J! С. >TPH)l(Л T*P) lphf»

ИЗМЕР»тЕЛЬJ>УК: К1) ,, <.ÁÐТОфИ !T P ГГ!3< {<<<И . И 3>!VHЗ

1149146 4 моника частоты модуляции которого раана ния, связанный через усилитель с синхронным детектором, и генератор модуляции, связанный с первым излучателем и синхронным детектором, дополнительно содержит волновод, распопо- 5 женный на выходе измерительной кюветы, в котором размещен второй излу. чатель, снабженный отражателем, и устройство балансировки амплитуды и фазы сигналов, вход которого связан !О с выходом генератора модуляции, а выход — с вторым излучателем.

При этом устройство балансировки амплитуды и фазы сигналов выполнено в виде соединенных последовательно фазорегулятора, фазоинвертора и устройства регулирования амплитуды напряжения или тока.

На чертеже представлена схема одноканального оптического газоанали- 2р затора.

Газоанализатор содержит отражатель 1, первый излучатель 2, измегительную кювету 3, волновод 4, отражатель 5, второй излучатель 6, све- 25 тофильтр 7, собирающий конус 8, фотоприемник 9, усилитель 10, синхрон ный детектор 11, сглаживающий фильтр 12, генератор 13 модуляции, устройство 14 балансировки амплиту30 ды и фазы сигнала, фазорегулятор 15, фазоинвертор 16 и устройство 17 регулирования амплитуды напряжения или тока.

Газоанализатор работает следующим образом.

От генератора 13 модуляции на излучатель 2 подается прямоугольное напряжение с .

I е sin(Qt-(p,), fJ где Б амплитуда напряжения час-, тоты модуляции;

3 5

С вЂ” фазовый сдвиг фазорегулятора.

Возникающее при этом излучение излучателя 6 направляется через светофильтр 7 и собирающий конус 8 на

4О фотоприемник 9.

Первая гармоника частоты модуляции светового потока этого излучения равна

S1gn З nest, J где U

45 J где I — амплитуда светового потока второго излучателя 6;

Ч вЂ” фазовый сдвиг, вызываемый

50 запаздыванием излучателя 6. йозникающее при этом излучение излучателя 2 после отражения от отражателя 1 направляется через измерительную кювету 3, волновод 4, светофильтр 7 и собирающий конус 8 на фотоприемник 9.

Световой поток Т2 после отражения от поверхности собирающего конуса 8 алгебраически суммируется на входе фотоприемника 9 со световым

55 потоком ? . При Ч = g + - что fg легко установить с помощью фазорегулятора 15, потоки I u I вычи2 таются.

Полосовой светофильтр 7 выделяет полосу с центральной частотой 4, соответствующей линии поглощения исследуемого газа. При этом формиnve световой поток, первая гапамплитуда напряжения частоты модуляций; круговая частота; время. где K — коэффициент поглощения исследуемого газа;

L — активная длина кюветы;

С вЂ” концентрация исследуемого газа;

I — амплитуда светового потока первого излучателя 2;

, — фазовый сдвиг, вызванный запаздыванием излучателя 2.

На пути распространения светового потока I1 между выходом кюветы 3 и входом светофильтра 7 помещен волновоц, в центре которого установлен второй излучатель 6 с отражателем 5.

Геометрические размеры отражателя 5 выбраны такими, чтобы он перекрывал только небольшую часть светового потока

На излучатель 6 подается от генератора 13 через фазорегулятор 15, фазоинвертор, 16 и устройство 1 регулирования амплитуды напряжения или тока прямоугольное напряжение

JJ

U, = Б sig n sin(Qt+ к — p), И

I2=I> Я1пйгС+7! Сг Ч)1

1149146 — vt.с

Т!вы„= К SI,(1-е ность.. t,t.0

A Vgt tI ДБТ;т (1 — е ) U >>tI, "".J. 1 е " C) дБ

D

Составитель Л, Сихович

Редактор О. Врковецкая ТехредС.Легеза

Корректор Н. Сирохман

Заказ 1871/29 Тираж 897

БН1ИПИ Государстветтного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, 11осква, Ж--Зэ, Раушская наб., д. 4/ з

Подписное

Филиал ПТ1П "Патент, г. Ужгород, ул. Проект а«, 4

Первая гармоника выходного сигнала фотоприемкика 9 при этом равна

П=К Б(Т -I )=К Б(Т1е L )BI-nS2

l - t„ t,C (f

5 где Х вЂ” коэффициент пропускания

9 светофильтра;

S — коэффициент преобразования фотоприемника.

ll

Амплитуда потока I9 регулируется с помощью устройства 17 путем изменения мощности (тока или напряжения) второго излучателя 6. Перед измерением выставляется по нулевому значе1 нию напряжения V àìïëèòóäà потока L такой, чтобы выполнялось условие

l (I

Т =Т

Напряжение Б детектируется синхЪ ронным детектором 11, а затем сгла- 20 живается фильтром 12 и выделяется постоянное напряжекие

Пост. о тьку выходное напряжение определяется произведением коэффициента преобразования фотоприемника на световой поток, то погрешность от нестабилькости 8, равная практически не э IBHcHT от диаттазона измерения и га токой характеристики, что дает возможность значительно повысить стаби IhEE0cть и точность измерения.

Леталогично этому, как видно из выражения лля П .„, погрешность от нестабилькос-.и коэффициента пропускания светофильтра также не зависи: от диапазона измерения.

Таким образом, предлагаемый газоанализатор позволяет исключить иска— жающее влияние обратного светового потока и тем самым повысить точность измерения, а также практически независимо от изменения крутизны характеристики фотоприемника и коэффиттиента пропускания светофильтра -.o»â€” но сбалансировать Ilo фазе и амплитуде сравниваемые световые потоки и те.| самым повысить точкость и стабильность измерения (независимость погрешности от диапазона измерения).

Кроме того, изобретение ооеспечивает повьш..ен .ую эксплуатационную надежность I азоанализатора, так как B нем отсутствуют не только мехакические узлы, но и га" он;-полненные элемс нты (газовые фильтры. оптико — акус— тические приемники), котор:,Ie имеют значит:. тькую врсменнуто кестабттттьПрагтлаг аемый -,àBоанализатор ттозво ляет уменьшит по. г"решность измерений, а следовательно,, повысить точ— кость в "8 раз. При этом уход,vIIB за две недели непрерывкой работы с -còBBIIBeò G. 2! от I::êà,òû,

Одноканальный оптический газоанализатор Одноканальный оптический газоанализатор Одноканальный оптический газоанализатор Одноканальный оптический газоанализатор 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для определения концентрации газов, например, ряд газообразных углеводородов CnH2n+2, окись и двуокись углерода и т.д., и может быть использовано для измерения концентрации газов в атмосфере, производственных помещениях, производственных процессах, и т.д

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для измерения содержания и определения пространственного распределения различных газов в атмосфере

Изобретение относится к области спектроскопии и может быть использовано для определения концентрации газа оптическим методом

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для сигнализации и предупреждения пожаровзрывоопасной ситуации в различных емкостях летательных и космических аппаратов

Изобретение относится к анализу материалов путем выделения из них газа с помощью нагрева, в частности для определения содержания водорода в металлах

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано для селективного контроля газов

Изобретение относится к дистанционным методам диагностики (экологическому мониторингу) и может быть использовано для обнаружения и измерения концентрации опасных газов в местах аварийного или несанкционированного их появления

Изобретение относится к измерительной технике для диагностики атмосферы, в частности для определения концентрации газов

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к устройствам для определения концентраций составляющих многокомпонентных газов
Наверх