Корреляционный газоанализатор

 

Изобретение относится к области аналитического приборостроения и может быть использовано для контроля газообразных веществ в выбросах промышленных предприятий и автотранспорта в атмосферу. Цель - повышение точности измерений за счет устранения зависимости показаний прибора от измерений интенсивности излучения источника . Световое излучение от источника I с помощью отражателя 2 проходит через модулятор 3, опорную 4 и рабочую 5 кюветы, корреляционную камеру 6,. образованную общим окном 7 и четырьмя подвижными окнами (ПО) 8,9, 10, 11, фокусирующую систему 16, оптический фильтр 17 и попадает на приемную площадку приемника излучения 18, где преобразуется в электрический сигнал. Блок электронной обработки и регистрации включает блок аналоговых ключей 21, к выходам которого подключены синхронный накопитель 23 опорного канала и три синхронных на - копителя 24, 25, 26 рабочего канала, суммирующее устройство с делителем 27, вычитающее устройство 28, делитель напряжений 29 и регистратор 30. За счет изменений интенсивности излучения с помощью четьфех ПО корреляционной камеры 6 и за счет непрерывного деления измеряемого сигнала на сигнал, величина которого пропорциональна интенсивности излучения источника , устройство позволяет избавиться от зависимости показаний от колебаний интенсивности источника излучения, за счет этого точность измерений повышается более чем в два раза. 2 ил. S (Л с оо со о:

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1396013 (61) 4 G Ol N 21/61

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3963319/31 — 25 (22) 11.10 ° 85 (46) 15.05.88. Бюл. 11 - 18 (71) Институт физики АН БССР (72) В.Б.Дунаев и В.Д.Ляшкевич (53) 543.27 (088 .8) (56) Радиометр "ВАМЯ". Проспект фирмы

Есоро1 Licence ONERA — France, 1982.

Авторское свидетельство СССР

И- 1116367, кл. С О! N 21/61, 1982. (54) КОРРЕЛЯЦИОННЫЙ ГАЗОАНАЛИЗАТОР (57) Изобретение относится к области аналитического приборостроения и может быть использовано для контроля газообразных веществ в выбросах промышленных предприятий и автотранспорта в атмосферу. Цель — повышение точности измерений за счет устранения зависимости показаний прибора от измерений интенсивности излучения источника. Световое излучение от источника

1 с помощью отражателя 2 проходит через модулятор 3, опорную 4 и рабочую

5 кюветы, корреляционную камеру 6,. образованную общим окном 7 и четырьмя подвижными окнами (ПО) 8,9, 10, 11, фокусирующую систему 16, оптический фильтр 17 и попадает на приемную площадку приемника излучения 18 где преобразуется в электрический сигнал. Блок электронной обработки и регистрации включает блок аналоговых ключей 21, к выходам которого подключены синхронный накопитель 23 опорного канала и три синхронных на-копителя 24, 25, 26 рабочего канала, суммирующее устройство с делителем

27, вычитающее устройство 28, делитель напряжений 29 и регистратор 30.

3а счет изменений интенсивности излучения с помощью четырех ПО корреляционной камеры 6 и за счет непрерывного деления измеряемого сигнала на сигнал, величина которого пропорцио-. нальна интенсивности излучения источника,.устройство позволяет избавиться от зависимости показаний от колебаний интенсивности источника излучения, за счет этого точность измерений повышается более чем в два раза. 2 ил.

1 396013

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может быть использовано для контроля газообраз-. ных веществ в выбросах промышленных предприятий и автотранспорта в атмосферу, а также в ряде технологических процессов, связанных с выделением газов.

Ueïü изобретения — повышение точ10 ности измерений за счет устранения зависимости показаний прибора от измерений интенсивности излучения источника.

На фиг.l изображена структурная схема корреляционного газоанализатора; на фиг.2 — модулятор, внешний в ид .

Корреляционный газоанализатор содержит источник 1 излучения с отража-20 телем 2, модулятор 3, опорную 4 и рабочую 5 кюветы, корреляционную камеру 6, с одной сторсны которой установлено общее окно 7,а с другой стороны по кругу установлены окна 8 — 25

11, закрепленные в держателях 12

15, фокусирующую систему 16, оптический фильтр 17, соединенные последовательно, приемник 18 излучения, предварительный усилитель 19, фиксатор

20 нулевого уровня и блок 21 аналоговых ключей, управляющий вход которого соединен с выходом формирователя

22 импульсов синхронизации, оптически связанного с модулятором 3 и пред35 ставляющего собой расположенные по кругу четыре оптопары, синхронный накопитель 23 опорного канала,синхронные накопители 24 — 26 рабочего канала, накапливающие сигналы, пропорциональные интенсивностям потоков излучения, проходящих соответственно через окна 9,10 и 11, суммирующее устройство 27 с делителем, вычитающее устройство 28,, делитель 29 напря- 4 жений и регистратор:30, связанный с выходом делителя 29 напряжений, один из входов которого соединен с выходом вычитающего устройства 28, а другой — с выходом синхронного накопителя 23 опорного канала, вход кото50 рого связан с одним из выходов блока

21 аналоговых ключей, а оставшиеся три выхода этого блока соединены со входами синхронных накопителей 24 и 25 рабочего канала, выходы которых соединены со входами суммирующего устройства 27 с делителем, а также со входом синхронного накопителя 26, выход которого соединен с одним иэ входов вычитающего устройства 28, второй вход которого связан с выходом суммирующего устройства 27 с делителем.

Модулятор 3 представляет собой диск с прорезью 31 и вырезом 32.

Корреляционный газоанализатор работает следующим образом.

Излучение от источника 1, расположенного в фокусе отражателя 2, модулируется модулятором 3, проходит через опорную 4 и рабочую 5 кюветы и разделяется на четыре равнозначных потока, которые поочередно (со сдвигом во времени) пропускаются через объемы поглощающего газа, заключенные между каждым из окон 8 — ll u общим окном 7 корреляционной камеры

6. Поочередная (со сдвигом во времени) модуляция потоков излучения, проходящих через окна корреляционной камеры„ осуществляется с помощью прорези 31 модулятора (фиг.2). Потоки излучения, прошедшие через корреляционную камеру„ направляются фокусирующей системой 16 через оптический фильтр 17 на приемную площадку приемника 18 излучения, в котором преобразуются в электрический сигнал.

Предварительным усилителем 19 этот сигнал усиливается и подается на вход фиксатора 20 нулевого уровня, в котором осуществляется восстановление его постоянной составляющей.

При попадании на приемник излучения потоков, прошедших через определенные окна 8 — 11, с помощью блока

2l аналоговых ключей осуществляется подача сигнала на входы соответствующих синхронных накопителей 24 — 26 или 23 ° Такое управление работой ключей осуществляется благодаря вырезу 32 модулятора (фиг.2) и четырем (расположенным под 90 ) оптопарам формирователя 22 импульсов синхронизации. Таким образом, уровень постоянного напряжения на выходе синхронного накопителя 23 опорного канала будет пропорционален интенсивности потока, проходящего по каналу, образованному опорной кюветой 4 и окном 8 корреляционной камеры, а уровни постоянных напряжений на выходах синхронных накопителей 24 — 26 рабочего ка-1 нала будут пропорциональны интенсивностям потоков, проходящих по кана) 39601 3 лам, образованным рабочей кюветой 5 и соответственно окнами 9 — 11. При этом расстояния между общим окном 7 и окном 8, расположенным в опорном

5 канале, а также между общим окном 7 и одним из окон (например, окном 9), расположенным в канале рабочей кюветы, установлены равными нулю, а расстояния между общим окном 7 и оставшими- Ið ся окнами установлены такими, чтобы поглощение излучения в канале, образованном одним из них (например, в канале окна 10), было в два раза сильнее, чем в канале, образованном дру-. 15 гим окном (например, окном 11) °

Сигналы, снимаемые с выходов синхронных накопителей 24 и 25, подаются на входы суммирующего устройства 27 с делителем, в котором осу- 20 ществляется их суммирование и деление на 2, таким образом, при отсутствии в рабочей кювете вещества, поглощающего в полосе пропускания оптического фильтра 17, при этом на 25 выходе суммирующего устройства 27 с делителем уровень постоянного напряжения будет равен уровню постоянного напряжения на выходе синхронного накопителя 26 и, следовательно, на выходе вычитающего устройства 28 сигнал будет равен нулю. Этот разностный сигнал также останется равным нулю и после деления на выходной сигнал синхронного накопителя 23 опор35 ного канала, осуществляемого с по:мощью делителя 29 напряжений. Выходной сигнал делителя 29 напряжений измеряется с помощью регистратора 30.

Появление в рабочей кювете анализируемого компонента, аналогичного находящемуся в корреляционной камере, вызывает поглощение излучения только в канале, образованном окном 9, и не вызывает поглощения в каналах, 45 образованных окнами 10 и ll, так как излучение в центрах линий уже поглощено газом, находящимся в корреляционной камере. Появление же в рабочей кювете постороннего вещества, линии поглощения которого попадают между линиями поглощения анализируемого компонента, вызывает одинаковое уменьшение интенсивности излучения в каналах, образованных окнами 9 — II что не приводит к изменению величины измеряемого выходного сигнала.

У предлагаемого корреляционного газоанализатора (в отличие от прототипа ) отсутствует зависимость его показаний от колебаний интенсивности излучения источника, и достигается благодаря непрерывному делению измеряемого сигнала на сигнал, величина которого пропорциональна интенсивности излучения источника, в результате чего в два и более раз повышается точность измерений, причем эта величина зависит от диапазона иэмененения интенсивности. Например, если интенсивность излучения источника изменяется в два раза, то измеряемый сигнал на выходе прототипа также изменится в два раза, а на выходе предлагаемого корреляционного газоанализатора остается без изменения.

Формула и э о б р е т е н и я

Корреляционный газоанализатор, содержащий модулятор, корреляционную камеру с одной стороны которой установлено общее окно, а с другой стороны по кругу установлены четыре окна, закрепленные в держателях, выполненных с возможностью перемещения вдоль оптической оси газоаналиэатора, фокусирующую систему, оптический фильтр, приемник излучения и блок электронной обработки и регистрации оптических сигналов, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него дополнительно введены источник излучения с отражателем, установленные перед модулятором, рабочая и опорная кюветы, установленные межцу модулятором и корреляционной камерой, причем опорная кювета расположена на одной оптической оси с одним окном корреляционной камеры, а рабочая кювета оптически связана с тремя остальными окнами, и формирователь импульсов синхронизации, оптически связанный с модулятором, а блок электронной обработки и регистрации оптических сигналов выполнен в виде соединенных последовательно предварительного усилителя, фиксатора нулевого уровня, электрически связанного с формирователем импульсов синхронизации блока аналоговых ключей, к выходам которого подключены синхронный накопитель опорного. канала и три синхронных накопителя рабочего канала, причем выходы двух синхронных накопителей рабочего канала подключены через сумми1396013

C)TUG . Z

Составитель Н.Коваленко

Редактор А.Ревин Техред И.Дидык Корректор a° . rHpHRK

Подпис ное

Заказ 2488/44 Тираж 847

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно †полиграфическ предприятие, r. Ужгород, ул, Проектная, 4 рующее устройство с делителем к входу вычитающего устройства, к второму входу которого подключеH выход третьего синхронного накопителя рабочего канала, а выходы синхронного накопителя опорного канала и вычитающего устройства подключены через делитель напряжений к входу регистратора.