Абсорбционный оптический анализатор смесей

 

381005

Союз Советских

Соииалнстиисских

Республик

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Заявлено 20.VE1.1970 (№ 1463440/26-25) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 15Х.1973. Бюллетень № 21

Дата опубликования описания 2ХП1.1973

Кл. 1т 01п 21, 34

C mj 3 О

Комитет ro делам изобрвтеи1<й и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 543.лл22.4(088..8) Автор изобретения

А. О. Салль

Заявитель

АБСОРБЦИОННЫЙ ОПТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР СМЕСЕЙ

ВЕ1ЦЕСТВ

Изобретение относится к устройствам для проведения инфракрасного абсорбционного анализа смесей газов или жидкостей, в частности к анализаторам с тепловым (например, селективным пневматическим) приемником излучения и заполняемой анализируемой смесью рабочей (абсорбционной) камерой отражающего типа.

Применение рабочих камер отражающего типа дало возможность резко упростить оптические схемы 0нфракрасных абсорбционных анализаторов. Однако существующие анализаторы с отрахкающей рабочей камерой недостаточно чувствительны. Кроме того, не обеспечивается качественная периодическая регулировка приборов в процессе эксплуатации.

Действительно, в существующих анализаторах применяются неглубокие отражающие рабочие камеры с небольшой толщиной слоя поглоц„ающей излучение анализируемой смеси или глубокие камеры, устанавливаемые за сеi..åêòèâíüât пневматическим приемником излучения (прпемник расположен между источником излучения и рабочей камерой) . Чувствительность анализаторов в обоих случаях невысокая.

Кроме того, в существующих анализаторах с селективными газозаполненными приемниками излучения (например, пневматическими) проверка качества заполнения приемника в процессе длительной эксплуатации прибора осуществляется путем измерения эталонного сигнала, возникающего при введении оптического репера (калиброванной заслонки) в

5 рабочий поток излучения. Однако при такой проверке не исключается влияние изменения коэффициента передачи электрической схемы прибора.

Предложенный анализатор отличается тем, 10 что источник излучения с модулятором излучения расположены между абсорбционной рабочей камерой и приемником излучения.

Для обеспечения качественной проверки газового заполнения пневматического приемника

15 излучения и применения логометрической схемы измерения, анализатор имеет дополнительный исто гнпк излучения и дополнительный диэлектрический (пироэлектрический или сегнетоэлектрический) приемник излучения.

20 Последний вместе с конденсаторным микрофоном рабочего приемника излучения подключен ко входу измерительной электрической схемы.

На чертеже представлена схема предложен25 ного анализатора.

Рабочая камера, заполняемая анализируемой смесью, состоит из корпуса 1, окна 2 и отражающей излучение стенки 8. С целью регулировки толщины слоя анализируемой сме30 си отражающая стенка выполнена полвиж381 005

3 ной. Герметизация камеры при этом осуществлена, например, с помощью гибкой мембраны. В качестве источника излучения используется металлическая нить 4, изогнутая в виде решетки. Часть излучения от нити направляется через окно 5 к секторному диску б модулятора (обтюратора) излучения. Последний через ось 7 приводится во вращение синхронным двигателем 8.

Секторные пластины модулятора выполнены отражающими. В течение той части периода модуляции, когда пластина расположена между рабочей камерой и источником, излучения отражается от модулятора и через окно 5, через зазоры между соседними участками нити и, наконец, через окна 9 и 10 поступает в лучеприемную камеру 11 пневматического приемника, заполненного поглощающим излучение газом. В течение другой части периода модуляции часть излучения проходит через вырез в диске модулятора к зеркалу рабочей камеры. После отражения от зеркала излучение через окна и зазоры между нитями источника поступает в лучеприемную камеру 11. Сигнал, возникающий в приемнике излучения, пропорционален разности ме>кду потоком, отраженным от модулятора, и потоком, отраженным от зеркала рабочей камеры и прошедшим через слой анализируемой смеси. Используя известные методы выравнивания потоков, можно добиться того, чтобы при отсутствии определяемого компонента в анализируемой смеси сигнал практически был равен нулю.

Оптический репер 12 вводится в поток излучения только в тот момент времени, когда производится проверка абсорбциометра.

В корпусе 18 рабочего приемника излучения расположены мембрана 14 и неподви>кный электрод 15 конденсаторного микрофона, подключенный к усилителю 1б через герметический изолятор 17.

Эталонный приемник излучения состоит из металлического корпуса 18, диэлектрической прослойки 19 (из материала с большим температурным коэффициентом диэлектрической проницаемости), металлической фольги 20 (может быть нанесена распылением в вакууме на диэлектрическую прослойку 19), поглотителя 21 излучения, окна 22 и кольцевой прокладки 28, обеспечивающей теплопзолпрующий воздушный зазор между поглотителем и окном.

Рядом с эталонным приемником расположен эталонный источник 24 излучения. Для уменьшения конвективной составляющей теплопередачи он помещен в полость малого объема, ограниченную металлическим рефлектором 25 и окном 2б. Благодаря уменьшению конвекции уменьшается влияние атмосферного давления на температуру источника и соответственно на величину эталонного потока излучения. Излучение от эталонного источника периодически поступает через окна

15 го

25 зо

50 в модуляторе излучения в эталонный приемник.

Наиболее простая конфигурация ьырсзов в диске модулятора будет в том случае, если модуляцию рабочего и эталонного потоков осуществлять с одной частотой. Фазы рабочего и эталонного сигналов при этом различаются, например, на 90 . Это необходимо для измерения отношения этих сигналов. Во многих случаях, однако, лучшие результаты получают, если частоты рабочего и эталонного сигналов неодинаковы. Диск модулятора при этом имеет два ряда отверстий, которые располагаются по двум концентрическим окружностям, причем количество отверстий в рядах различное.

Подключенный к приемникам излучения усилитель пропускает оба сигнала — рабочий и эталонный. Разделение этих сигналов осуществляется с помощью синхронных детекторов 27 и 28. Для управления работой последних служат датчики 29, 80 опорных сигналов (фотоэлектрические, индукционные, электромагнитные) . Опорные напря>кения возникают одновременно с вращением диска модулятора. Подстройка фазы опорного напря>кения для каждого из синхронных детекторов осуществляется поворотом датчика опорного сигнала относительно оси вращения модулятора.

При этом можно добиться того, что на выходе синхронного детектора 27 получают напряжение, пропорциональное рабочему сигналу, а на выходе детектора 28 — напряжение, пропорциональное эталонному сигналу. Отношение первого напря>кения ко второму измеряется логометром 81.

В предложенном анализаторе можно в широком диапазоне регулировать толщину слоя анализируемой газовой смеси и изменять верхний предел измерения прибора в процессе его эксплуатации. Обеспечен качественный контроль правильности газового заполнения приемника в процессе эксплуатации и уменьшено влияние целого ряда мешающих факторов.

Влияние напряжения и частоты питающей сети сии>кено благодаря логометрическому методу измерения, а влияние атмосферного давления уменьшено благодаря применению двух источников излучения, температура которых изменяется по-разному при колебаниях давления окружающего воздуха.

Предмет изобретения

Абсорбционный оптический анализатор смесей веществ, содержащий источник и приемник излучения, рабочую камеру, источник эталонного сигнала, модулятор и вторичные приборы, отличгиощийся тем, что, с целью повышения надежности анализатора, источник излучения и модулятор расположены между рабочей камерой и приемником излучения, при этом задняя стенка рабочей камеры выполнена светоотражающей.

381005

9 70

15 !4287

Составитель йз. Пантелеев

"едактор Т. Орловская

Текред Т. Курилко

Корр ктор Н. Прокуратова

Типография, ир. Сапунова, 2

Заказ 2089/2 Изд. ¹ 512 Тираж 755 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Чинпстров СССР

Л!осква, %-35, Раушская наб., д. 4, 5