Газоанализатор Советский патент 1991 года по МПК G01N21/27 

читающего устройства связан с первым входом измерителя отношений, второй вход которого связан с выходом синхронного детектора опорного канала, а выход - с регистрирувзщим прибором.

Недостатком данного газоанализатора является невысокая точность измерения, обусловленная различной зависимостью лучистой энергии, проходяще через рабочую и опорную кюветы, от иизменения температуры источника излучения.

Цель изобретения - повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в газоанализатор, содержащи источник излучения, оптически сопряжен1шй с формирователем рабочего и опорного потоков, расположенные последовательно модулятор, рабочзто и опорную кюветы, оптический фильтр, размещенный за рабочей кюветой, фокусирую1цую систему, приемник излучения и связанную с ним схему обработки и регистрации сигнапа, включающую синхронные детекторы рабочего и опорного каналов, выходы которых подключены к входам вычитающего устройства, при этом выход .вычитающего устройства связан с первым входом измерителя отношений, второй вход которого связан с выходом синхронного детектора опорного канала, а выход - с регистрирующим прибором, введены сумматор, управляемый источник питания, генератор напряжения и дополнительный синхронный детектор, причем первый и второй выходы генератора напряжения подключены соответственно к одному .входу сумматора и опорному входу дополнительного синхронного детектора, информационный вход которого соединен с выходом измерителя отношений, а выход подключен через управляемый источник пита. НИЛ к другому входу сумматора, выход которого связан с источником излучения.

На фиг. 1 изображена структурная схема газоанализатора; на фиг.2иЗграфики, поясняющие его работу.

Газоанализатор (фиг, 1) содержит источник излучения 1, расположенный в фокусе сферического зеркала 2, модулятор 3, модулирующий световые потоки, проходяп 1е через рабочую 4 и опорную 5 кюветы, оптический фильтр 6, фокусируищую систему 7, приемник

излучения 8, пр1едварительный усилитель 9, синхронные детекторы 10 и 11 рабочего и опорного каналов соответственно, вычитающее устройство 12, измеритель отношения 13, регистрирующий прибор 14, сумматор 15, управляемый источник питания 16, генератор напряжения 17 и дополнительный синхронный детектор 18.

Выход приемника излучения 8 подключен через предварительный усилитель 9 к входам синхронных детекторов 10 и 11. Выход синхронного детектора 10 рабочего канала соединен с одним входом вычитающего устройства 12, другой вход которого подключен к выходу синхронного детектора 11 опорного канала и к одному входу измерителя отношения 13, соединенного своим другим входом с выходом вычитающего устройства 12 и выходом с входом регистрирующего прибора 14 и информационным входом дополнительнго синхронного детектора 18, опорный вход которого подключен к одному из выходов генератора напряжения 17, а выход подсоединен .через управляемый источник питания 16 к одному входу сумматора 15, связанного другим входом с вторым выходом генератора напряжения 17, а выходом - с источником излучения 1.

Управляемый источник питания t6 служит для поддержания необходимой температуры источника излучения 1. Генератор напряжения формирует сигнал низкочастотной модуляции температуры источника излучения. Синхронный детектор t8 предназначен для выделения сигнала, частота которого равна частоте модуляции температуры источника излучения 1. I

Газоанализатор работает следующим образом.

Питание источника излучения 1 осуществляется суммой двух напряжений: постоянного, снимаемого с выхода управляемого источника питания 16 и переменного, снимаемого с выхода генератора напряжения 17. Форма напряжения питания источника излучения 1 показана на фиг.2. Уровень постоянного напряжения на выходе управляемого источник-а питания 16 зависит от величины напряжения, снимаемого с выхода дополнительного синхронного детектора 18.

5.1

Излучение от источника излучения 1, расположенного в фокусе сферического зеркала 2, разделяется на два потока, модулируется модулятором 3 и проходит через рабочую 4 и опорную 5 кюветы. Излучение, прошедшее через рабочую кювету 4, фильтруется оптическим фильтром 6 и фокусируется фот кусирующей системой 7 на приемную площадку приемника излучения 8. Излучение, прошедшее через опорную кювету 5, минуя оптический льтр 6, также фокусируется на приемную площадку приемника излучения 8. Электрический сигнал с выхода приемника излучения 8, после усиления в предварительном усилителе 9, поступает на входы синхронных детекторов 10 и 11. Напряжение на выходе синхронного детектора 10 рабочего канала пропорционально интенсивности излучения, прошедшего через рабочую кювету 4, а напряжение на выходе синхронного детектора 11 опорного канала пропорционально интенсивности излучения, прошедшего через опорную кювету 5. Сигналы с выходов син.хронных .детекторов Ю и t1 подступают на соответствующие входы вычитающего устройств 12, с выхода которого 1зазностный сигнал поступает на один из входов измерителя отношения 13, на второй вход которого поступает сигнал, с выхода синхронного детект о.ра 11 канала. На выходе измерителя отношения 13,выполняющего операцию деления, появляется напряжение, постоянная составляющая которого пропорциональна концентрации исследуемого газа в. рабочей кювете а переменнаясоставляющая, частота которой равна частоте выходного напряжениягенератора напряжения 17, пропорциональна амплитуде выходного напряжения генератора напряжения 17 и выбирается заранее из расчета минимальной погрешности, вносимой в измерения, Сигнал с вьЬсода измерителя отношения 13 поступает на информацио ный вход синхронного детектора 1В и регистрирующего прибора 14, Опорным напряжением для дополнительного синхронного детектора 18 является выходное напряжение генератора напря|Жения 17.

I -Излучение, прошедшее через рабочую кювету 4 и оптический фильтр 6, отличается по спектральному составу от

26696

излучения, прошедшего через опорную кювету 5. Это приводит к зависимости показаний прибора от изменения температуры источника излучения. График 5 зависимости показаний прибора от температуры источника показан на фиг.З.

Как видно из фиг. 3, если температура источника излучения меньше Фективной (Тэфф), при которой наиболее эффективно используется мощность источника излучения, то переменная составляющая выходного сигнала измерителя отношения 13 находится в фазе с

15 выходным напряжением генератора напряжения 17, .При элгом на выходе синхронного детектора 18 появляется положительное управляющее напряжение, приводящее к возрастанию выходного

20 напряжения управляемого источника

питания 16, т.е, к повышению температуры источника излучения 1 до Т Tqcptp. Бели температура источника излучения 1 больше эффективной, то

25 переменная составляющая выходного сигнала измерителя отношения 13 .нат ходится в противофазе с выходным на- . пряжением генератора напряжения 17, при этом на выходе дополнительного

30 синхронного детектора 18 появляется отрицательное управляющее напряжение, приводящее к уменьшению выходного напряжения управляемого источника питания 16, т.е. к уменьшению

,- температуры источника излучения до Т fjcoeo ГГри температуре источника излучения равной положительная полуволна переменной составляющей напряжения выходного сигнала изме40 рителя отношения 13 находится в противофазе с положительной полуволной . выходного напряжения генератора 17, а отрицательная полуволна переменной составляющей напряжения выход45 ного сигнала измерителя отношения находится в фазе с отрицательной полуволной выходного напряжения генератора. Напряжение на выходе синхронного детектора 18 равно нулю, 5о при этом выходное напряжение управляемого источника питания 16 не изменяется, температура источника излучения I поддерживается постоянной и равной Tjmjh.

Таким образом, стабилизация температу1ял источника излучения при Т ffitp позволяет н-аиболее эффективно использовать мощность излучателя и тем самым повысить примерно в 5-10 раз точность измерения и в 3-5 раз увеличить срок службы излучателя и, соответственно, всего прибора в целом.

Данное устройство обеспечивает возможность быстрого разогрева исА

Va«T. 1юя.аШ:

Uyinf. млт.мт

точника излучения до необходимой температуры, что позволяет также повьюить точность и, кроме того, в 10-20 раз сократить время выхода прибора на режим.

ГАЗОАНАЩЗАТОР, содержащий источник излучения, оптически сопряженный с формирователем рабочего и опорного потоков, расположенные последовательно модулятор, рабочую и опорную кюветы, оптический фильтр, размещённый за рабочей кюветой, фокусирующую систему, приемник излучения и связанную с ним схему обработки и регистрации сигнала, вклю, чающую сиихронные детекторы рабочего и опорного каналов, выходы которых Изобретение относится к аналитичес11сому приборостроению и может быть использовано для контроля выбросов промышленных предприятий и автотранспорта в атмосферу, a также для- контроля технологических процессов, связанных с выделением газов. Известен газоанализатор, содержащий источник излучения, рабочую и опорную кюветы, модулятор, оптический фильтр, объектив и приемник излучения. Недостатком известного газоанали затора является невысокая точность измерения. подключены-к входам вычитающего устройства, при этом ВБ1ХОД вычитающего устройства связан с первым входом измерителя отношений, второй вход которого связан с выходом синхронного детектора опорного канала, a выход - с регистрирующим прибором, о тличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены сумматор, управляемый источник питания, генератор напряжения и дополнительный синхронный детектор, причем первый и второй выходы генератора напряжения подключены соответственно к первому входу сумматора и опорному входу дополнительного синхронного- детектора, (Л информационный вход которого соединен с выходом измерителя отношений, с a выход подключен через управляемый источник питания к другому входу сумматора, выход которого связан, с источником излучения. 00 N3 Наиболее близким техническим реО5 в шением к изобретению является газоанализатор, содержащий источник изСО лучения, оптически сопряженный с формирователем рабочего и опорного потоков, расположенн14е последовательно модулятор, рабочую и опорную кюветы, оптический фипьтр, размещенный за рабочей кюветой фокусирующую систему, приемник излучения и связанную с ним схему обработки и регистрации сигнала, включающую синхронные детекторы рабочего и опорного каналов, выходы которых подключены к входам вычитающего устройства, при этом выход вы

Uttat.