Интерферометрический газоанализатор

 

Союз Ссеетскиз

Социалистические

Республие

Комитет по делам изойретеиий и открытий при Сосете Миииотров

CCCP

Авторы изобретения

И. И. Жариков, П. П. Цейслер и В, В. Панов

Заявитель Специальное конструкторское бюро штаба военизированных горноспасательных частей Приднепровья

ИНТЕРФЕРОМЕТРИЧЕСКИЙ ГАЗОАНАЛ ИЗАТОР

Известны интерферометрические газоанализаторы, содержащие источник света, конденсор, зеркало, призмы, объектив, газовоздушную камеру и окуляр.

Предложенное устройство отличается от известного тем, что оно снабжено полупрозрачной пластинкой, установленной на пути интерферирующих пучков света, вторым окуляром, двумя щелевыми диафрагмами и установленными за каждой из них двумя фотэприе п иками, включенными в мостовую схему.

Это позволяет осуществить автоматическое непрерывное определение концентрации газа (например, метана) в пределах от 0 до 100%.

На фиг. 1 дана принципиальная схема предлагаемого устройства; фиг. 2 поясняет способ автоматического определения концентрации метана.

Овет от лампочки 1, пройдя через щелевую диафрагму 2 и конденсор 8, попадает на зеркало 4, где пучок света разлагается на два интерферпрующих луча. Первый луч света, отразившись от верхней грани зеркала, проходит через полости Л и С газовоздушной камеры 5 и призму б. Второй луч света, отразившись от нижней грани зеркала, дважды проходит через полость В газовоздушной камеры 5 и призму б. Выйдя пз камеры, оба луча света попадают на плоскопараллельные пластинки 7, 8. Пластинка 7 выполнена подвижной. Оба луча света, пройдя плоскопараллельные пластинки, вновь попадают на зеркало 4 и, отразившись от его верхней и нижней граней, сходятся в один световой пучок, который, пройдя через призму 9, отклоняется под прямым углом и попадает в объектив 10.

Выйдя из ооъектива, пучок света попадает на полупрозрачную светоделящую пластинку

10 11, которая расщепляет пучок света на два пучка, один из них через пластинку 12 и щелевую д пафрагму 13 попадает в окуляр 14.

3ругой пучок света, пройдя пластинку 15 и щелевую диафрагму 15, попадает в окуляр 17.

$5 В фокаль IbIx плоскостя i объектива на пластинках 12 и 15 образуются интерференционные картины, которые наблюдаются через окуляры 14 и 17. Интерференционные картины с ясно выраженными ахроматическими полоса20 ми, ограниченными двумя чернымп линиями, возникают вследствие постоянной разности хода интерферирующих лучей, заданной оптической схемой .прибора. Свет интерференционных картин через щелевые диафрагмы 18 и lб

Q5 и окуляры 14 и 17 попадает HB фотоприемники

18 и 19, которые включены в мостовую схему.

Для уравновешивания моста включены равные по величине сопротивления 20 и 21. Питание мостовой схемы осуществляется от источника

30 22 переменного тока.

284416

Ток, который является функцией световых потоков, воспринимаемых фотоприемниками, с диагонали моста усиливается усилителем 23.

После усиления ток подается на управляющую обмотку реверсивного д вигателя 24, вал которого механически связан с подвижной пластинкой 7, отсчетным устройством 25 и контактной группой 2б сигнально-отключающего устройства 27. Реверсивный двигатель, механически связанный с подвижной пластинкой, представляет собой компенсирующее устройство. При заполнении полостей А, В, С газовоздушной камеры чистым атмосферным .воздухом интерференционные картины находятся в исходном нулевом положении (фиг. 2, положение 1) . Световые потоки .интерференционных картин, равные по величине, через щелевые диафрагмы 18 и lб попадают на фотоприемники 18, 19, которые включены в соседн ие плеч и моста переменного тока. Введение н схему двух фотоприемников позволило автоматически выполнить условия коррекции температурной погрешности, При равенстве световых потоков, падающих на фотоприемники, световые сопротивления их равны между собой.

При заполнении полости В газовоздушной камеры газовоздушной смесью, содержащей метан, ахроматические полосы интерференционных картин смещаются вправо относительно щелевых диафрагм 18 и lб (фиг. 2, положение 2).

В этом случае освещенность фотоприемника

18 увеличивается, а освещенность фотоприемника 19 уменьшается, поэтому световое сопротивление фотоприемника 19 увеличивается, а световое сопротивление фотоприемника 18 уменьшается. В результате, в диагонали моста возникает ток. Так как световое сопротивление фотоприемника 18 больше светового сопротивления фотоприемника 19, то ток в диагонали моста будет иметь положительный знак, поэтому вал двигателя начнет .вращаться в одну из сторон. Вращением вала двигателя подвижная пластинка, механически связанная с валом, возвращает ахроматические полосы интерференционных картин в первоначальное (нулевое) положение. При этом переменный ток в диагонали моста станет равным нулю и вал реверсивного двигателя

35 остановится. Угол поворота вала .пропорционален концентрации анализируемого газа в анализируемой газовой смеси. Одновременно с валом двигателя на тот же угол по часовой стрелке повер нется указатель отсчетного устройства 25. При уменьшении концентрации анализируемого газа в газовой смеси ахром»тические полосы интерференционных картин смещаются влево (фиг. 2, положение 3). В этом случае световое сопротивление фотоприемника 19 уменьшается, а световое сопротивление фотоприемника 18 увеличивается, Ток в диагонали моста будет иметь отрицательный знак, следовательно, вал двигателя начнет вращаться в другую сторону. Вращением вала двигателя подвижная пластинка 7 возвращает ахроматические полосы интерференционных картин в первоначальное (нулевое) положение. При этом переменный ток в диагонали моста станет равным нулю, и вал реверсивного двигателя остановится. Одновременно с валом двигателя на тот же угол против часовой стрелки повернется указатель отсчетного устройства 25. Следовательно, при смещении по лос образуется ток, величина которого есть функция смещения ахроматических полос, а фаза является функцией направления смещения. При достижении в газовой смеси определенной заданной концентрации метана вал двигателя замыкает контактную группу 26 сигнально-отключающего устройства 27.

Таким образом, предлагаемый газоанализатор позволяет производить автоматическое непрерывное определение концентрации метана в диапазоне от 0 до 100 /О и выдавать сигнал на отключающее устройство при достижении. в газопроводе заданной концентрации газа.

Предмет изобретения

Интерферометрический газоанализатор, содержащий источник света, конденсор, зеркало, призмы, объектив и окуляр, отлича(ощийся тем, что, с целью осуществления автоматического измерения, он снабжен полупрозрачной пластинкой, установленной на пути интерферирующих пучков света, вторым окуляром, двумя щелевыми диафрагмами и установленными за каждой из них фотоприемниками, включенными B Mîñòîâóþ схему.