Способ корреляционного анализа газов и устройство для его осуществления
Изобретение может быть использовано для измерения концентрации газообразных веществ. Целью изобретения является снижение предела обнаружения. Способ заключается в оптическом суммировании потоков излучения основного источника, прошедших анализируемую среду, и дополнительного источника после поочередного пропускания их через корреляционную и опорную кюветы. Это вместе с использованием модулятора особой формы обеспечивает увеличение отношения сигнал/шум за счет обеспечения возможности увеличения частоты модуляции и увеличения светосилы прибора. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 5 ил.
Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может быть использовано для измерения концентраций газообразных веществ. Цель изобретения - снижение предела обнаружения. На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для осуществления способа корреляционного анализа газов; на фиг. 2 и 3 - варианты конструкций модуляторов; на фиг. 4 и 5 - графики, поясняющие работу устройства. Устройство содержит модулятор 1, дополнительный источник излучения 2, корреляционную 3 и опорную 4 кюветы, оптическую систему 5, приемник 6 излучения, блок 7 электронной обработки сигналов и датчик 8 положения модулятора. На фиг. 2 и 3 показаны два из возможных вариантов взаимного расположения вырезов 9, а также отражающих 10 и неотражающих 11 поверхностей на модулирующей лучистые потоки части модулятора. Устройство для осуществления способа работает следующим образом. Излучение В от естественного источника (пассивный режим работы) или от искусственного (активный режим работы) проходит через исследуемый газ, находящийся в атмосфере либо в специальной рабочей кювете. С помощью вырезов 9 модулятора 1 параллельные потоки этого излучения попеременно пропускаются через корреляционную 3 и опорную 4 кюветы. Одновременно с пропусканием потока основного источника через корреляционную кювету 3 с помощью отражающей поверхности 10 модулятора 1 поток от дополнительного источника 2 излучения пропускается через опорную кювету 4 и наоборот. Прошедшие через кюветы потоки направляются оптической системой 5 на приемник 6, в котором преобразуются в электрический сигнал. Временные зависимости интенсивностей суммарных потоков излучения, попадающих на приемник 6, показаны на фиг. 4 и 5 и соответствуют конкретным конструкциям модуляторов, показанных на фиг. 2 и 3. Модулятор, показанный на фиг. 3, позволяет исключить в оптическом тракте наложение потоков от двух источников в моменты переключения. Как видно из графиков, изображенных на фиг. 4 и 5, в первый полупериод модуляции на приемник 6 попадает излучение, интенсивность которого равна сумме интенсивностей излучения потоков основного источника Iвкк, прошедшего через корреляционную кювету 3, и дополнительного источника 2 I2ок, прошедшего через опорную кювету 4, а во второй полупериод на приемник 6 попадает излучение; интенсивность которого равна сумме интенсивностей излучения потоков основного Iвок и дополнительного I2кк источников, прошедших соответственно через опорную и корреляционную кюветы. Для обработки выходных сигналов приемника излучения 6 и измерения сигнала, пропорционального разности интенсивностей потоков излучения, падающих на приемник за каждый полупериод модуляции, используется блок 7, при этом синхронное с модуляцией лучистых потоков управление блоком 7 осуществляется посредством датчика 8. В отсутствие поглощения излучения в исследуемой среде (в заданном интервале длин волн) потоки основного и дополнительного источников, проходящие соответственно через корреляционную либо через опорную кюветы, уравнивают, при этом измеряемый разностный сигнал равен нулю. При появлении в измеряемой смеси посторонних газов, линии поглощения которых не перекрываются линиями поглощения анализируемого компонента, уменьшение интенсивности излучения потоков основного источника на выходе кювет будет одинаковым, что не приводит к изменению величины измеряемого разностного сигнала. Появление же в измеряемой газовой смеси определяемого компонента вызовет уменьшение интенсивности излучения потока основного источника, проходящего через опорную кювету, и соответствующее изменение измеряемого разностного сигнала на величину, пропорциональную концентрации измеряемого компонента. Использование оптического суммирования лучистых потоков от двух источников излучения, а также модулятора данной конструкции позволяет за счет увеличения светосилы прибора и обеспечения возможности повышения частоты модуляции увеличить отношение сигнал/шум и, тем самым снизить предел обнаружения.
Формула изобретения
СПОСОБ КОРРЕЛЯЦИОННОГО АНАЛИЗА ГАЗОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. 1. Способ корреляционного анализа газов, заключающийся в попеременном пропускании потоков основного излучения, прошедшего через исследуемую среду, через корреляционную и опорную кюветы, а также попеременном пропускании потоков дополнительного излучения через опорную и корреляционную кюветы, подаче прошедших через кюветы потоков излучения на фотоприемник, обработке выходных сигналов фотоприемника и измерении сигнала, пропорционального концентрации анализируемого газа, отличающийся тем, что, с целью снижения предела обнаружения, одновременно с пропусканием потока основного излучения через корреляционную кювету поток дополнительного излучения пропускают через опорную кювету, а при пропускании потока основного излучения через опорную кювету одновременно пропускают поток дополнительного излучения через корреляционную кювету. 2. Устройство для корреляционного анализа газов, содержащее оптически связанные модулятор, дополнительный источник излучения, корреляционную и опорную кюветы, оптическую систему и приемник излучения, соединенный с блоком электронной обработки сигналов, а также датчик положения модулятора, соединенный с управляющим входом блока электронной обработки сигналов, отличающееся тем, что, с целью снижения предела обнаружения, модулирующая лучистые потоки часть модулятора выполнена в виде диска с одинаковыми нечетными количествами расположенных по кругу вырезов и отражающих поверхностей равных протяженностей. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что вырезы и отражающие поверхности на диске модулятора разделены неотражающими поверхностями с протяженностями не менее внутреннего диаметра кювет.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 25.06.1995
Номер и год публикации бюллетеня: 36-2002
Извещение опубликовано: 27.12.2002
